血脑屏障 (BBB) 是一种调节血液和大脑之间物质交换的物理和代谢屏障。对于中枢神经 (CNS) 类治疗药物，穿透血脑屏障的能力往往是决定其疗效的关键因素。动物模型由于种属差异，药物透脑能力很难直接外推到人体；已报道的体外 BBB 模型难以兼顾仿生性、通量和实时监测的需求。因此，开发更接近体内的高通量BBB模型对加速 CNS 药物研发具有重要价值。    

近日，我室艾晓妮、屠鹏飞团队设计了一个高通量屏障功能器官芯片 (cPAC)，并基于该芯片构建了一个更接体内的 BBB 器官芯片模型。    

     

             

     

研究结果表明，该 cPAC 器官芯片能通过重力作用实现恒流、高通量的灌注；同时兼容跨膜电阻仪，可实现屏障功能的实时监测。与静态 Transwell 培养的 BBB 模型相比，高仿生 BBB 器官芯片模型具有更强的屏障、转运外排和可逆渗透功能。不同药物在 BBB 器官芯片模型上的透脑能力 (Papp) 与体内 (B/P Ratio) 具有极高的一致性，相关系数 R² 大于 0.99。在此基础上，构建了 BBB-肿瘤串联器官芯片模型，可以同时评价药物的透脑能力和抗脑肿瘤药效，对 TKI 抑制剂治疗肺癌脑转移的预测结果与体内模型高度一致。    

该成果以 “Constant-rate perfused array chip for high-throughput screening of drug permeability through brain endothelium” (《基于器官芯片的高仿生、高通量血脑屏障模型用于药物透脑能力评价》) 为题，发表在英国皇家化学会期刊 Lab on a Chip 上，并入选为期刊的封底文章。    

     

     

     

艾晓妮老师负责设计、指导并组织了该研究工作，肖荣荣博士参与设计和实施了该研究工作。该研究开发的 cPAC 器官芯片和 BBB 模型为创新药物的透脑能力评价和机制研究提供创新技术平台，有望加速 CNS 药物研发，已在北京大橡科技有限公司应用转化。    

论文链接：https://doi.org/10.1039/D2LC00507G    

     

【部分作者简介】    

     

     

艾晓妮，北京大学药学院副研究员，入选中华中医药学会青年人才托举工程。长期致力于“基于器官芯片的药物评价新方法”研究。以微流控芯片、干细胞和组织工程为基础，发展器官芯片和类器官新模型，应用于药物活性成分发现和作用机制研究。以第一作者或通讯作者在 Advanced Science、Analytical Chemistry、Lab Chip 等学术期刊上发表研究论文 20 余篇。主持省部级以上科研项目 3 项，参与国家重大科技项目 4 项，申请和授权发明专利 3 项。部分研究成果已在制药企业和临床医院应用。担任国家工信部“专精特新”企业评审专家、中国生物医学工程学会类器官与器官芯片分会委员、中国中药协会中药产品开发与培育委员会常务委员等学术兼职。    

     

 

   

肖荣荣，博士，北京大橡科技有限公司首席技术官，长期致力于类器官芯片模型的研发及其在新药研发和临床精准医疗领域的应用转化。以第一作者在 Analytical Chemistry、Lab Chip 等学术期刊上发表研究论文近十篇；以第一发明人申请和授权国家发明专利三十余项。担任中国生物医学工程学会类器官与器官芯片分会委员。