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“类器官”技术的崛起，是对动物模型的一种倾轧吗？
发布时间：2025-12-18
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类器官崛起：动物实验的终结者还是补充者？
2025年美国国立卫生研究院（NIH）正式宣布一项颠覆性政策：从本财年开始，不再资助仅依赖动物模型的临床前研究。
几乎同时，FDA联合欧盟委员会发布路线图，计划在2026年制定逐步淘汰化学品评估中动物实验的具体方案。而这场变革的核心推手，正是类器官技术。
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“类器官”，也称“微型器官”，其概念早在一个多世纪前的海绵细胞自组织现象中萌芽，直到百年后2009年，荷兰科学家Hans Clevers团队利用小鼠肠道成体干细胞，在体外培育出具有隐窝-绒毛结构的肠道类器官，首次实现器官功能模拟，并正式提出“Organoid”一术语。
随后十余年，类器官技术迎来爆发式发展：
- 2011年：首个视网膜类器官从小鼠胚胎干细胞培育成功
- 2013年：人类干细胞来源的脑类器官问世，登上《科学》年度十大技术
- 2014年：前列腺、肺类器官相继突破
……
- 2025年：深度学习预测卵巢癌类器官生长的模型实现AUC达0.85的早期预测
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药物研发
在2021年，进入临床开发阶段的新药失败率近90%，其中损耗的实验动物不计其数。成功开发的平均成本更是高达20亿美金。
2018年，Science一项研究利用71名结直肠癌和胃食管癌患者的110份新鲜组织样本构建类器官，研究发现，类器官的表型和基因型图谱与原始患者肿瘤高度相似，在预测抗癌药物的有效性上，具有100%的敏感性，93%的特异性，88%的阳性预测值以及100%的阴性预测值。
精准医疗
患者来源类器官（PDOs）保留了原始肿瘤的基因组和表观遗传特征，成为个性化药物测试的绝佳平台。在卵巢癌治疗中，医生可在2-4周内培养患者特异性类器官，测试不同化疗方案的反应性，成功率从传统方法的23-53%提升至深度学习预测的85%。
罕见病研究
全球有超过7000种罕见病没有治疗方法，其中仅约400种被研究，主要瓶颈是缺乏合适的动物模型。类器官技术通过直接使用患者细胞构建疾病模型，为这些“孤儿病”带来曙光。
由此可见，与传统研发手段相比，类器官有着更高的效率以及更精准的数据表现。
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类器官之所以比动物实验在某些方面更具特异性，主要是因为它直接来源于人类干细胞（多能干细胞或成体干细胞），其基因组、表观遗传特征、细胞类型组成、组织结构、代谢途径和药物反应都高度代表人类本身。
相比之下，使用的模式动物（如小鼠、大鼠、斑马鱼、非人灵长类）尽管存在同源基因和相似的生理过程，但物种间在基因表达、代谢酶谱、免疫系统、器官结构和功能、疾病易感性等方面存在根本性差异。
研究表明，小鼠与人类基因同源性仅约85%，非编码区同源性常低于50%；关键的药物代谢酶CYP家族，人类与小鼠间的微小氨基酸差异导致底物特异性和酶活性显著不同；猕猴与人类的CYP酶氨基酸序列同源性为68-97%，仍不足以准确预测药物代谢。
动物模型无法完全模拟人类特有的生物学特征和疾病机制。
而且类器官可以从特定患者（健康人或患者）的细胞（如皮肤、血液、活检组织）培养生成，或者专门培养特定器官的类器官（如肝、肠、脑类器官、肿瘤类器官等），使得研究可以高度集中在目标组织的细胞类型、结构和功能上。
而对于模式动物，虽然也是在特定器官上操作，但实验是在完整生物体中进行。
“实验室环境中的慢性应激会引起动物生理、心理和表观遗传变化，导致42%的实验变异性。”
药物或干预措施的效果会受到全身性因素的复杂影响，使得对目标器官特异性作用的研究变得模糊不清。
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类器官的出现会把动物实验“干掉”吗？
结论先行，不会。尽管类器官优势明显，但仍有两片“乌云”高悬。
系统生理学的空白
系统生理学的空白是类器官的最大局限。
当抗癌药在肝脏代谢后生成的活性代谢物对心脏产生毒性时，这种系统性效应只能通过多器官串联模型检测，类器官目前难以模拟器官间的相互作用。
阿尔茨海默病研究凸显了这种局限：非人灵长类动物虽有类似β-淀粉样蛋白积累，但磷酸化Tau蛋白沉积和认知衰退模式与人类存在本质差异。而目前脑类器官尚未突破血管化和免疫系统整合的技术瓶颈。
监管不容忽视
美国1938年《联邦食品、药品和化妆品法案》首次强制要求新药上市前需动物安全性数据，这一“黄金标准”已运行近90年。
我国1988年颁布的《实验动物管理条例》建立了四级分类管理体系（普通动物→清洁动物→无特定病原体动物→无菌动物），形成完整的质量控制链条，死死锁紧流程不脱轨。而类器官领域尚未建立同等效力的标准体系。
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类器官要真正取代动物模型，必须跨越三重障碍：
技术标准化困境首当其冲。需要十分严谨的共识、流程、标准来对整个技术方案进行规范，目前来说蓬勃发展又任重道远。
监管认可路径尚待开辟。虽然FDA在2022年《现代化法案2.0》中取消动物实验强制令，允许使用器官芯片等非动物方法申请临床试验。但具体实施细节仍不明朗。
复杂生理模拟需技术突破。很多 “类器官芯片”技术仅代表未来方向，距离全面应用仍有距离。
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政策风向已悄然发生改变，但科学演进需要理性步伐。FDA毒理学专家在2025年路线图中坦言：“替代不是简单的技术置换，而是研究范式的重构。”我国也踏紧科技浪尖，近些年不断出台相关扶持政策，大批的科研人员在次领域深耕探索，为人类发展前途指明道路。
MCS31可以满足多实验场景下的不同需求，得益于其优良的基础硬件配置。
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