我们计划定期分享我们在该框架发展过程中取得的进展，并欢迎大家就该框架本身及其应用提出反馈意见。社区反馈将在塑造和完善该框架方面发挥重要作用，以提供不仅满足当前期望而且能够适应未来需求的解决方案。在 2022 年 12 月，拜登总统就签署了一项新法律，规定新药不再需要进行动物测试才能获得美国食品和药品管理局 (FDA) 的批准，这是动物福利组织长期以来寻求的改变。现在可以使用过去 10-15 年开发的非动物技术批准药物进行人体试验。然而，由于这些技术仍然相对较新，这一变化不会在一夜之间彻底改变药物审批流程。
动物实验可以追溯到古埃及和希腊文明。它们在 19 世纪成为生理和药理学研究中不可或缺的一部分，并在 20 世纪开始系统地用于药物开发。在发生 1937 年磺胺类药物中毒事件或 20 世纪 50 年代和 60 年代沙利度胺悲剧等灾难后，FDA 和欧洲药品管理局 (EMA) 等机构制定了严格的动物临床前测试指南 (Sántha, 2020)。从那时起，动物测试就成为确定药物安全性和有效性的黄金标准。
减少动物实验的原因有很多
方面，临床前开发的成本通常为每种化合物几十万到几百万美元。另一方面，人类和常用于测试的动物物种之间存在关键差异，这引发了人们对动物研究在现实世界中的可转化性的担忧，已发表的研究表明，体外和计算机测试在预测某些不良事件方面可以胜过动物模型。例如，一项研究表明，在人类心肌细胞模型群体中进行的计算机药物试验在预测临床心律失常方面的准确率为 89%，而使用动物模型的准确率为 75% (Passini, 2017)。
当然，还有道德方面的考虑。人们已经做出了巨大努力，用非临床试验来取代动物实验，这符合“三 R 原则”：替代、减少和改进。欧盟动物试验替代参考实验室 ( EURL ECVAM ) 和 FDA 的推进替代方法 ( AAMS ) 等机构致力于开发和推广非动物方法。
替代技术和方法包括系统生物学研究，如转录组学和代谢组学；基于细胞 牙买加资源 的测定；工程组织，如 3D 生物打印组织或类器官，它们在预测肝脏和心脏毒性等方面已显示出良好的效果；器官芯片 (OoC) 和微生理系统 (MPS) 以模拟人体生理学；以及计算机建模和模拟（包括机器学习和人工智能）。在某些情况下，也可以考虑使用斑马鱼和秀丽隐杆线虫等替代生物（美国食品和药物管理局，2023 年）。
器官芯片是种微生理系统
由微型生理环境组成，该环境经过设计可产生和/或分析能够模拟特定/目标器官水平反应的功能组织单元，通常不大于典型的显微镜载玻片 (R, 2023)。它们在受控的动态环境下重现人体组织的微环境。可能需要几种不同类型的细胞来产生这些环境或研究细胞如何相互作用。例如，肝芯片装置可能包括 iPSC 衍生的肝细胞、内皮细胞和库普弗细胞。
已经开发出适用于人体大多数器官的单 OoC，但它们缺乏跨器官 从关键字研究到内容创建和 SEO 通信和系统维度，例如，无法评估 PK/PD 参数并进一步了解由多器官相互作用引起的疾病。多 OoC 已经创建，最终目标是开发“芯片上的身体”技术。这需要考虑器官间缩放、预期流速、介质和相互关联的功能。另一方面，人工智能的进步为 OoC 的实验设计和数据解释提供了更多改进（Deng，2023 年）。
一些研究表明 OoC 的性能更高。一项使用近端肾小管 OoC 的研究我们正在 新闻 美国 进行的旅 成功预测了 SPC-5001 的肾毒性，该药物在第 1 阶段试验中表现出肾毒性，但在小鼠和非人类灵长类动物的临床前测试中未表现出肾毒性 (Nieskens, 2021) 。