血管芯片可协助验证抗发炎化合物作用与成效

受伤或疾病引起的发炎反应，对启动免疫系统协助身体复原非常重要，但也可能因过度反应引发血栓而令人不安。BIDMC(Beth Israel Deaconess Medical Center)与哈佛大学(Harvard University)韦斯研究所(Wyss Institute)团队，发现可避免血栓形成且维持正常凝血功能的抗发炎化合物，并运用血管芯片(blood-vessel-on-a-chip)协助验证推论，未来将朝临床实验发展。

据报导，发炎反应可能引发凝血酶(thrombin)过度产生，造成危险的血块及其它副作用。研究团队发现，结构为小分子的parmodulin，可提供内皮细胞抗发炎与抗血栓防护，不仅是跟活化型蛋白质C(Activated Protein C；APC)效果相当的合成APC，因不影响正常血液凝结，而有潜力成为未来的新药。

这项研究由美国国家卫生研究院(NIH)国家心肺血液研究所(NHLBI)与韦斯研究所支持，成果报告发表于2018年1月中的美国国家科学院院刊。显示韦斯研究所的器官芯片(Organ-on-a-Chip)技术，可促成药物更快速、安全的发展与评估，对全球病患极有助益。

APC是人体顺产生的抗凝血蛋白质(anti-coagulant protein)，具有抗发炎与其它防护效果，可减缓血管内壁内皮细胞的发炎反应，医学上用于治疗严重的血液感染与伤口。存在内皮细胞与血小板的穿膜蛋白质(transmembrane protein)蛋白酶活化受体1(PAR1)则是APC与parmodulin作用的目标。

PAR1是凝血酶的受体，在发炎过程扮演重要角色。当APC在内皮活化PAR1，便会触发抗发炎、 抗细胞凋亡，都有助于保护细胞免受发炎的负面影响。但APC也会抑制凝血酶的产生，若过度则会影响血液正常凝结能力，增加血流不止风险，应用上有限制。

几乎所有其它针对穿膜类PAR1受器的药物，都是在受器外侧结合。而由于parmodulin是作用于蛋白质的细胞侧，象征药物发展的典范转移。研究团队针对parmodulin对内皮的影响，进行了一个小型的临床前(pre-clinical)实验，不仅确认parmodulin作用的路径，也证实其有助于保护内皮细胞免受发炎损害。

为确认上述推论，研究团队运用韦斯研究所器官芯片技术发展的血管芯片，在体外模拟人类血管的血栓形成。血管芯片由透明聚合物芯片(polymer chip)构成，内嵌包覆胶原蛋白、遍布人类内皮细胞的平行红色微流体通道，可注满全血以模拟血液在人体内血管流动的情况，并添加各种促发炎与抗发炎化合物，以评估内皮的反应。

当内皮细胞在注满血液之前暴露于促发炎分子，血小板会如一般发炎反应一样聚积而产生显著凝块；而经过parmodulin预处理的内皮细胞，即使再暴露于促发炎分子，也不会产生血小板聚积，内皮将保持正常未发炎，而血液凝结功能也未受影响，较APC有显著改善。

一系列的体外测试也确认parmodulin活化PAR1的机制，会透过抑制细胞凋亡，而快速触发内皮细胞的细胞保护(cytoprotective)反应。而以老鼠进行的实验，也证实parmodulin具有抗发炎与抗凝血的结果。