作者:陈彬 来源:中国科学报微信公众号 发布时间:2023/8/22 8:47:21
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在芯片上造器官,打造千亿级“蓝海”市场

 

把人体器官“微缩”进几厘米的透明的芯片中,看着薄膜、导管在其中纵横捭阖……在“芯片”上造“器官”,这一此前在科幻片中才有的情节如今已在生物学领域变成现实。
近日从东南大学传来消息,国内医药企业恒瑞医药研发的一款新药“HRS-1893片”获批开展临床试验。该新药拟用于治疗肥厚型心肌病以及心肌肥厚导致的心力衰竭。这是国内首款使用心脏器官芯片数据获批临床试验的新药。
什么是“器官芯片”?这款新药的研发又与东南大学有何联系?
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研发人员在器官芯片中构建器官模型。受访者供图

千亿级的“蓝海”

“简单说,人体器官芯片就是通过干细胞、生物材料、纳米加工等前沿技术的交叉集成,在人体外构建一套器官的微生理系统,用以模拟人体不同组织器官的主要结构功能特征和复杂的器官间联系,从而预测人体对药物或外界不同刺激产生的反应。”接受《中国科学报》采访时,东南大学生物科学与医学工程学院院长顾忠泽介绍说。

作为一项变革性生物医学技术,器官芯片的概念自2010年被提出后,便受到世界各国的广泛关注。美国哈佛大学、强生等诸多研究机构和企业竞相参与研发。
彼时,顾忠泽却正处于职业生涯的一个“瓶颈期”。
“当时,我正在和医疗机构合作,从事生物人工肝的研发。”顾忠泽说,一个偶然机会,他读到一篇关于器官芯片的文章。
顾忠泽眼前一亮。
“从原理上看,生物人工肝和器官芯片的技术有很多相通性。”他解释说,前者要做一个很大的装置,而肝脏芯片只需要做一个小小的“生物人工肝”。器官芯片可用于评价相关药物是否有效以及是否对人体产生毒性,应用场景和产业价值巨大。
“以前生物人工肝只做短期的生命支持,而器官芯片不仅可以针对不同器官进行模型构建并用于药物研发,还可以针对环境中的有毒、有害物质进行评价。这是一个很大的产业。”
事实证明了顾忠泽的预测。
近年来,器官芯片的应用领域变得越来越广,甚至涉及整个生命领域。生命领域中几乎所有研究都避不开动物实验环节,这一环节会花费大量的人力和财力。如果使用器官芯片,便可以大大减少相关成本。
顾忠泽说,在医药研发领域,目前备受关注的人工智能+医药,更多是用于加快药物候选化合物的生成。但后续的实验流程依旧没有改变,仍需动物实验和临床试验,而后两者才是消耗时间和金钱最多的环节。
“如果可以应用器官芯片替代后两个环节,那么成本将大幅降低、效率将大幅提升。”顾忠泽意识到,器官芯片背后有广阔的应用前景,于是开始全力攻关相关技术难题。
2017年初,苏州市高新区、东南大学和江苏省产业技术研究院三方共建的东南大学苏州医疗器械研究院正式成立。在成立之初,该研究院便瞄准了器官芯片这个千亿级的“蓝海”市场,并引入顾忠泽带领的器官芯片项目团队。

经过4年的前沿技术验证和产业化开发后,器官芯片项目顺利完成各项预期研发目标,在高精度跨尺度三维打印、功能性细胞外支架材料、人工智能算法等关键核心技术环节实现了自主可控,研发进展与美国、欧洲相关团队齐头并进,且部分领域居于国际领先水平。

新模式打造新企业

2021年,东南大学苏州医疗器械研究院跨出关键一步。在东南大学、江苏省产业技术研究院及苏州高新区的支持下,器官芯片项目采用“团队+技术”整体转移的模式开展成果转化,成立了江苏艾玮得生物科技有限公司(以下简称艾玮得生物)。
顾忠泽告诉《中国科学报》,研发进入一定阶段后,学校已很难提供合适的产业化环境,成立公司是顺理成章的事。
在他看来,人才培养、科学研究和社会服务是高校的三大职能。校内科研人员完成了原始创新并确立了核心技术,但核心技术如何转化成稳定、持续供给的优质产品,这一问题在高校内很难解决。
正如艾玮得生物总经理沙利烽所说:“产业化最根本的是要解决实际问题。器官芯片不仅要有好的技术,还需要和医院、药企等深入合作。闭门造车很难做出真正让市场接受或满意的产品”。
值得一提的是,艾玮得生物是江苏省产业技术研究院和苏州高新区采用“拨投结合”模式成立的一家典型企业。
江苏省产业技术研究院院长刘庆在接受媒体采访时介绍,所谓“拨投结合”,就是依托财政资金支持,先以科技项目立项拨发资金,帮助团队承担早期研发风险,在项目进展到可以进行市场融资时,再将前期的项目资金按市场价格调整为投资。
顾忠泽认为,该模式可以在高校科研成果转化的前期提供巨大支持,“推进引领性科技成果跨越‘死亡之谷’”。

正是在各方政策的支持下,尽管成立仅两年,艾玮得生物已经拥有了器官芯片设计/加工、细胞外支架材料制备、类器官自动化培养、多模态成像及人工智能数据分析等一系列关键核心技术,并成为目前国内唯一一家能够提供全套解决方案的类器官与器官芯片公司。而此次新药“HRS-1893片”获批,正是其研发能力的具体体现。

专业的人做专业的事

从预见应用前景到投入研发,再到成功产业化,顾忠泽的成果转化之路似乎走得十分顺利。然而,当《中国科学报》记者请他介绍经验时,顾忠泽却说,他不太鼓励高校教师直接做产业化这件事。
“术有专攻,业有所长。”他说,绝大部分高校教师并不擅长和市场打交道,遑论进行商业运作。在这方面,更好的方式是让专业化的商业团队来做成果的产业化。
也正因此,作为艾玮得生物首席科学家,顾忠泽并不负责企业的运营。
“2014年,东南大学和江苏省产业技术研究院联合成立了生物材料与医疗器械研究所。这个研究所的主要任务就是将大学的科技成果进行转化应用。”他说。
2017年,研究所落户苏州高新区。从那时起,这支队伍先后孵化了70多家企业,艾玮得生物也是由这支专业队伍孵化成功的。
该公司是长三角国家技术创新中心体系中,首个由体系内研究所从头培育并达到国内领先的创新科技公司。
“江苏省产业技术研究院针对科技成果产业化所建立的模式非常好。”顾忠泽告诉记者,正是因为有这类专门进行科研成果转化的团队和机构,高校科研成果才能更好地进行孵化。“这比高校教师‘单打独斗’强得多。”
“人体器官芯片崛起的动力是生命科学领域快速发展产生的强烈需求,从前期的积累到形成越来越多的应用,这是一个不断发展的过程。相信在不久的将来,越来越多的研究人员会借助器官芯片技术,在药物研发、精准医疗、环境评估、航天航空甚至美容等领域迎来新突破。”顾忠泽说。
 
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