“這是首個在芯片上重現(xiàn)的月經(jīng)周期”，該研究的主要負(fù)責(zé)人，美國西北大學(xué)（Northwestern University）醫(yī)學(xué)院婦產(chǎn)科的Teresa Woodruff教授說道。長久以來，科學(xué)家們就想在體外建造人類生殖系統(tǒng)的模型，以研究避孕方法、輔助生殖技術(shù)、甚至是宮頸癌治療。然而，目前學(xué)界缺乏能夠正常模擬人類28天生理周期的動物模型。因此，這個系統(tǒng)有望滿足研究人員巨大的需求。

Woodruff教授將這個系統(tǒng)命名為EVATAR，是夏娃（Eva）與化身（avatar）兩個詞的組合。這套系統(tǒng)包含卵巢、輸卵管、子宮和宮頸不同的“器官”。由于卵巢組織極難從健康女性體內(nèi)獲得，研究人員采用了小鼠的組織。其余三大“器官”均來自于人體。此外，研究人員還為這個系統(tǒng)配備了一個來自于人體的“肝臟”，用于代謝這個系統(tǒng)里的藥物。

小小的芯片上，帶有5種不同的“器官”（圖片來源：STAT）

有了組織與“器官”，研究人員又進(jìn)一步將它們組合在微流控芯片上。為了讓它能獲取必須的營養(yǎng)，研究人員為芯片連上了62個能夠獨立運(yùn)行的小泵，它們能以微升級輸送培養(yǎng)液。這樣一來，科學(xué)家們就能完美控制這套系統(tǒng)的運(yùn)作。隨后，研究人員開始嘗試用這個系統(tǒng)模擬人體的生理周期。首先，他們往系統(tǒng)內(nèi)添加了促卵泡激素，以驅(qū)使小鼠的卵巢分泌雌激素。14天后，研究人員又開始添加黃體生成素，刺激卵巢排卵和制造孕激素。

這套系統(tǒng)能成功促使卵泡生長和成熟，并進(jìn)行減數(shù)分裂（viii）（圖片來源：《Nature Communications》）

由于系統(tǒng)本身的物理限制，排出的卵子依舊停留在生長有卵巢的第一個小格中，但與它相通的第二個小格內(nèi)，輸卵管已經(jīng)開始運(yùn)作，就好似有卵子通過它一樣。研究人員發(fā)現(xiàn)，輸卵管中的纖毛開始前后擺動，準(zhǔn)備將卵子撥往處于第三個小格的子宮。隨后，研究人員注意到，子宮和宮頸都開始生成能夠結(jié)合激素的受體。這與人體內(nèi)的表現(xiàn)幾乎一模一樣。

“這是一項極度重要，做得又很漂亮的工作”，一些科學(xué)家評論道。在他們看來，這套系統(tǒng)有望在短期內(nèi)篩選大量藥物，檢測它們的毒性與有效性。而醫(yī)藥企業(yè)也對這款系統(tǒng)產(chǎn)生了濃厚興趣。Woodruff教授表示，阿斯利康已經(jīng)將一些候選藥物交給了她，以評估它們在女性生殖系統(tǒng)內(nèi)的潛力。此外，這款最多可容納12種器官的芯片也得到了輝瑞的青睞。

稍經(jīng)改裝，這套系統(tǒng)就能用于其它不同的研究目的（圖片來源：Nature官網(wǎng)）

在實驗室內(nèi)，Woodruff教授計劃利用EVATAR來研究卵巢癌和宮頸癌。此外，在未來，她還計劃打造一款模擬男性生殖系統(tǒng)的Adatar（來自“亞當(dāng)”與“化身”兩個單詞的組合）。從長遠(yuǎn)來看，研究人員打算把這些系統(tǒng)與其他10種在芯片上的器官與組織打造成一個完整的體系，在芯片上模擬人類。這些器官包括了能夠分泌信號分子與激素的大腦，影響代謝的脂肪，以及免疫系統(tǒng)。

“它在藥物發(fā)現(xiàn)與毒理學(xué)檢驗上有巨大的潛力”，研究人員在論文的最后說道。我們相信，這些芯片上的器官將進(jìn)一步加強(qiáng)人類對自身的認(rèn)識，并讓許多無法在人體中開展的實驗得以順利進(jìn)行，并用新產(chǎn)生的知識，造福人類。

文章來源：生物谷