恶性肿瘤精准治疗亟待建立能反映个体差异、尽量复制患者原始肿瘤组成及其微环境、快速、精准、性价比高的高通量药物筛选体系。类器官是由干细胞在体外3D培养条件下分裂分化形成的一种类似器官的生物结构，能够重现器官的功能，提供一个高度相似的生理系统。虽然具有敏感性高、特异性强，预测率高等特点，但当前类器官技术仍面临手动化、欠智能、个体差异大、类器官单体对肿瘤异质性还原度低等不足。
本项目构建高通量自动化智能化类器官芯片诊疗平台，并利用细胞数字模型分析致病分子，为类器官芯片药物验证系统提供肿瘤靶向基因相关药物，从而实现整个平台的自动完善。该平台解决恶性肿瘤药物筛选周期长、费用高、针对性差，已筛选应答率低、治愈率低等问题；在药物投入临床试验前合理规避风险，有效降低临床试验成本和时间；标准化制备过程，建立统一合理的类器官库，方便使用；有效地为病人提供定制化服务，指导临床用药。
从医疗诊断治疗与商业化需求综合维度分析，本平台系统是融合了器官芯片和3D肿瘤模型技术双重优势的生物芯片诊疗一体化技术，有望迎来规模化、市场化和应用化。
器官芯片是在体外构建疾病模型的一种新兴技术，具有便携性、高通量、可模拟在体微环境等优势，在研究疾病的发病机理、筛选药物等方面有着广阔的应用前景。对器官芯片的应用现在逐步形成了药代、药效、毒性三位一体的成药性评价技术体系。国际上，Emulate、CN Bio、和CN Bio Innovations等一批致力于器官芯片研发的初创生物公司陆续涌现，大型制药企业（如默克、欧莱雅、强生、罗氏和赛诺菲等）纷纷介入这一领域，凸显出器官芯片技术在疾病研究、个性化医疗和药物开发中的巨大应用潜力。但目前各家公司在模拟肿瘤真实环境和细胞数字模型方面存在关键不足（图1）。由于数据库定量准确度、全生长周期和全组学覆盖度不一、数据缺失；数据特征的提取中受数据及数据间协调制约，国内外相关学者对模型参数的过拟合和可重复性不足；建模方法也有很多局限性，如基于化学计量平衡原理或基于约束的建模，常用于子模型构建，但精细度低，无法模拟复杂关系，建模方式有待提高。本项目加入集合的多组学多水平的数字细胞模型，在多层面给予类器官芯片药物筛选指导。
方成刚与江苏省生产力促进中心高层次人才与外国专家服务处对接成功
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