类器官与器官芯片正处在公卫毒理抢占科研与转化先机的战略窗口期

类器官（Organoid）与器官芯片（Organ-on-a-Chip）是新一代人源化体外微生理系统：前者由干细胞在三维培养中自组织形成模拟器官结构与功能的 "微型器官"，后者依托微流控技术实现动态灌流、机械应力与多器官互联。二者被国际社会视为替代动物实验、推动化学品风险评估范式变革的核心技术。2026 年 3 月，类器官与器官芯片首次被明确纳入我国 "十五五" 规划，并要求 "超前部署面向 2035 的国家重大科技项目"，标志着该领域进入国家顶层设计的战略赛道。

①基于肺类器官芯片的空气污染物呼吸毒性评价与机制研究；②微塑料及 PFAS 的人源肝 — 心多器官芯片毒性效应与跨器官机制研究；③肠道类器官在食品污染物生物可利用度评估与食品安全风险定量中的应用；④苯系物 / 重金属的职业暴露肝肾类器官毒性评价与早期生物标志物筛选；⑤呼吸道类器官在呼吸道传染病感染机制与抗病毒药物筛选中的应用；⑥患者来源肿瘤类器官库建设与 "环境暴露 — 肿瘤异质性" 关联研究；⑦类器官标准化培养与高通量毒性筛查方法学开发（结合 AI 毒性预测模型）；⑧基于器官芯片的免疫毒性评价体系与疫苗安全性快速评价。

（一）从 "动物实验依赖" 转向 "人源化、可量化、可重复" 的体外研究范式，既服务国家环境风险评估与监管需求，也为学科交叉与人才培养提供高能级载体

1.1 健康毒理学与化学品安全评价（核心方向）。最基本用途是遵循 "3R" 原则（替代、减少、优化动物实验），开展环境化学物与新污染物（微塑料、全氟化合物 PFAS、持久性有机污染物、内分泌干扰物等）的毒性筛选与风险评估。类器官保留器官特异性细胞组成与微环境，器官芯片通过动态灌流模拟体内吸收、分布、代谢与排泄过程，可支撑低剂量、长期、重复暴露研究。典型应用包括：肺类器官与肺芯片评价 PM2.5、臭氧等空气污染物的呼吸毒性；肝、肾类器官评价农药、抗生素、重金属的代谢活化与器官毒性；肝 — 心、肝 — 肠 — 肾等多器官芯片再现跨器官毒性网络，弥补单器官模型漏评风险。

1.2 环境与职业暴露健康效应研究。面向职业卫生与环境卫生学科，利用类器官技术平台识别粉尘、苯系物、重金属等职业性有害因素的暴露效应，构建 "体外暴露 — 表型改变 — 分子机制" 完整证据链，为职业病防治与环境健康风险评估提供机制学证据，弥补流行病学难以直接验证因果的局限。

1.3 营养与食品安全评价。肠类器官与肠芯片可模拟重金属、真菌毒素、食品添加剂等经肠道屏障的吸收与生物可利用度，替代基于污染物总量的传统评估，使风险评价更贴近真实暴露水平；还可用于营养素、益生菌等功能成分的健康效应评价。

1.4 传染性疾病与免疫研究。呼吸道类器官用于流感、新冠病毒等呼吸道病原体的感染机制、宿主易感性及抗病毒药物筛选；免疫细胞共培养芯片可评价环境暴露的免疫毒性，服务新发传染病防控与疫苗安全性评价。

1.5 疾病机制研究与精准预防。依托患者来源类器官（PDO）与 iPSC 来源类器官建立肿瘤、代谢病、慢阻肺等重大慢病模型，探索 "环境 — 基因 — 表型" 互作与易感人群标志物，推动公共卫生向个体化精准预防延伸。

（二）北京基尔比类器官与器官芯片全链条的仪器供应平台

• Kirkstall Quasi Vivo® 串联式灌流装置：模块化微流控多器官共培养平台，可将肠、肝、肾、肺、脑等类器官自由串联，持续循环灌流模拟血液循环与 ADME 过程，解决静态培养的 "中心坏死" 和器官间互作缺失问题；
• BiomimX uBeat® 动态器官芯片系统：独有牵张 / 压缩机械刺激技术，模拟心脏跳动、肺部呼吸、肠道蠕动、关节负重等生理力学，支持 uHeart 心脏芯片、肺纤维化芯片、肝 - 心联用等模型，可集成电生理实时监测，用于心脏毒性评价与疾病建模；
• Kilby Bio 高通量类器官精密摇摆灌注仪（类器官芯片动态灌注摇床）：无泵式重力驱动非对称时序，0.5°–45° 角度和驻留时间可调，兼容多孔板与器官芯片，适配高通量筛选；
• Kilby Gravity 微重力 / 超重力三维细胞培养系统：双轴旋转模拟 10⁻³g 级微重力环境，可自定义月球、火星重力参数，用于干细胞自组装与类器官成熟化培养，也可定制动植物及微生物重力环境模拟装置。
• AnimFree 体外类器官气溶胶暴露染毒装置：用于空气污染物、气溶胶暴露毒理学研究；