新药研发为何需要类器官？

在传统的药物研发流程中，从筛选候选药物到上市，往往需要10年以上时间和数十亿美元的投入。其中大量资源都耗费在药效验证、毒性测试以及临床试验阶段。然而，现有模型如“平面细胞培养和动物实验”却存在诸多局限，导致许多在实验中有效的药物在临床试验中失败。

类器官（Organoids）作为一种新兴的三维体外模型，逐渐显现出其巨大的潜力。它们由干细胞或组织样本在特定培养条件下自组织形成，能够高度还原人体器官的结构与功能，为新药研发提供更真实、更精准的实验平台。

高效筛选药物组合：加快新药开发流程

现代医学越来越强调“多靶点联合治疗”，尤其在抗癌药、抗病毒药和抗菌药研发中，组合疗法成为研究热点。然而，要从海量药物组合中找出最优方案，需要大量实验资源。

类器官的高通量筛选能力为组合药物研究提供了解决方案。通过微型化培养平台，一次性测试数百种药物或药物组合对类器官的作用成为可能。例如，研究人员可建立肝癌类器官样本库，对多个酪氨酸激酶抑制剂进行并行筛选，从中筛选出协同作用最强的药物组合。

此外，类器官平台还可用于抗药性研究。通过长期暴露于低浓度药物，观察类器官是否出现耐药趋势，从而提前布局逆转耐药的联合治疗策略。这不仅加快了新药筛选进程，也增强了临床用药指导的科学性。

毒性评估与安全性预测：提升药物开发可靠性

在药物上市之前，毒性评估是必须且关键的一步。目前多采用小鼠、大鼠、犬、猴等动物进行毒理学测试。但动物实验周期长、成本高且面临伦理争议，其推广性也备受质疑。

类器官尤其适合用于早期毒性筛查。肝类器官可用于检测药物是否引起肝毒性，比如诱导转氨酶升高或影响胆红素代谢；心脏类器官可用于评估药物是否干扰心率节律；肾脏类器官则能监测可能导致肾功能损伤的药物因子。

此外，毒理机制的精细观察也变得可能。例如，通过高通量成像、RNA测序等技术，可以在类器官中发现药物引起的细胞凋亡、自噬、DNA损伤等早期指标。

类器官不仅能降低传统毒性测试所需的动物数量，还能发现一些在动物模型中被“忽视”的人类特异性毒性反应，从而提升新药上市的安全性。

推动已上市药物适应症扩展：挖掘“老药新用”潜能

类器官不仅服务于新药发现，也为已有药物寻找新适应症提供强有力的工具。许多已上市药物由于专利保护即将到期，制药企业希望通过发现新的适应症以延长其市场寿命。

类器官模型能够基于特定疾病组织构建精准的体外系统，通过对已有药物进行再评价，发现其在其他疾病（尤其是罕见病或个体特异性病变）中的潜在疗效。例如，某些抗肿瘤药在神经退行性疾病类器官模型中表现出意外的保护作用，为“药物重定位”提供理论依据。

此外，类器官还可支持跨系统适应症拓展研究，例如：在胰腺炎类器官中验证胃肠道药物的抗炎效果；在肺纤维化模型中探索抗风湿药的潜力。这些策略为传统药物注入新生命，同时降低开发新药的成本和时间。

中药现代化研究的新路径：揭示复杂配方的作用机制

中药由于其成分复杂、作用机制模糊，长期以来缺乏被现代药物体系接纳的“标准化”研究方法。类器官平台的出现，为中药研究打开了新的窗口。

通过将中药复方应用于人源类器官模型，研究人员可实时观察其对不同器官系统的调控作用。例如，使用肝类器官可以评估中药对肝酶表达、胆汁分泌、代谢通路的影响；肠道类器官可以用于研究中药对肠道菌群结构和肠屏障功能的调节作用。

结合多组学技术（转录组、代谢组、蛋白组），中药的“多成分、多靶点、多通路”模式得以在类器官中系统揭示。这不仅为中药安全性和有效性提供现代科学依据，也加速其国际化和产业化进程。

助推法规合规与伦理进步：减少动物实验依赖

随着社会对动物保护意识的增强，全球多个国家正在推动“替代、减少、优化”动物实验的法规变革。欧盟、荷兰、美国等地均提出了逐步减少动物实验的目标。

类器官因其高度类人性，被广泛视为替代动物模型的理想手段。欧盟药监局（EMA）和美国FDA均已支持将类器官用于药物安全性测试与疗效验证中的部分环节。

在中国，2023年发布的《类器官在化学品毒性测试中的应用规范（征求意见稿）》中，已系统提出类器官模型构建流程与评价标准，显示出国家层面对其科学性与可操作性的认可。这为未来类器官在监管合规路径上的进一步应用打下坚实基础。

同时，从伦理角度出发，减少动物使用也是医学研究的道义责任。类器官不仅有助于提升伦理标准，也推动着整个药物研发行业向更绿色、更可持续的方向发展。

类器官开启药物研发新纪元

类器官技术的出现，正在重塑药物研发的流程与理念。它不仅提升了药物筛选的准确性、加快了组合药物研究效率、优化了毒性测试方式，还拓展了已上市药物的使用范围，甚至让传统中医药找到了与现代药理接轨的研究路径。

在政策鼓励、资本投入和技术迭代的推动下，类器官正逐步从“科研模型”走向“临床工具”，为制药工业带来前所未有的变革。

未来，随着类器官平台标准化建设、AI智能分析与自动化设备的结合，其在新药研发中的应用将更加广泛与深入。而那一天或许并不遥远，科学家不再需要大量动物试验，也不必在病人体内“试错”，而是在类器官这一微缩世界中，提前规划出最优治疗路径。

（济南市类器官重点实验室供稿）