哈佛造骨髓芯片 免用活體實驗

圖為美國哈佛大學威斯生物工程研究所發明出的骨髓芯片，有助新藥開發、疾病模擬，並取代活體動物實驗。　

圖╱凱薩琳．史比那提供

【記者沈瑩綜合報導】美國哈佛大學威斯生物工程研究所（Harvard Wyss Institute for Biologically Inspired Engineering）教授唐諾．絪柏（Donald Ingber）團隊發明出骨髓芯片，讓科學家和醫療人員能確切觀察骨髓組織結構和功能，有助未來測試新藥物和毒素研究，並能在不使用活體動物實驗的狀況下，判斷輻射線對骨髓的影響。

　成人骨骼80％由皮質骨組成，另外20％為小樑骨。骨髓包覆在小樑骨中，呈現如蜂窩般的立體網狀結構。由於骨髓內細胞種類多元，且對生物環境需求不一，細胞間透過分泌和傳送生物分子辨識和傳遞資訊，大大增加研究的困難度。

　團隊先將骨粉置入環狀模型，再放進老鼠皮膚下，培養出仿生骨髓芯片。骨髓芯片包含所有生物骨髓可發現的構造，如：骨細胞、間質細胞和造血系統。隨後將體積極小的芯片置入培養箱內的通道，利用「微流體技術」使極小體積的養分透過通道給予芯片維持生物機能所需要的養分，期間亦施加骨骼組織在體內需承受的力，以模擬骨骼器官機能。

　新造的骨髓芯片系統能用於血液疾病的新藥物開發、建立疾病模型、探討骨髓生理發育狀況及研究毒素對骨髓的影響。團隊成員、博士生凱薩琳．史比那（Catherine Spina）表示，團隊經實驗證實骨髓芯片可用以模擬白血病，替個別患者維護並增生造血幹細胞。

　現今使用的實驗體，並無法準確表現骨髓生理反應，因此研究人員仰賴活體動物實驗，以判斷輻射對生物體的影響。骨髓芯片亦有助研究輻射對人體影響，當癌症患者接受高劑量化療或放射性治療等對骨髓有害的療程時，可能會使骨髓本身提早衰敗，而骨髓芯片能暫時延長患者骨髓的使用時間。未來，骨髓芯片有機會協助醫療團隊研製出治療急性輻射症候群的藥物。

　史比那表示，為了成功製造骨髓芯片，事前須經過骨髓芯片的材料選用以及放置芯片的培養箱環境因素測試等繁複關卡。由於建構骨髓芯片需要脫鈣骨粉、膠原蛋白和骨生成蛋白，確保材料品質成為團隊最大的困境。史比那說：「控管供應商提供高品質的材料，維持製造成功率真的非常困難。」