18日，位于郑州航空港区的省医学科学院对外公布，我省首个“AI+超高通量类器官芯片智能自主实验平台”正式启动，在指甲盖大小的芯片内，注入人体干细胞并持续输送氧气及培养液，即可培育出模拟人体器官功能的“微型器官”细胞团。这一平台不仅填补了省内该领域全自动化研究空白，更推动生物医学前沿技术加速迈入临床应用，为精准医疗、药物研发和疾病研究开辟新路径，让“以身试药”成为历史，以小“替身”发挥大作用。
给细胞 “搬新家”：芯片里藏着“微型人体器官”
类器官芯片究竟是什么？简单来说，它是一种用工程化方法在体外构建的三维动态细胞培养系统，相当于把人体细胞或组织“复制”到芯片上，模拟其在体内的生长环境。作为生物医学领域的前沿交叉技术，它凭借高度模拟人体器官生理功能的能力，已成为临床前药物筛选、疾病机制解析与个性化医疗探索的核心工具。
长期以来，新药研发在临床前阶段主要依赖二维细胞培养或动物模型，但约有90%的临床实验以失败告终。“动物与人体的生理差异太大，很多在动物身上有效的药物，到人体后要么无效要么有严重副作用。”河南省医学科学院AI+类器官芯片平台研发工程师周林博士解释道，而类器官芯片能精准模拟药物毒性和有效性，既缩短研发时间、降低成本，还能大幅提升临床转化成功率。
如今大家所关注的“精准医疗”，其核心需求之一就是“选对药”——如何确保药物恰好对患者有效？这就需要体外模型充当“试药替身”，类器官芯片正成为了解决这个问题的关键。
就拿胃癌举例，有的是a基因突变引起的，有的是b基因突变导致的，因此治疗药物的选择需因人而异。以前，医生只能依靠经验向患者推荐一线、二线药，可肿瘤却很有“个性”，驱动基因不一样，对药的反应也不同。
这时候，研究员就可以从患者的手术、腹水或穿刺样本中提取肿瘤细胞，在实验室里培养成“肿瘤类器官”——依赖肿瘤干细胞的自我更新和分化潜能，诱导“生长”为一团和体内肿瘤很像的细胞团。这些类器官在基因和标志物表达方面与原始肿瘤基本一致，比如有的肿瘤会高表达EGFR基因，它对应的肿瘤类器官也会这样。把这个“微型肿瘤”搬到芯片上，就能当做患者的“替身”进行试药，如果“患者”使用一线的A类药品化疗后肿瘤没缩小，而芯片上的类器官药敏实验显示该患者对A类药品不敏感，对B类药品敏感，那么医生就有针对性地知道应该如何换药。
给细胞“盖好房”：全自动化设备当“金牌管家”
想让芯片里的细胞好好生长、发挥作用，就得给它们盖个舒服的“生理房间”，该平台就使用全自动化设备当做“金牌管家”，将“房间”打理得井井有条。这套全自动化系统整合了耗材堆栈、机械臂、自动培养箱、移液工作站等好几个“帮手”，功能十分齐全。
据了解，首先第一步就是搭“房骨架”，使用无毒、可降解还能和人体兼容的材料，做出模拟人体器官生长环境的芯片。随后，把培养好的类器官通过专门通道“请”进芯片，再用微流控技术“通上水和养分”——芯片里的通道当做血管，培养液当做血液，一直流动着给类器官送氧气、送营养，就像在人体内一样。
而且，这个“管家”还能自动给不同规格的芯片分装细胞、换培养液、加药、染色，同时检测细胞活性、毒性这些关键指标，每天能稳定工作超6小时。
“人工手动操作容易污染、出错，全自动化设备就没这些问题。” 周林博士介绍说，有了这个“好房子”，不仅临床试药更靠谱，还能帮到药企和科研机构，药企测新药的肝毒性、肾毒性时，无需再使用动物，避免了伦理争议，数据也更贴合人体。科研团队想研究脓毒症、罕见病，也能在芯片上搭建疾病模型，更真实地探索疾病是如何发生。
给芯片“装大脑”：AI助力实验“快准稳”
而这个平台最厉害的地方，是给芯片“装”了个AI“大脑”，把“AI+超高通量”技术融到了一起，解决了传统实验规模小、效率低、不够智能的问题。
平台利用“自动化培养系统+高内涵成像系统+AI数据分析系统”这三大“核心部件”，形成了从类器官培养、检测到数据分析的全流程闭环，实现了实验“自己跑、批量做、可追溯”。
类器官芯片实验会产生一大堆生物数据，AI“大脑”能快速处理这些数据，找出规律、建立预测模型，比如预测药物效果、模拟疾病发展；计算机视觉技术还能自动分析细胞图像，数细胞数量、看细胞形态，比人手动做快多了。“以前手动做一次药敏实验要好几天，现在有了AI帮忙，速度快了不少，还能减少人为误差，保证每次实验条件都一样。”周林博士说。
平台启动后，能让类器官芯片技术成为临床前实验的“新标准”，让实验室里的研究更快变成能给病人用的技术，帮助解决肿瘤、神经系统疾病、代谢性疾病等精准诊疗难题。同时，平台还会开放技术和资源，给省内的高校、科研院所、医院和药企提供帮助，一起打造生物医学创新“朋友圈”。
据预测，2027年全球器官芯片市场每年会以30%的速度增长。未来，河南省医学科学院还会继续升级“AI+类器官芯片”技术，围绕疾病研究、新药研发、精准医疗发力，争取把平台建成国际领先的技术中心，用前沿科技守护大家的健康。