“不再倚靠動(dòng)物，就能進(jìn)行各項(xiàng)臨床前的必要試驗(yàn)，以測(cè)試各類物質(zhì)的安全與有效性。”

蛋殼研究院日前發(fā)布的一份最新報(bào)告《類器官與器官芯片白皮書》（下稱《白皮書》）認(rèn)為，類器官與器官芯片技術(shù)或?qū)⒏淖儺?dāng)下行業(yè)的發(fā)展秩序。相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，2019年北美類器官市場(chǎng)達(dá)到2.9億美元，預(yù)計(jì)將在2027年達(dá)到14億美元，年復(fù)合增速將超過21.7%；Allied Market Research則分析，器官芯片市場(chǎng)在2020年價(jià)值1.03億美元，預(yù)計(jì)到2030年價(jià)值將達(dá)16億美元，年復(fù)合增速約為31%。

(相關(guān)資料圖)

《白皮書》稱，國(guó)內(nèi)市場(chǎng)的投融資熱度不斷升溫，2021年國(guó)內(nèi)類器官與器官芯片領(lǐng)域共發(fā)生融資事件6起，融資總金額2.5億元；2022年共計(jì)發(fā)生融資事件9起，融資總金額近4億元。

市場(chǎng)熱度不斷攀升下，類器官與器官芯片領(lǐng)域技術(shù)進(jìn)展究竟能解決哪些行業(yè)痛點(diǎn)？其市場(chǎng)規(guī)模、應(yīng)用場(chǎng)景是否可持續(xù)？

技術(shù)發(fā)展尚處于早期

類器官與器官芯片技術(shù)發(fā)展的政策背景如何？

從全球來看，2022年12月美國(guó)參眾兩院共同通過的FDA現(xiàn)代化法案2.0版，一項(xiàng)重要目標(biāo)就是取消在藥物開發(fā)過程中強(qiáng)制性的動(dòng)物實(shí)驗(yàn)，推進(jìn)包括器官芯片在內(nèi)的多樣化臨床前測(cè)試模型。

而我國(guó)科技部早在2021年1月就將“基于類器官的惡性腫瘤疾病模型”列為“十四五”國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃中首批啟動(dòng)的重點(diǎn)專項(xiàng)任務(wù)。

更多的則是市場(chǎng)因素的驅(qū)動(dòng)。《白皮書》稱，當(dāng)前，新藥研發(fā)過程存在諸多痛點(diǎn)，包括研發(fā)難度及成本越來越高，藥物研發(fā)失敗往往在于藥物在人體試驗(yàn)中未能表現(xiàn)出足夠安全性、有效性，傳統(tǒng)生物模型在識(shí)別和開發(fā)靶點(diǎn)上有局限性，非靈長(zhǎng)類動(dòng)物模型價(jià)格昂貴、復(fù)雜不可控等，因此，類器官與器官芯片能有效提升藥物臨床療效預(yù)測(cè)的準(zhǔn)確度，降低藥物開發(fā)成本。

“但這一領(lǐng)域技術(shù)發(fā)展在國(guó)內(nèi)尚處于早期。一方面，已有一些海外類器官企業(yè)突破了類器官培養(yǎng)在高通量、可重復(fù)性以及手動(dòng)培養(yǎng)非標(biāo)準(zhǔn)化上的技術(shù)難點(diǎn)；另一方面，這些海外企業(yè)也解決了類器官培養(yǎng)和使用在合規(guī)、倫理方面的問題。”一位藥物研發(fā)領(lǐng)域人士告訴第一財(cái)經(jīng)，由于我國(guó)此前一段時(shí)期內(nèi)將類器官應(yīng)用在腫瘤精準(zhǔn)治療等領(lǐng)域，在其他領(lǐng)域的技術(shù)積累并非很成熟。

“但器官芯片領(lǐng)域的技術(shù)還是獲得了一定程度的進(jìn)展。”高特佳高級(jí)行業(yè)研究員匡瑤告訴記者，由于器官芯片可以模仿人體環(huán)境的3D微流控培養(yǎng)系統(tǒng)，“這可以為藥物研發(fā)臨床前評(píng)價(jià)、藥物篩選、毒理測(cè)試等提供實(shí)際幫助”。

匡瑤以肺器官芯片舉例說，為了模擬肺泡、毛細(xì)血管在呼吸時(shí)的張弛，芯片兩側(cè)微真空腔室通過循環(huán)真空作用誘導(dǎo)細(xì)胞內(nèi)襯膜的伸展，其動(dòng)作頻率和作用強(qiáng)度和人的呼吸頻率相似，同樣的裝置和方法也可應(yīng)用于擬腸道芯片中小腸絨毛的蠕動(dòng)。

談及該領(lǐng)域痛點(diǎn)，匡瑤則稱，器官芯片的開發(fā)者常常會(huì)面臨可再生細(xì)胞的采購(gòu)，以及制造材料選擇和替代上的問題，此外，自動(dòng)化操作能否提升精準(zhǔn)度及有效率，以及器官芯片產(chǎn)業(yè)存在標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一的問題，缺乏橫向比較，需要第三方機(jī)構(gòu)或聯(lián)盟制定統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)等，都值得更大程度的探索。

技術(shù)領(lǐng)域的探索從未停止。一項(xiàng)于今年2月發(fā)表在Life Medicine雜志上的文章揭示了“生物醫(yī)學(xué)研究中人類芯片上的類器官的進(jìn)展”，中國(guó)科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所秦建華研究員團(tuán)隊(duì)通過對(duì)腦器官芯片、腸器官芯片、肝器官芯片等的研究，揭示這種整合技術(shù)如何被用于在受控的細(xì)胞微環(huán)境下構(gòu)建更高保真度的類器官。

“盡管動(dòng)物模型依然是當(dāng)前新藥開發(fā)的金標(biāo)準(zhǔn)，但類器官與器官芯片相關(guān)技術(shù)的發(fā)展將帶來新突破和新機(jī)會(huì)；該領(lǐng)域技術(shù)與人工智能（AI）技術(shù)、多組學(xué)技術(shù)、文庫篩選技術(shù)、基因編輯技術(shù)等的結(jié)合，一定會(huì)加速新藥開發(fā)。”一家同時(shí)覆蓋類器官和器官芯片業(yè)務(wù)的企業(yè)精科生物副總裁陸政昊告訴記者，現(xiàn)階段，通過類器官進(jìn)行藥物開發(fā)的成果仍然有限，從實(shí)踐角度看，需要有更多成功的經(jīng)驗(yàn)和案例。

大橡科技CEO周宇也表示，類器官和器官芯片領(lǐng)域的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化，在于要將監(jiān)管方、使用方、應(yīng)用方等都納入進(jìn)來，專家共識(shí)、團(tuán)推標(biāo)準(zhǔn)等的發(fā)布客觀上都推動(dòng)了整個(gè)行業(yè)的發(fā)展進(jìn)程，“專家共識(shí)主要側(cè)重于臨床試驗(yàn)、個(gè)體化藥敏測(cè)試等領(lǐng)域，而團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)則主要側(cè)重于類器官的制備、鑒定等領(lǐng)域。科研和醫(yī)療機(jī)構(gòu)、第三方組織與聯(lián)盟都能發(fā)揮這樣的作用”。

場(chǎng)景落地如何破局

上述類器官與器官芯片的商業(yè)化現(xiàn)狀及相關(guān)路徑如何？

調(diào)研了全球49家相關(guān)企業(yè)后，《白皮書》如此描述：全球類器官與其器官芯片行業(yè)的主要商業(yè)模式包括產(chǎn)品直銷、服務(wù)，行業(yè)業(yè)務(wù)模式則將涵蓋精密儀器設(shè)備、CRO（醫(yī)藥研發(fā)合同外包服務(wù)機(jī)構(gòu)）以及Biotech（生物科技企業(yè)）。此外，該領(lǐng)域內(nèi)，有80%企業(yè)仍集中在產(chǎn)業(yè)鏈上游，包括為行業(yè)提供類器官及器官芯片自動(dòng)化、高通量操作儀器、芯片制造、成像設(shè)備等，以及培養(yǎng)板、試劑盒、水凝膠、納米纖維、基質(zhì)膠、合成支架、蛋白和專用耗材等。

應(yīng)用場(chǎng)景上，則包括疾病建模、毒性測(cè)試、高通量藥物篩選、藥物評(píng)價(jià)、藥物適應(yīng)證拓展、癌癥精準(zhǔn)治療、再生醫(yī)學(xué)、航天醫(yī)學(xué)等。

“從全球已有的經(jīng)驗(yàn)來看，較為成熟的應(yīng)用場(chǎng)景在藥物評(píng)價(jià)，以及藥物安全性測(cè)試等方面。比如，美國(guó)FDA在2022年8月批準(zhǔn)了賽諾菲補(bǔ)體C1s蛋白靶向抗體藥物Sutimlimab治療新適應(yīng)證（兩種罕見自身免疫脫髓鞘疾病）的臨床試驗(yàn)申請(qǐng)，這也意味著疾病建模、藥物評(píng)價(jià)領(lǐng)域已有完備的商業(yè)化土壤。”匡瑤說。

匡瑤對(duì)記者稱，現(xiàn)階段這一領(lǐng)域全球和國(guó)內(nèi)的頭部企業(yè)，一方面會(huì)銷售器官芯片、幫助客戶定制器官芯片，或者銷售基于器官芯片的設(shè)備軟件；另一方面，也可以接受來自藥企的CRO委托，從研發(fā)服務(wù)層面獲取一定收入。

實(shí)踐端，最早將器官芯片技術(shù)商業(yè)化的國(guó)內(nèi)藥企之一、子瞻生物總裁閔貞則表示，從客戶角度出發(fā)，他們使用復(fù)雜體外模型（尤其是器官芯片）是基于三個(gè)“需要”：第一個(gè)需要，是建構(gòu)對(duì)藥物分子的理解；第二個(gè)需要，是做“干或者不干”的決策，當(dāng)藥企在面對(duì)一個(gè)作用機(jī)制非常復(fù)雜的藥物時(shí)，由于缺乏其他模型，常常需要一個(gè)該領(lǐng)域模型的大量數(shù)據(jù)，來支撐其是否進(jìn)行這個(gè)項(xiàng)目；第三個(gè)需要，是為了給監(jiān)管方提供更充分的數(shù)據(jù)。

閔貞進(jìn)一步表示，器官芯片是一個(gè)設(shè)備，但更多時(shí)候是一種方法論。借助這個(gè)新方法，我們可以產(chǎn)生不同維度的數(shù)據(jù)，去輔助解決生物學(xué)、藥物研發(fā)領(lǐng)域的各種問題。做藥物本身，就需要通過不同的技術(shù)累積和相互驗(yàn)證，器官芯片則為它提供了更多可能性。但無論如何，類器官和器官芯片都為藥企研發(fā)從粗放式轉(zhuǎn)向精細(xì)化提供了一個(gè)契機(jī)。

“從一些跨國(guó)藥企的做法來看，它們采用器官芯片技術(shù)是為了獲得多維數(shù)據(jù)；這可以幫助它們通過專利引進(jìn)將藥物帶到國(guó)內(nèi)后，構(gòu)建一個(gè)藥物臨床試驗(yàn)的方向并加速相關(guān)進(jìn)程，因而相關(guān)應(yīng)用場(chǎng)景的多維數(shù)據(jù)就變得尤為重要。”一位關(guān)注前沿生物醫(yī)藥產(chǎn)業(yè)的投資人告訴記者，這也為最終走向監(jiān)管申報(bào)提供更多依據(jù)。

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