智東西8月21日消息，本周一，哈佛大學科學家在《自然生物技術》(Nature Biotechnology)上發布了他們的最新論文。論文中，他們表示已在聚合物芯片上構造出了復雜的人造大腦，并且正在使用甲基苯丙胺(冰毒)來測試這顆大腦的生理反應。

這項研究由哈佛大學維斯生物工程研究所的本·毛茲、安娜·赫蘭和愛德華·菲茨杰拉德共同領導，代表了器官芯片技術的前沿科技。這種模擬器官功能的方法將人細胞培養物整合到微流控芯片(Microfluidic chip)中，并觀察對新分子和刺激的反應。

研究人員選擇使用使用冰毒來作為刺激源，原因在于這種毒品對大腦的影響程度很大，因此，他們試圖利用這種新系統揭示冰毒對神經血管不同部位的代謝作用。

換句話說，這些器官芯片允許科學家觀察人造大腦受到毒品影響的過程，從而進一步研究大腦的功能。這不僅有助于解開常見的成癮物質對大腦的影響，也可以為諸如毒品等成癮物質的治療提供信息，而且有助于開拓新方法，為大腦中的正確目標提供有用的藥物。通過進一步的研究，科學家有望開創新的方式，將正確的藥物輸送到大腦的相應部位。

維斯團隊試圖復制血腦屏障(blood-brain barrier)的作用。這種半滲透性過濾器的作用就像大腦中的保鏢，允許像水和葡萄糖這樣有用的物質從血液中流向神經元，同時不讓它們接觸到具有潛在危害的分子。

為了人工模擬這種相互作用，科學家們將一個裝滿神經細胞的大腦芯片與兩個含有內皮細胞、星形細胞和周細胞(這是控制腦屏障的細胞類型)的腦屏障芯片連接起來。

人工血液和脊髓液流經該系統，把分子引入血腦屏障芯片，之后分子被過濾到與血腦屏障芯片相連的腦芯片中。

這就是冰毒發揮效用的地方。甲基苯丙胺的最大影響之一是增大了血腦屏障的滲透性，使得血腦屏障允許更多的有害分子進入。當1.5毫米的甲基化物流入血腦屏障芯片時，大約10%的劑量穿過屏障進入大腦芯片，并與神經元結合。通過芯片反饋的結果，我們可以模擬藥物對神經產生的作用。

除了藥物實驗外，芯片也適用于神經病理學研究。研究人員通過把中風、阿爾茨海默癥、創傷性腦損傷或其他疾病患者的細胞集成到芯片中，并使用基因編輯的方法準確檢測疾病。

毛茲，赫蘭和菲茨杰拉德分別在特拉維夫大學，KTH皇家理工學院和烏普薩拉大學的實驗室開發新的有機芯片平臺。

“目前，我們在維斯研究所和實驗室都有許多涉及系統和概念的研究。” 毛茲說，“比如，在芯片上建立一個包含更多器官的微型人體。最終，我們的目標是在芯片系統上創造個體的單一器官。”

換句話說，研究人員將通過創建一個“微型芯片上的人體”來實現個性化醫療。