Emulate 亚太区团队
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药物开发过程极大受限于动物模型，这些动物模型成本高、耗时长，而且存在伦理问题。更令人担忧的是，由于存在物种差异，动物模型往往不能准确预测在人类反应，尤其体现在与药物和营养物质的代谢、运输和口服吸收相关的肠道反应。因此，人们对开发具有人类肠道功能的体外模型越来越感兴趣。起初，人类利用 Transwell 的细胞培养系统进行跨上皮屏障和运输研究。还有人试图通过在水凝胶基质上培养人类肠道上皮细胞（如 Caco-2），在体外重建正常的三维（3D）结构，水凝胶基质被微加工成模仿人类肠道绒毛的形状、大小和密度。然而，现有的体外肠道模型都没有再现活体肠道的机械活性微环境（蠕动和腔内液体流动），而这种微环境对正常器官生理学及肠道疾病的发展至关重要。此外，微生物菌群通常对肠道屏障功能、药物和化学品的代谢和吸收以及许多疾病有重大贡献。
研究中，哈佛大学 Donlad E, Ingber 教授团队开发一个基于活细胞的体外肠道模型，模仿人类肠道的机械、结构、吸收、运输和病理生理特性以及其关键的微生物菌群共生，可以加速药物开发，并有可能取代动物试验。人类肠道芯片由两个微流体通道组成，通道被涂有细胞外基质（ECM）的多孔柔性膜隔开，并由人类肠道上皮细胞（Caco-2）衬垫，模仿活体肠道的复杂结构和生理学。通过在微通道上以低速率（30μL/h）流动液体，产生低剪切应力（0.02dyne cm-2），并通过施加模拟生理性蠕动的循环应变（10%；0.15Hz），重新创建了肠道微环境。在该条件下，柱状上皮细胞迅速极化，自发地生长为再现肠绒毛结构的褶皱，并对小分子形成高完整性屏障，比静态 Transwell 模型中培养的细胞更好地模拟整个肠道。此外，正常的肠道微生物（鼠李糖乳杆菌 Lactobacillus rhamnosus GG）可以成功地在管腔表面进行长时间（>1 周）的共培养，且不影响上皮细胞的活力，改善了屏障功能。总之，人类肠道芯片再现了人类肠道的多种动态物理和功能特征，可用于运输、吸收和毒性研究，对药物反应和毒性测试以及新型肠道疾病模型的开发具有重要价值。
本文章发表于 2012 年，作者均为哈佛大学 Wyss 研究所 Donlad E, Ingber 教授团队，随后文中的作者作为 Emulate 的创始成员，一同将器官芯片技术商业化。
在本研究中，探讨了基于微流控芯片来搭建体外人类肠道器官芯片模型，该模型经历蠕动，液体流动，并支持微生物菌群的共生。
人类肠道芯片再现了人类肠道的多种动态物理和功能特征，可用于运输、吸收和毒性研究，对药物反应和毒性测试以及新型肠道疾病模型的开发具有重要价值。
器官芯片的开创性工作是由哈佛大学 WYSS 研究所的系主任 Donald E. Ingber 院士团队完成的，其在Science发表了器官芯片领域具有里程碑意义的第一个成功的模型：肺芯片。之后，Donald E. Ingber 院士作为共同创始人，成立了 Emulate 公司，将器官芯片技术商业化运行，与更广泛的生命科学界同仁分享这一精妙的器官芯片技术。自成立以来，我们致力于开发高度模拟人体生理特征的器官芯片技术和不同类型的创新应用，以全面了解疾病发生规律和帮助评估药物的真实反应，改善人类健康。目前，Emulate 提供经过验证的肝、肾、十二指肠、结肠、肺、脑等器官芯片解决方案的同时支持客户定制化的研究需求，是全球市场占有率领先的器官芯片品牌。全球系统装机量超过 400 台，已经被全球排名前 20 的药企全部合作引入，采用 Emulate 人体仿真系统发表的文章数已超过 100 篇，在同类产品中大幅领先。Emulate 相信，人类生物学和器官芯片技术的结合能够点燃人类健康的新时代。
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