科学家们长期以来一直在研究“器官芯片”：它是人类器官（如肺、心脏和肠道）的微型模型，由植入大约电脑内存条大小的塑料上的细胞制成。内衬有活体血管细胞的通道则模仿了人体的循环系统。但我们的身体是复杂的器官系统，因此仅在单个微型器官上测试药物的局限性很大。研究人员现在正朝着更宏大的目标迈进：完整的人体芯片。
这项研究得到了美国国防部的启动资金，他们希望能够快速有效地开发和测试针对生物和化学武器的药物和疫苗。因此，联邦机构资助了多个项目，以开发代表所有主要器官系统的芯片。每个器官芯片都包含由合成循环系统维持活力的真实人体组织。将它们充分连接起来，就相当于一个高科技的人体替代品。
哈佛大学怀斯研究所的研究人员正在开发12种不同的器官芯片，涵盖从肺到皮肤的各种器官。他们正致力于将其中10种结合起来，在一种名为“审问器”（Interrogator，得名于其分析或“审问”器官如何协同工作的能力）的设备中运行至少四周。该研究所所长Don Ingber表示，他和他的同事已经成功地将两对不同的芯片——肺-肝和肺-心——耦合在一起，这是实现最终目标的关键一步。
匹兹堡大学药物发现研究所主任D. Lansing Taylor表示：“这些平台的设计目标是尽可能接近人体，同时允许进行实验性操作。” Taylor正在培养微型肝脏，将用于重现人体主要的药物吸收和代谢系统。
人体芯片的应用将远远超出药物开发。例如，约翰霍普金斯大学的毒理学家Thomas Hartung希望将他的微型大脑与其他微器官连接起来，以展示毒素如何影响神经发育以及它们在体内的代谢过程。在动物身上进行此类大脑实验既昂贵又耗时——而在人身上，这是不可能的。
这就是人体芯片的用武之地。
诺蒂斯
肝脏
匹兹堡大学D. Lansing Taylor提供的微型肝脏模拟了肝脏的细胞生成和解毒能力。它们将构成一个三器官连接的一部分，该连接将把微型肝脏、微型肾脏和微型肠道连接起来，以重现人体主要的药物处理系统。
大脑
约翰霍普金斯大学的Thomas Hartung正在培养含有与成年大脑相同种类细胞（左）的微型大脑。Hartung希望建造一个最终能够接入“审问器”的大脑芯片。
肺
肺芯片是第一个被缩小成芯片形式的人体器官。Ingber的设计旨在与“审问器”协同工作，并用活细胞重现肺部功能。
肾脏
Taylor的微型肝脏也应该与华盛顿大学科学家开发的这些微型肾脏芯片结合使用。
肠道
与此同时，约翰霍普金斯大学的研究员Mark Donowitz正在研究该系统的第三部分，重现肠道细胞（上图）的功能。研究人员的目标是结合所有主要的器官系统，创造一个真正的人体芯片替代品。
骨髓
骨髓芯片能够成功地制造血细胞。
[本文最初以“我的碎片”的标题发表在印刷版上。]
