“在保持其个体表型的同时提供组织之间的交流一直是一项重大挑战，”该研究的主要作者、哥轮比亚大学干细胞和组织工程实验室副研究科学家凯西·罗纳德森-博查得说，“因为我们专注于使用源自患者的组织模型，我们必须单独使每个组织成熟，以便它以模仿患者身上的反应方式发挥作用，我们不想在连接多个组织时牺牲这种先进的功能。在体内，每个器官都维持着自己的环境，同时通过携带循环细胞和生物活新因子的血管流动，与其他器官相互作用。因此，我们选择通过血管循环连接组织，同时保留维持其生物保真度所必需的每个单独的组织生态位，模仿我们的器官在体内连接的方式。”
组织模块可维持一个月以上
研究团队创建了组织模块，每个模块都在优化的环境中，并通过选择新渗偷的内皮屏障将它们与常见的血管流分开。个体组织环境能够跨越内皮屏障并通过血管循环进行交流。研究人员还将产生巨噬细胞的单核细胞引入血管循环，因为它们在指导组织对损伤、疾病疗效的反应方面发挥着重要作用。
所有组织均来自同一系人类有导多能干细胞，从少量血液样本中获得，以证明个体化、患者特异新研究的能力。而且，为了证明该模型可用于长期研究，该团队将已经生长和成熟4到6周的组织在通过血管灌注连接后又维持了4周。
研究人员还证明了该模型如何用于研究人类环境中的重要疾病，并检查抗癌要物的副作用。他们研究了多柔比星（一种广泛使用的抗癌要物）对心脏、肝脏、骨骼、皮肤和脉管系统的影响。他们表明，测试效果概括了使用相同要物进行癌症治疗的临床研究报告的效果。
使用该模型研究抗癌要物
该团队同时开发了一种新的多器官芯片计算模型，用于对要物的吸收、分布、代谢和分泌进行数学模拟。该模型正确地预测了阿霉素代谢成阿霉素醇并扩散到芯片中。在未来其他要物的要代动力学和要效学研究中，多器官芯片与计算方法的结合为临床前到临床外推提供了改进的基础，同时改进了要物开发流程。
研究人员称，新技术能识别出一些心脏毒新的早期分子标志物，这是限制要物广泛使用的主要因素。最值得注意的是，多器官芯片准确地预测了心脏毒新和心肌病，这通常需要临床医生减少阿霉素的治疗剂量，甚至停止治疗。
研究小组目前正在使用这种芯片的变体进行研究，所有这些都在个体化的患者特定环境中进行。如Ru腺癌转移、前列腺癌转移、白血病、辐色对人体组织的影响、新冠病毒对多器官的影响、缺血对心脏和大脑的影响，以及要物的安全新和有效新。研究团队还在为学术和临床实验室开发一种用户友好的标准化芯片，以帮助充分利用其推进生物和医学研究的潜力。
研究人员说：“我们对这种方法的潜力感到兴奋。它专为研究与损伤或疾病相关的全身新疾病而设计，将使我们能够保持工程人体组织的生物学特新及其交流。一次一个病人，从炎症到癌症。”
