微流控器官芯片与类器官在眼科的应用

以往大多使用体外细胞培养或动物模型研究眼的生理结构和疾病病理机制，但是由于体外细胞环境与体内无法完全一致，且不同物种间存在较大差异，使得这些研究在临床转化时受到一定限制。此外，临床疾病新型药物的研究十分缓慢，首先要通过动物试验再进入临床人体1~3期试验后才可能批准通过，耗资巨大且存在风险，制约了临床相关的药物研究。更为重要的是，由于存在伦理问题，动物实验和人体试验都面临着诸多限制，受到广泛争议。

这类问题催生出了类器官与微流控芯片技术，以满足更精准的临床前实验的需求。类器官是由原代组织、胚胎干细胞(embryonic stem cells，ESCs)或诱导多能干细胞(induced-pluripotent stem cells，iPSCs)衍生的体外三维结构，具有自我更新和自组织能力，并表现出与起源组织相似的器官功能[1]。微流控芯片是一种基于微流控技术，用于模拟人体器官生理环境的仿生系统，通过细胞生物学、工程学和生物材料技术的结合，可以调节浓度梯度、剪切力、细胞模式、组织边界和组织-器官相互作用等关键因素，从而模拟人体组织的结构和功能特征。类器官芯片与器官芯片的研究应用相似，都以微流控系统为基础，基于微流控技术用于模拟人体器官生理环境的仿生系统。

不同之处在于器官芯片是指将人体某器官的代谢微环境在体外模拟，主要用于药物研发及筛选方面。类器官芯片是指由原代组织、ESCs或iPSCs在芯片微环境中衍生发育的各种类器官模型，可用于发育生物学、细胞生物学、疾病模型、精准医疗、新药研发及筛选、药物实验、再生医学等方面。微流控芯片是实现微流控技术的平台，二者的组合被称为组织芯片或生理微系统，其上由微通道形成网络，以可控流体贯穿整个系统，用以取代常规化学或生物实验室的各种功能。由上述技术在体外模拟构建的三维人体器官模型，具有接近人体水平的生理功能，同时能精确地控制多个系统参数，在疾病模拟和新药研发以及精准医疗等领域拥有广阔的发展前景。

目前已有许多模型开始应用类器官与微流控芯片，包括肠胃、肝、脑、肾等器官组织，在眼科方面主要应用于角膜、泪腺、视网膜、晶状体等结构。