安全性评价是药品和化妆品发展的一个重要组成部分。近年来，人们了解到越来越多的动物实验不能预测人类的反应，因此需要开发一个替代模型来预测药物的毒性。

（图示为希伯来大学的肝脏上芯片。图片来源：Yaakov Nahmias / Hebrew University）

近期收紧的欧洲法规，禁止了化妆品行业使用动物进行研究和开发，对像欧莱雅和雅诗兰黛这样的公司开发新产品造成阻碍，从而使大规模投资进入这一领域。

替代动物实验的主要挑战在于，人类细胞在体外生存很少能超过几天。为了解决这一挑战，来自耶路撒冷希伯来大学的科学家，和德国弗劳恩霍夫研究所细胞治疗和免疫学的合作伙伴一起，创造了一个肝脏芯片来模仿人体生理。

“我们创造的肝脏器官直径不到一毫米，并可以存活超过一个月，”该研究报告的主要作者，希伯来大学亚历山大中心草生物工程主任Yaakov Nahmias教授说道。

尽管其他研究团队的研究显示了类似的结果，当该团队加入基于纳米技术的传感器时出现了突破。 “我们意识到因为我们正在打造自己的器官，因而不可以局限于生物学，还可能引入电子和光学传感器进入组织本身。从本质上讲，我们正在建造仿生器官在一个芯片上，”Nahmias说。

在肝脏组织中加入基于纳米技术的光电传感器，使得该研究团队可以确定乙酰氨基酚（泰诺）毒性的新机制。

“因为我们把传感器放置在组织里面，我们可以检测到细胞呼吸微小而迅速的变化，而没有其他人可以做到这点，”Nahmias说。

作者发现，乙酰氨基酚会阻塞呼吸，在低得多的剂量比以前认为的更快。目前的理解是乙酰氨基酚被一种有毒的化合物打破，被称为NAPQI，在其破坏细胞前。由于肝脏自然可以抑制NAPQI活性，损害被认为只出现在高剂量时，并且在患病或损害肝功能的情况下。

目前的研究，在线发表在领先期刊《Archives of Toxicology》上，将之前50年的研究抛在脑后。作者发现，乙酰氨基酚本身可以在几分钟内停止细胞呼吸，甚至在缺少NAPQI的情况下，这很大程度上解释了药物的脱靶效应。

“这是一个令人着迷的研究，”Oren Shibolet教授说，他是Tel-AvivSourasky医疗中心的肝部负责人，以及药物性肝损伤的著名专家，他并没有参与该研究。 “我们知道，对乙酰氨基酚可引起肾毒性以及罕见但严重的皮肤反应，但到现在为止，我们并没有真正理解这种效应的机制。这项新技术提供了卓越的方法来洞察药物的毒性，事实上可能改变目前的做法。”

这个结果标志着使用新兴的人类芯片技术的毒性机制的首次发现，这表明开发出动物试验的替代品指日可待。到2018年，该技术的全球市场估计将增长至170亿美元，并在过去三年呈现出两位数的年增长率。

新材料在线编译整理——翻译：Gary        校正：摩天轮