疾病模型是药物发现的基石。然而，传统模型的准确性和可重复性一直存在显著障碍。近年来，生物工程的进步推动了更复杂模型的发展，这些模型具有高度的临床仿生性和预测性。这些进展包括诱导多能干细胞（iPSCs）分化生成类器官的方法，这是一种自组织的3D组织培养，旨在复制器官的复杂性。其他进展还包括开发了如器官芯片（OoC）系统等平台，这些平台能够捕捉诸如代谢等生物过程的复杂性。除了细胞模型的进步，新的非侵入性技术也使观察活细胞成为可能，从而在稳定环境中实时量化细胞行为。活细胞成像技术已被用于研究癌症和神经退行性疾病，以更好地理解细胞和信号事件。
越来越复杂的系统正成为宝贵的疾病模型，特别是对于那些之前缺乏相关模型的器官。研究工作继续集中在改进各种疾病和发育条件的模型方法上。在2024年欧洲实验室研究与创新集团（ELRIG）药物发现会议上，《技术网络》询问了几家参会的初创公司，他们的技术如何解决传统疾病模型的关键局限性。
Julio Martin，A4Cell高级战略联络官：
“我们面临的挑战是缺乏一种非侵入性的长期方法来观察活细胞随时间的变化。现有技术提供的见解有限，通常会对细胞造成损害，限制观察的时间。我们（A4Cell）寻求改变研究人员研究活细胞的方式，从静态快照转变为动态连续监测，彻底改变细胞成像，从形态学扩展到揭示生理变化。与传统的自由扩散荧光探针不同，SPAchip是一种带有共价接枝荧光探针的硅微芯片。一旦进入细胞，这些芯片具有多项优势——它们无害且无细胞毒性，定位于胞质中，提供精确的实时数据长达数周，耐受细胞处理，不会被排出，代谢稳定。它们还提供空间和光谱分辨率，超越了传统解决方案。此外，其多重能力允许处理2D和3D培养。”
Krzysztof Wrzesinski，CelVivo首席科学官兼联合创始人：
“传统的2D细胞培养常常面临营养分布不均（扩散耗尽区）、细胞间接触和通信受限以及非常不生理的生长表面（硬塑料表面）等问题。虽然动态3D系统提供了一些解决方案，但它们往往会导致有害的剪切应力。ClinoStar通过提供低剪切的临床旋转环境解决了这些问题，支持更大、更持久的3D培养物的生长。这种方法有望提高疾病建模、药物测试和再生疗法的准确性。”
Françoise Dohet，LiveDrop全球业务发展和销售副总裁：
“LiveDrop正在通过3D培养，包括球体，与药物发现研究人员合作，其中包括UPM Biomedical、卡罗林斯卡研究所和阿斯利康。这些球体比2D培养更接近人类组织，提高了药物测试的准确性。使用ModaFlow在3D培养中进行研究，可以更真实地模拟药物相互作用，提高临床前的准确性，减少动物试验，增加找到有效治疗方法的机会，推动个性化医疗的边界。”
Chris Saunter博士，Magnitude Biosciences首席技术官：
“传统细胞模型面临两个关键挑战：可转化性和无法模拟衰老。除某些类型的细胞（如成纤维细胞）外，大多数细胞不会自然老化，这限制了它们在研究年龄相关疾病中的用途。哺乳动物模型虽然更具预测性，但成本高昂，生成相同数据可能需要几个月甚至几年的时间。我们的（Magnitude Biosciences）_Caenorhabditis elegans (C. elegans)_平台解决了这两个问题。这些线虫的生命周期仅为三天，总寿命为两到三周，使我们能够快速测试化合物对衰老和长寿的影响。这在成本和速度方面都提供了显著优势。我们认为，我们可扩展的整体生物体方法将在未来疾病建模中发挥重要作用，尤其是在衰老研究中，对更快、更预测性的模型有日益增长的需求。”
Elad Katz博士，Navigate Precision Biology创始人：
“我们（Navigate Precision Biology）展示了NaviPlate技术，该技术使用类器官和球体进行药物发现。这项技术适用于高通量筛选（HTS），已在多个疾病领域和读数中得到验证。基于NaviPlate的解决方案提供了新的方法来模拟骨质疏松症以及慢性肾脏、心脏和肺部疾病。这些解决方案以前所未有的规模提供，使药物发现能够在以前不可用的人类化疾病相关格式中进行。”
Frøydis Sved Skottvoll博士，SINTEF PharmaChip创新项目联合负责人：
“PharmaChip是一种分析工具，为类器官和器官芯片（OoC）研究中的化学分析提供了更高效、准确和可持续的解决方案。与传统药物分析平台相比，后者需要大量样本和复杂的手动准备步骤，PharmaChip项目旨在简化这一过程。PharmaChip提供高效的样品清洁，并与更简单的检测系统无缝对接。这使得研究人员可以在实验室中进行药物分析而无需专门的知识，使其成为类器官和器官芯片系统疾病建模的有前途的解决方案。”
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