《合成生物学》期刊 | 马少华，张灿阳等：整合设计策略下的工程化类器官与类器官芯片技术

主要观点总结

类器官和类器官芯片技术通过模拟真实器官的功能和微环境，为疾病模型建立、药物筛选和个性化医疗提供了新可能性。然而，当前类器官模型构建存在挑战，需整合设计策略与跨学科工程化方法。文章讨论了工程化类器官的概念与优势，包括整合关键细胞类型、控制发育过程、建立细胞交互关系等，并探讨了跨学科协作实现类器官芯片制造技术，包括机械力学与微流控技术、光学与传感器技术、生物材料与生物3D打印技术、高通量与大规模生物制造技术。文章还展望了数字化类器官与类器官芯片，并讨论了面临的挑战。最后，介绍了通讯作者及团队。

关键观点总结

关键观点1: 类器官与类器官芯片技术的优势与挑战

类器官与类器官芯片技术通过模拟真实器官功能和微环境，为疾病模型建立、药物筛选和个性化医疗提供新可能性。然而，当前类器官模型构建存在挑战，需整合设计策略与跨学科工程化方法。

关键观点2: 工程化类器官的概念与优势

工程化类器官通过整合关键细胞类型、控制发育过程、建立细胞交互关系等，为疾病模型建立、药物筛选和个性化医疗提供了新的工具。这些技术能够更准确地模拟疾病状态和药物反应，在药物开发和疾病研究中发挥重要作用。

关键观点3: 跨学科协作实现类器官芯片制造技术

跨学科方法在类器官芯片的设计与制造中发挥了关键作用，包括机械力学与微流控技术、光学与传感器技术、生物材料与生物3D打印技术、高通量与大规模生物制造技术。这些技术有助于实现类器官芯片的大规模生产和高通量应用。

关键观点4: 数字化类器官与类器官芯片的展望与挑战

数字化类器官与类器官芯片的发展，有助于更准确地进行疾病分析、指导预测、提出提前干预方案。然而，实现类器官与类器官芯片技术的整合设计与数字化还面临诸多障碍与挑战，包括细胞交互关系的精准控制、类器官自组织的可控制性和可预测性、伦理问题等。

文章预览

摘 要 类器官和类器官芯片技术是一种由干细胞或特定类型的细胞在体外培养而成的模拟真实器官功能和微环境的三维组织结构，帮助研究者更准确地研究生物过程、疾病机制，为体外疾病模型的建立、药物筛选和个性化医疗提供了新的可能性。然而，当前类器官模型的构建还存在无法全面、准确模拟体内生物过程的诸多问题。为应对这一挑战，本文将讨论利用基于工程化原理的整合设计策略，指导类器官与类器官芯片技术的进一步优化，并通过将器官发育和疾病发展中的生物要素与跨学科工程方法建立合理的系统性联系，实现类器官在时间维度和空间维度上高度模拟体内器官自组织过程、结构与形态构建、生物功能获取的目标。进一步，利用整合高维数据集的数字孪生类器官系统，实现对类器官与类器官芯片的大数据管理、分析、追踪，将有助 ………………………………