癌症治疗并不总能达到预期效果，患者常常在承受化疗副作用的同时却无法获益。如今，科学家们正在探索一种可能性：利用患者自身细胞在实验室培育的微型替代器官，能否更准确地预测治疗效果。
这些替代器官也被称为类器官，其原理是将患者细胞培育成能自我组织的组织。在更先进的技术中，称为器官芯片的装置让类器官生长在模拟血液流动的微型3D结构上。结果如何？肺组织能自主扩张收缩，心肌细胞能同步跳动。
医学研究人员认为，与传统药物测试方式（如在培养皿中平铺生长的人体细胞或动物实验）不同，器官芯片能更真实地捕捉癌症生长的复杂性和人体功能，从而安全预测哪些药物有效。以下是在加拿大和美国监管机构及政界推动减少动物实验的背景下，研究人员取得的最新进展。
一支由蒙特利尔麦吉尔大学和波士顿哈佛大学组成的团队，成功为八名食管腺癌患者（一种死亡率极高的癌症）创建了类器官和个性化的USB大小器官芯片。
这种实验工具通过流体培养患者肿瘤及周围组织，测试其对治疗的反应。"我们提取了患者特异性肿瘤，创建了属于他们自己的'数字替身'，"麦吉尔大学健康中心胸外科与上消化道外科主任洛伦佐·费里表示，"我们证明能在器官芯片中确定有效药物，耗时仅四到六周——这正是患者治疗的关键时间窗口。"
费里团队近期在《转化医学杂志》报告称，在四个芯片中治疗导致癌细胞死亡，而另四个芯片中的细胞则存活下来。在已测试的少量患者中，器官芯片结果与患者对化疗的实际反应及成功康复完全吻合。
当被问及这些发现将如何改变其治疗方式时，费里表示："我认为这确实是变革性的。"目前该实验技术仅用于少数人，但费里强调，其核心理念是消除癌症治疗中的"猜测"成分。
实现个性化治疗
哈佛大学怀斯生物启发工程研究所的唐纳德·英格伯及其同事为费里的实验开发了这项专利芯片技术。该芯片不仅重现肿瘤，还包含用于不同类型细胞的微小通道，以及模拟血液和周围结缔组织的流体。整体而言，它反映了活细胞扩张收缩的过程——这些关键因素在传统实验室测试中常被忽略。
哥伦比亚大学生物医学工程学教授戈尔达娜·温亚克-诺瓦科维奇指出，类器官和器官芯片可在利用实验动物理解复杂器官系统与获取人类临床试验数据之间，架起快速通道。
温亚克-诺瓦科维奇团队曾从一名心肌病（心肌疾病）患儿的血样中提取特定干细胞，培育出带有特定基因突变的器官芯片心脏组织。"那是个儿科患者，一个非常年幼的男孩，"她回忆道。在大规模筛选现有药物后，他们找到一种适用药物并告知患儿心脏病专家。
"这类偶然的小成功令人鼓舞，但我预计整个领域将加速发展——监管机构和资金方以及制药业都给予了大力支持，"温亚克-诺瓦科维奇表示。
摆脱动物实验
今年9月，美国国立卫生研究院宣布成立美国首个专用类器官开发中心，旨在创建标准化且易获取的类器官模型。该中心目标是加速药物发现、提供更精准的疾病建模工具、保障公共健康并减少对实验动物的依赖。
加拿大卫生部和加拿大环境与气候变化部也制定了策略，要求"替代、减少或优化"对小鼠、大鼠、猪和狗等动物的测试。安大略省省长道格·福特还呼吁立法禁止对猫狗进行医学测试。
温亚克-诺瓦科维奇预见类器官领域将推进降低神经疾病药物和抗癌治疗对心脏的毒性。例如，多伦多大学生物医学工程教授、加拿大研究主席米利察·拉迪西奇指出，类器官已被用于开发更安全有效的囊性纤维化疗法。
拉迪西奇与温亚克-诺瓦科维奇共同持有心脏芯片技术专利。通过培育成熟组织，拉迪西奇为多伦多全科医院和病童医院的患者构建模拟疾病的器官芯片，用于药物测试。
"告诉我什么对我有效——这才是人们关心的，对吧？"拉迪西奇表示，类器官和器官芯片使科学家能确定对特定患者有效的方案。
拉迪西奇指出，目前针对家族性心脏病问题的实验工作尚处于概念验证阶段。在另一项实验中，麦吉尔大学费里团队证明现有降胆固醇药物可使部分患者的化疗更有效。
未来，费里的癌症研究展现出根据个体基因构成定制治疗的潜力，研究干细胞科学公共传播的生物伦理学家卡利娜·卡梅诺娃表示。"临床实践中，未来一大难题是如何扩大研究规模？"加拿大基因组与社会研究所创始人兼研究主任卡梅诺娃强调成本因素，"我们如何确保它惠及社会中每一位需要此类治疗的患者？"
为解答这些问题，费里实验室已开始接收安大略省和曼尼托巴省患者的肿瘤样本快递，并计划扩展至不列颠哥伦比亚省。费里承认当前技术单次患者样本成本高达3万美元。拉迪西奇表示，培育类器官的机器人可逐步接管在无菌条件下维持细胞存活的繁琐日常维护，从而降低成本。
关于器官芯片能否及何时取代生物医学研究中的动物使用，各方观点不一。"动物福利问题常被忽视，"拉迪西奇指出，"未来20至30年存在'真正的机会'大幅削减药物研发中使用的动物数量。"
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