AI+类器官芯片：用人工智能和 3D 生物学重塑生命科学的未来

□本报记者李晓敏

一个小小的芯片，能培育出什么？

省医学科学院“AI+类器官芯片PI团队”负责人谢鑫的回答是：能培育出各种不同的人体“迷你类器官”。

7月23日，省医学科学院2楼“AI+类器官芯片平台”实验室内，研发人员在各自忙碌。实验室门外的牌匾上，一行大字宣告着这个实验室的使命：用人工智能和3D生物学重塑生命科学的未来。

“去年年底，在了解到省医学科学院的科学创新机制和战略定位之后，我很受鼓舞和吸引，就有了回家乡创业的念头。”谢鑫说。

37岁的谢鑫是郑州人，曾在郑州外国语中学就读，2010年从上海交通大学本科毕业后赴美国波士顿深造，研究方向主要是微系统工程、生物医学工程与器官芯片。今年5月，省医学科学院代表团到美国波士顿实地考察谢鑫及其创业团队之后，决定作为“AI+类器官芯片PI团队”将其整体引进，使之成为省医学科学院一股强劲的科研及转化力量。

器官芯片曾被《科学》杂志列为“十大新兴技术”之一，它的雏形始于21世纪初。2022年，美国通过了《FDA现代化法案2.0》，不再强制要求药企进行动物实验，并推动器官芯片与类器官研发，希望用其替代动物进行药物测试。

实验室外的桌子上，静卧着几个手机般大小的白色长方形盒子，这便是“孕育”类器官的“房子”——器官芯片。

作为一项多学科交叉汇聚的前沿科学技术，器官芯片涵盖了生物学、材料科学、工程学、计算机科学等多个领域的知识和技术。

“我们将相应的细胞‘种’进这个器官芯片里，再给它输入氧气、培养液，构建出接近于体内的生长环境，它就可以长出一个细胞团。”谢鑫说，这个细胞团从外形上看，像一个“肉球”，但它具备对应器官的各种功能，比如，“种”进去的是肝细胞，长出来的“肉球”就类似于肝脏，具备肝脏的各种功能。

类器官有何用？

“可替代动物进行药物试验，也可为肿瘤病人制定精准化治疗方案。”谢鑫说，每一种新药上市前，都要进行动物试验，除去漫长的时间外，动物体内的环境和人体也有差别，类器官则能够更准确反映出药物对人体的真实作用效果。

此外，针对肿瘤治疗的精准化需求，类器官也展现出其独特价值。

“一般来说，肿瘤药物对人体的毒副作用较大，而每个人由于体质不同，药物的适应性也有所不同。”谢鑫说，之前，某个药物对病人是否有用，必须用了之后才知道，但有了器官芯片后，就可以把患者的细胞“种”在芯片上，在体外做用药测试，看看哪种药物对病人更有效，从而实现肿瘤治疗的精准化和高效化。

当器官芯片遇上AI后，又会发生怎样的化学反应？

谢鑫说，与AI深度融合后，器官芯片可以产生大量的生物数据，机器学习可以高效地处理这些数据，帮助建立器官芯片数据的预测模型等，推动科学研究和医疗健康产业的创新进步。

器官芯片，不仅“涵养”着人体细胞组织，也承载着人类对药物研发的希望和对生命健康的求索。目前，“AI+类器官芯片平台”已经与省医学科学院康复研究所、肿瘤研究所等4个研究所开展了合作研究。

“它的应用范围非常广泛，比如，在新药研发、细胞基因治疗、衰老疾病治疗等领域都将大有作为。”谈及未来，谢鑫信心满满。