胎盤晶元在孕期藥物安全篩查中的應用Placenta-on-a-Chip to screen for drug safety during pregnancy

胎盤-晶元：A）裝置的上部（藍色）和下部（紅色）腔室由半透膜隔開。b）研究人員將母體細胞置於一個腔室中，將胎兒細胞置於另一個腔室中。隨後，將葡萄糖添加到母細胞室，觀察葡萄糖如何穿過膜進入胎兒細胞室。

來自賓夕法尼亞大學的研究人員開發了一種模仿胎盤屏障的微流控晶元[1]。他們所設計的裝置為藥物篩選提供了一種可行的方法，通過分寫哪些藥物可以越過胎盤屏障，從而可達到評估孕婦藥物使用的安全性。藥物治療孕婦具有相當的危險性，因為一些藥物可以跨越胎盤屏障，可能會影響到胎兒。研究人員還沒有完全理解胎盤屏障是如何阻攔或者允許藥物分子通過的機理。

由於會存在這種對胎兒的風險，孕婦在臨床試驗中被排除在外。研究人員雖然可以使用出生後捐贈的胎盤來來測試哪些藥物會穿過胎盤屏障，但由於它們存活時間只有幾個小時，很難用於藥物篩選。另一種選擇是動物活體試驗，但此方法並不能精確模擬人體生理學，並很有可能提供誤導性的結果。其中最著名的例子是沙利度胺（一種早產兒藥物）的悲劇性病例，它能夠跨越人類胎盤屏障，導致出生缺陷和死亡。

為了解決現有方法的缺點，該研究小組開發了一種胎盤晶元，構建了PDMS外殼的微流控通道。該裝置包含使用多孔膜分離的兩個通道。研究小組用人工滋養層細胞接種在多孔膜的一側，另一側接種內皮細胞，模擬胎盤屏障。

然後，研究人員能夠將藥物分子添加到血液中，就像流過「母體」側的流體一樣，並分析這些分子是否可以穿過人造模擬的胎盤屏障。通過將晶元的結果與出生後胎盤捐贈的結果相比較，研究小組證實他們所設計的胎盤晶元基本上模仿了人類胎盤中發生的情況。然而，他們還需要進行進一步的驗證工作，才能使胚胎晶元用於常規藥物的篩選。

參與這項研究的研究員Dan Huh說「我們越來越接近了真實的胎盤，這項研究讓我們相信，胎盤晶元具有巨大潛力，可作為評估和預測人類胎盤中藥物運輸的篩選平台。」

[1]Cassidy Blundell, Emily R. Tess, Ariana S. R. Schanzer, Christos Coutifaris, Emily J. Su, Samuel Parry, Dongeun Huh. A microphysiological model of the human placental barrier. Lab Chip, 2016; DOI: 10.1039/C6LC00259E