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一個系統性的商業問題正在阻礙許多救命療法的發展：藥物發現投資回報率持續下降的惡性迴圈。自 1950 年以來，開發一種新藥的成本每九年翻一番。1950 年，每 10 億美元的研發支出大約可以開發 30 種藥物。如今，同樣的價錢我們只能得到大約三分之一的藥物——或者換句話說，將一種新藥推向市場的成本接近 30 億美元。
這種研發速度放緩和成本上升的現象最近被命名為“Eroom定律”，之所以如此命名，是因為它與微電子領域的摩爾定律相反，摩爾定律指出計算能力大約每 18 個月翻一番，成本減半。對於藥物發現遵循“Eroom定律”的原因，有很多解釋，從謹慎的監管機構到不斷增加的總體研發成本。但阻礙進展的最大領域之一是藥物發現過程的臨床前動物試驗階段的效率低下。在臨床前試驗成功後，只有十分之一進入人體臨床試驗的藥物最終上市。
也可能出現相反的結果，即一種藥物可能在人體試驗中是成功的，但由於在臨床前動物試驗中失敗，它永遠無法進入人體試驗。最近，渤健的阿爾茨海默病藥物的失敗戲劇性地證明了這種失敗的最終後果，該藥物開發多年，耗資數十億美元，但在 III 期臨床試驗中失敗。該公司在一天之內損失了180 億美元，相當於其市場價值的 30%。
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造成這種失敗的部分原因是，動物或簡單培養皿中的細胞不能很好地預測藥物在人體中的表現。技術的進步使新的測試模型成為可能，從組織的 3D 列印到複雜的、更廣泛的研究，這些研究使用來自臨床試驗或其他來源的大量資料，根據資料顯示的模式得出結論。然而，這兩種方法都有缺點。首先，3D 列印使細胞經歷列印過程，這可能會改變細胞的行為，並且由於細胞是一次列印一個，因此這種方法難以規模化。另一方面，資料研究不是實際的物理模型，需要大量的資訊，而當涉及到實驗性藥物時，這些資訊可能無法獲得。
為了瞭解藥物的真正療效，至關重要的是測試不僅涉及生物學，還涉及生物學周圍的流體和生物物理環境的相互作用。一種名為人體器官系統的物理模型使用人體組織樣本來大規模地重現細胞在活著的、呼吸的生物體中發生的複雜相互作用。該系統不僅有可能顯著提高臨床階段的成功率，而且還有可能減少或完全消除動物試驗。
這項技術的工作原理是在具有微觀結構、嵌入式感測器、泵和控制器的生物相容性塑膠上製作人體組織樣本。一系列細針管與晶片上的人體組織樣本對齊，晶片頂部的泵將細胞浸泡在液體中，模擬體內細胞的自然環境。結果是在高度受控的環境中模擬 96 個獨立的人體器官。此外，整合的感測器可以提供對細胞培養物的直接、終身監測，以檢視變化是如何以及為何發生的，而不是目前僅檢視終點的技術。
使用多種臨床相關的組織功能測量方法有可能透過在臨床試驗甚至動物研究開始之前進行人體組織測試來加速藥物發現。更重要的是，在人體組織而不是人體上進行測試，開闢了我們今天甚至無法想象的全新測試機會。這些可能是規模上的新可能性——例如測試數十萬個複製的人體器官系統——或者在測試具有年齡、種族或性別多樣性的人群亞群方面的新可能性，而這些人群亞群的活體測試要麼太昂貴，要麼在倫理上不可接受。例如，在孕婦或 18 個月大的兒童身上測試藥物是不安全且不道德的。但是，我們可以測試來自孕婦或 18 個月大的人的組織而不會造成傷害，從而更準確地預測藥物在這些人群中的安全性和有效性。
人體器官系統的測試能夠收集更好和更多型別的資料，從而推進對長期以來難以找到有效治療方法的疾病的研究。例如，慢性腎病是一個日益嚴重的健康負擔，影響全球十分之一的人口。該疾病的進展可能導致腎功能衰竭，並需要透過透析來替代腎功能。但是，如果我們能夠更多地瞭解腎功能衰竭的原因，從而開發出可以減緩或阻止這一過程的藥物，那會怎麼樣呢？找到治療腎病的藥物將需要在廣泛的人群中研究許多藥物和環境條件。人體器官系統使我們能夠做到這一點，從而有可能有一天像我們現在管理心臟病一樣積極地管理腎病。
我們看到人體器官系統研究產生影響的另一個例子是其測量即時屏障形成以及跨屏障運輸變化的能力。這對於治療腸道疾病（如炎症性腸病）尤為重要。為這種痛苦的疾病開發有效的治療方法需要更深入地瞭解血液和腸道之間的屏障是如何開始崩潰的，以及是否存在某些型別的細菌，例如，導致這種崩潰或使屏障發炎。人體器官系統為理解這種狀況提供了一個以前不可能實現的視窗。
儘管這項技術仍處於早期階段，但從商業角度來看，它也具有巨大的前景。如果該平臺能夠使臨床試驗的成功率提高 25%，那麼每種獲批藥物的成本節省可能超過 5 億美元。因此，包括輝瑞在內的多家制藥公司正在使用人體器官系統，研究人員和初創公司正在研究一系列方法，這使得該領域在未來幾年值得關注。
人體器官系統等創新是製藥公司打破研發回報遞減迴圈的一種根本方式。儘管“Eroom定律”——研發速度放緩和成本上升——不會在一夜之間被逆轉，但我們不必忍受它。與微電子領域的摩爾定律不同，沒有任何物理定律限制我們的進步。