“不再倚靠動物，就能進行各項臨床前的必要試驗，以測試各類物質(zhì)的安全與有效性。”

蛋殼研究院日前發(fā)布的一份最新報告《類器官與器官芯片白皮書》（下稱《白皮書》）認為，類器官與器官芯片技術(shù)或?qū)⒏淖儺斚滦袠I(yè)的發(fā)展秩序。相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，2019年北美類器官市場達到2.9億美元，預計將在2027年達到14億美元，年復合增速將超過21.7%；Allied Market Research則分析，器官芯片市場在2020年價值1.03億美元，預計到2030年價值將達16億美元，年復合增速約為31%。

(相關(guān)資料圖)

《白皮書》稱，國內(nèi)市場的投融資熱度不斷升溫，2021年國內(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年共計發(fā)生融資事件9起，融資總金額近4億元。

市場熱度不斷攀升下，類器官與器官芯片領(lǐng)域技術(shù)進展究竟能解決哪些行業(yè)痛點？其市場規(guī)模、應用場景是否可持續(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月美國參眾兩院共同通過的FDA現(xiàn)代化法案2.0版，一項重要目標就是取消在藥物開發(fā)過程中強制性的動物實驗，推進包括器官芯片在內(nèi)的多樣化臨床前測試模型。

而我國科技部早在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”國家重點研發(fā)計劃中首批啟動的重點專項任務(wù)。

更多的則是市場因素的驅(qū)動?！栋灼贩Q，當前，新藥研發(fā)過程存在諸多痛點，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中未能表現(xiàn)出足夠安全性、有效性，傳統(tǒng)生物模型在識別和開發(fā)靶點上有局限性，非靈長類動物模型價格昂貴、復雜不可控等，因此，類器官與器官芯片能有效提升藥物臨床療效預測的準確度，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、可重復性以及手動培養(yǎng)非標準化上的技術(shù)難點；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)域人士告訴第一財經(jīng)，由于我國此前一段時期內(nèi)將類器官應用在腫瘤精準治療等領(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展。”高特佳高級行業(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)臨床前評價、藥物篩選、毒理測試等提供實際幫助”。

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

談及該領(lǐng)域痛點，匡瑤則稱，器官芯片的開發(fā)者常常會面臨可再生細胞的采購，以及制造材料選擇和替代上的問題，此外，自動化操作能否提升精準度及有效率，以及器官芯片產(chǎn)業(yè)存在標準不統(tǒng)一的問題，缺乏橫向比較，需要第三方機構(gòu)或聯(lián)盟制定統(tǒng)一的標準等，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)學研究中人類芯片上的類器官的進展”，中國科學院大連化學物理研究所秦建華研究員團隊通過對腦器官芯片、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胞微環(huán)境下構(gòu)建更高保真度的類器官。

“盡管動物模型依然是當前新藥開發(fā)的金標準，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會；該領(lǐng)域技術(shù)與人工智能（AI）技術(shù)、多組學技術(shù)、文庫篩選技術(shù)、基因編輯技術(shù)等的結(jié)合，一定會加速新藥開發(fā)。”一家同時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，通過類器官進行藥物開發(fā)的成果仍然有限，從實踐角度看，需要有更多成功的經(jīng)驗和案例。

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)標準化，在于要將監(jiān)管方、使用方、應用方等都納入進來，專家共識、團推標準等的發(fā)布客觀上都推動了整個行業(yè)的發(fā)展進程，“專家共識主要側(cè)重于臨床試驗、個體化藥敏測試等領(lǐng)域，而團體標準則主要側(cè)重于類器官的制備、鑒定等領(lǐng)域?？蒲泻歪t(yī)療機構(gòu)、第三方組織與聯(lián)盟都能發(fā)揮這樣的作用”。

場景落地如何破局

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。

應用場景上，則包括疾病建模、毒性測試、高通量藥物篩選、藥物評價、藥物適應證拓展、癌癥精準治療、再生醫(yī)學、航天醫(yī)學等。

“從全球已有的經(jīng)驗來看，較為成熟的應用場景在藥物評價，以及藥物安全性測試等方面。比如，美國FDA在2022年8月批準了賽諾菲補體C1s蛋白靶向抗體藥物Sutimlimab治療新適應證（兩種罕見自身免疫脫髓鞘疾病）的臨床試驗申請，這也意味著疾病建模、藥物評價領(lǐng)域已有完備的商業(yè)化土壤。”匡瑤說。

匡瑤對記者稱，現(xiàn)階段這一領(lǐng)域全球和國內(nèi)的頭部企業(yè)，一方面會銷售器官芯片、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。

實踐端，最早將器官芯片技術(shù)商業(yè)化的國內(nèi)藥企之一、子瞻生物總裁閔貞則表示，從客戶角度出發(fā)，他們使用復雜體外模型（尤其是器官芯片）是基于三個“需要”：第一個需要，是建構(gòu)對藥物分子的理解；第二個需要，是做“干或者不干”的決策，當藥企在面對一個作用機制非常復雜的藥物時，由于缺乏其他模型，常常需要一個該領(lǐng)域模型的大量數(shù)據(jù)，來支撐其是否進行這個項目；第三個需要，是為了給監(jiān)管方提供更充分的數(shù)據(jù)。

閔貞進一步表示，器官芯片是一個設(shè)備，但更多時候是一種方法論。借助這個新方法，我們可以產(chǎn)生不同維度的數(shù)據(jù)，去輔助解決生物學、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)向精細化提供了一個契機。

“從一些跨國藥企的做法來看，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將藥物帶到國內(nèi)后，構(gòu)建一個藥物臨床試驗的方向并加速相關(guān)進程，因而相關(guān)應用場景的多維數(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)管申報提供更多依據(jù)。

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