类器官模型是升级版的传统模型吗

随着科技的发展，科技界出现了许多新的名词、新的概念，而公众往往不知所言、不知所云、不知所喻。

比如类器官，从字面上理解，类似器官，而非器官。定义的表达方式有很多，不过核心意思都是在体外培养、能够自我组装的微型三维结构，该结构与体内组织器官的结构高度相似，包含各种细胞类型，并且能够进行自我更新，模拟体内组织器官的部分功能。

根据定义的核心意思就可以了解其存在意义、应用领域、应用价值、应用前景等，特别是在生命科学及医学研究领域具有重要意义。2021年，类器官被列为“十四五”国家重点研发计划重点专项。

在类器官出现之前，疾病研究、药物筛选等主要靠实验动物参与的动物实验来完成。医学实验动物模型在传统模型中占据大部分比重。

实验动物模型离不了

每个人一生的健康以及生活质量离不开人类替身实验动物的贡献，实验动物与人类健康息息相关。

人吃五谷杂粮，总会有生病的时候吧？一旦生病就可能需要药物治疗。哪种药物有效哪种药物无效，总不能直接拿人试吧？这显然是不道德、也不符合伦理的，甚至是对人类的犯罪。拿别的动物试了的结果不能说明人也是这个结果，众所周知有种属的差异。这个时候，人类的替身就应运而生了。

实验动物就是一个替人类接受实验的替身。用途最广的是在医学领域，医学实验动物名扬天下。

其实，最好的“人类替身”是我们人类自己。

2000多年前，人类对疾病的研究是在人身上做实验的。生命科学发展最快、成果倍出的时期，都是人体试验最昌盛时期。但人体实验付出的是各种各样的悲惨后果，严重违背了医学、药学的良好初衷。随着人类文化、文明的发展，人类已经意识到人体实验的恶果和对人类社会的挑战，进而全面禁止任何形式的人体实验。

经过后来的演化论、进化论、工业革命、反应停事件、天花疫苗、脊髓灰质炎、传染病被认知，科学家做了大量工作，系统研究用实验动物替代人在药效性、安全性等方面能替代保障人类安全。人类转而用实验动物做替身。

实验动物作为人类自体实验的替难者，为人类的健康事业承受着各种实验带来的痛苦，绝大部分贡献出了生命。

实验动物是人类的替身，是“舍己为人”的模范，是医学界的明星，是称量药物价值“活的天平”。

生命科学的研究离不开实验动物。实验动物与仪器设备、所需的信息、试剂共同构成生命科学研究的四个基本条件。

人类疾病动物模型离不开实验动物。相互对比研究，了解疾病发生机理、发展规律，寻找疾病诊断、预防、治疗的新途径。

新药和疫苗研发离不开实验动物。当今对付疾病的任何一种新药或疫苗，在进行人体试验前一定要经过替身实验。新药的研发必须通过大量的替身实验，严格的安全性、有效性评价，包括急性、亚急性和慢性替身实验、三致实验（致癌、致畸、致突变）。除药品外，许多生物制品如疫苗、血清等生产也离不开实验动物。很多不宜在人身上进行的实验如烈性传染病、放射病研究、毒性实验、致癌实验等都可由实验动物替代完成。所有人类使用的疫苗和药物，理论上都在实验动物身上验证了治疗效果和安全性。替身实验结果决定了是否允许制药企业开展人体临床试验。动物试验不仅要说清楚这种药物是否有治疗效果，还要系统揭示药物的急性毒性、长期服用毒性、对生殖系统影响、是否会成瘾等安全性问题。因此，实验动物被誉为称量药物价值“活的天平”。而且通过相同病原在不同动物的比较研究，有助于全面准确地了解人体疾病及各种生命现象的本质。

农业和畜牧业离不开实验动物。农药、化肥的安全性评价，特别是动物疫苗的制备、鉴定等都离不开有替身资格“上岗证”的实验动物。

食品与化工离不开实验动物。各种食品、保健品、化妆品等的安全性评价都是在实验动物身上进行，证明对人体确实无急、慢性毒副作用，无致癌、致畸、致突变作用后，才能生产和供应市场。

军事与国防离不开实验动物。军事医学的许多实验如核辐射、冲击波、爆炸伤、弹道伤、各种生化武器的损伤等，都是利用实验动物作为人类的替身来完成研究。在航天活动中，实验动物先于人类被送入太空替人冒险，研究高温、高压、失重、宇宙射线等对人体生理状态的影响。

实验动物模型研究、检测评估研究、感染机制研究、疫苗评价研究、疫苗评价研究、资源平台研究，都离不开实验动物。动物实验为疫苗研发、药物筛选、抗体研制等提供了科学基础。

和谐的自然界。人与自然的关系密不可分，动物作为自然界的成员，与人类共同享有一个地球，相互依存、相互影响，人与动物两者之间的关系不言而喻。

替身实验是医学研究的基本手段之一。医学每一次重大进展与进步，许多医学新知的获取、医疗新方法的应用几乎都与替身实验密切相关。

然而任何动物都存在基本的生存权利，解决替身实验产生一系列社会问题的方式是提倡涉及实验动物的伦理和福利。

国际上在使用动物方面，总的原则是“尊重生命，科学、合理、仁道地使用动物”，遵循“3R”原则即替换（Replacement）、减少（Reduction）和优化（Refinement）。“3R”原则是总原则的具体体现。

动物福利是人类文明的标志，是建立和谐社会的需要。人必须尊重和珍惜生命，必须善待动物，重视人与所有生命的关系，人类社会才会变得文明起来。

科学是双刃剑。科学好比社会进步的动力装置发动机，伦理好比社会进步的方向盘和制动装置刹车闸。当科学和伦理有机地统一时才有可能真正地实现人与自然的和谐。

类器官模型是升级版的传统模型吗？类器官模型能否取代传统模型？

不是，不能。

虽然传统的研究模型已被广泛应用，但难以准确反映组织、器官在机体中的生理现象。类器官是来源于干细胞或器官祖细胞的三维细胞聚集体，可分化和自组织形成具有人体相应器官的部分特定功能和结构。

与传统模型相比，类器官具有以下特性：

1、自组装形成3D结构，在外源信号的调节作用下，多向分化并自我构建成类似其来源的组织或者器官，模拟体内器官的发育过程。

2、具备器官的部分特定功能，如肺的呼吸功能等。

3、来源广泛，可大量扩增并保持基因组的稳定性，可基因编辑操作和高通量筛选。

不同来源的类器官具有不同的特性及用途。

类器官最显著的优势是人源性、近生理性。用于传染性疾病的研究，特别是针对仅感染人类或者特定细胞类型的病原体；用于宿主-病原生物体相互作用的研究；用于药物毒性预测、新药筛选、个性化治疗的研究；人源性类器官为药物毒性预测提供更精确的手段。

类器官能够同基因组织扩增从而用于自体移植，为器官替代策略提供可再生资源。类器官移植为再生医学的研究提供了新的希望。

类器官芯片是将器官芯片和类器官技术相整合形成器官生理微系统，使两者优势互补，既能模拟器官的发育过程、生理状态和功能，又能弥补类器官培养中分子信号无法精准调控的缺陷。

类器官芯片拓展了类器官技术在基础生物学研究、药物毒性测试和临床前试验等多个领域的应用，为孕育出人体器官仿生芯片等高精尖的技术奠定基础。

总之，类器官技术具有广阔的应用前景，尤其在生物学基础研究、构建疾病模型、肿瘤研究、组织再生修复、基因治疗以及药物毒性检测、药效评价和新药筛选等方面。

目前，类器官技术成熟度有限，仍旧存在一定的局限性。培养的类器官绝大部分只是组织，只能形成类似于胎儿的组织而非成人组织，不能完全代表体内的器官，并且缺乏体内重要的生理过程以及血管、淋巴管和神经功能，也没有免疫细胞和间充质细胞等微环境，仍无法完全复制人体器官，只能称为简单的器官模型。

在医学转化的过程中，类器官的生产需要实现标准化与规范化，还有在再生医学、胚胎发育中的相关研究势必会涉及诸多伦理问题，因此相关培养技术的标准化和规范化准则、法律法规亟待建立与完善。

类器官模型是人体组织实验研究的最新技术，然而与传统模型相比仍处于摸索阶段，其保真性、稳定性、重现性、可扩展性以及如何精确控制微环境条件等成为类器官技术发展中需要攻克的问题。随着创新研究的不断发展，类器官模型会逐渐趋于完善或者催生出新的模型和新的研究工具。

根据类器官模型的特点，与传统模型优势互补结合应用而非取代，将为人类生物学研究开辟新的途径。

目前，科研中的动物实验尚不可能完全被替代，人类能做到的，具有关护动物的爱心和意识，尽力提供动物舒适的实验环境，熟练掌握实验技术，从每个环节上将可能的痛苦减到最低，积极探讨替代方法，减少或不用动物做意义不大的实验等，这些应该是感谢实验动物最合适的做法。

但是，有些实验比如药品法定检验的动物数量是不允许减少的。尽量减少实验动物用量，尽量用其它实验材料替代，尽量优化实验设计，提高效率，不滥杀，不滥用，不虐待，减少实验动物痛苦，保障实验动物五大自由，用科学进步和人类的健康告慰实验动物逝去的大家族成员的在天之灵。

根据3R原则和物种保护原则，需要探索能够缩小与人体的差异又兼具稳定、易操作、可广泛应用的模型替代系统，来研究遗传多样性、疾病发病机制和预测药物反应。