有头有脸的药企全下场了!超70家企业争相开跑,太空医学如何撬动万亿太空经济?

作者: 孙丽娜 2022-10-07 08:00

每个时代,都从来不缺仰望星空的人。古有莱特兄弟,今有马斯克。在不久的将来,我们还会迎来更多进入到太空“开疆拓土”的太空经济领航者。

 

近年来,商业航天发展迅速,太空经济总量不断变大、增速逐步加快,并正在不断涌入各个领域。为此,国务院新闻办公室今年1月发布《2021中国的航天》白皮书时提到,未来五年,中国航天将“培育发展太空旅游、太空生物制药、空间碎片清除、空间试验服务等太空经济新业态,提升航天产业规模效益”

 

事实上,国际上已有众多高校、科研机构、企业积极参与到了航天研究、医学、生命科学、教育等应用和产业探索。其中,太空医学(Space Medicine)是空间探索、开发甚至定居等各项活动的前提和保障,是撬动万亿太空经济的重要支点

 

太空医学(Space Medicine)起源于对宇航员身体状况的监控与疾病防治,循证于普通医学。因其研究内容涉及细胞组织工程、器官移植、再生医学和病理研究等多个领域,在飞速发展后可以反哺普通医学,为普通医学注入新的活力。

 

从基础研究及产业转化角度来看,目前全球已有60多个研发中心、70多家投资机构及70多家企业深度参与太空医学事业。其中不乏安进、阿斯利康、百时美施贵宝、礼来、默克、诺华、赛诺菲、武田等跨国生物科技及医药巨头企业的身影。更有一家新成立的名为SP8CEVC的风投基金,专门关注空间技术和人类长寿的交叉领域。

 

曾经遥不可及的星辰大海,正在成为解决困扰人类健康难题的关键闸门。本文将结合SpaceTech Anylatics的研究报告,重点着墨太空医学(Space Medicine)在全球科研及产业领域的发展情况。


来自太空微重力环境的馈赠


太空医学(Space Medicine)是太空科技(SpaceTech)的重要分支,由于其具备独特的环境条件,在以下几大领域均有良好的应用前景:

 

致病机理检测。太空辐射会对人体的染色体、细胞和基因产生不同影响,重回地面需要研究如何修复受损的基因。因此这类基于太空环境进行的先进的基因组学研究有助于识别某些疾病的致病机理。

 

新药技术研发。对于药企来说,借助太空环境进行纳米技术研究的价值斐然。太空的微重力环境下十分有助于药品生产工艺的研发及改进。

 

抗衰机制研究。进入太空后,人体衰老进程会加速为地面衰老速度的十倍,同时还会经历部分功能改变,如线粒体功能障碍、免疫缺陷以及认知障碍等。这些变化与普通人的慢病和衰老机制十分类似。因此,为宇航员开发的抗衰策略可以完全应用到地面的老龄人口身上。

 

事实上,有很多在地面研发出来的技术和产品最初都源自于太空计划,例如人工耳蜗、胰岛素泵、核磁共振技术等等。未来,还可以对一些基础科学进行转化,进一步研发出对人类有用的产品。


中美两国动作最快,药企巨头早已下场


目前,太空医学的发展已经吸引了众多投资机构的关注。根据SpaceTech Analytics的数据,超过一半(约74%)的太空医学的投资机构来自美国。另有14%的投资机构来自欧洲,其中英国和德国各占4%,芬兰和瑞士各占3%。还有3%的投资机构源自新加坡,其他投资者分布在世界各地。


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全球太空医学投资机构分布

 

与此同时,越来越多的太空初创公司涌现并开展太空研究,其中商用研究项目正日益占领太空医学市场。按照研究项目数量,美国55%的太空市场开发来自私营企业。中国紧随其后,有一半的市场专门用于商业研发。

 

欧盟位居第三,有30%的空间项目由私营公司发起。虽然历史上俄罗斯在太空研究方面经验最多,但其太空商业化2018年才开始,且目前仍然只有一家俄罗斯公司在太空开展了商用研究项目--3D生物打印解决方案。

 

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作为新药研发的重要开拓疆域,渤健、安进、默克、礼来、阿斯利康、赛诺菲、诺华等各大药企都早已投入太空医学领域。此外还有众多国际巨头参与布局。统计数据显示,60%的公司总部在美国,以色列、法国和瑞士并列第二(占所有私营公司的30%),其他公司则分布在美国、荷兰和意大利。

 

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布局太空医学的国际巨头企业

 

自2011年美国宇航局(NASA)引入太空科学发展中心(CASIS)管理国际空间站国家实验室以来,CASIS已与各学术研究机构、政府组织、初创企业和主要商业公司合作共同开发利用太空这个微重力实验室。

 

而NASA的重点关注领域之一就是生命科学,研究失重对宇航员生理学、微生物组学、遗传学和生命支持系统(包括食物生产系统)的影响,为未来的太空探索和定居提供支撑。

 

从2016年起,CASIS开始便开始向制药界大力推广利用国际空间站的失重环境为地球上的病人开发和改善治疗方法,国际空间站(ISS)也于同年向各大公司开放,绝大多数研究都是由药企开展。

 

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企业进入国际空间站开展研究的时间轴

 

其中,默克、礼来和诺华等公司已向空间站发送了多个航天器商载装备,包括骨质疏松症等疾病、改善药物片剂以提高效力等多项研究。国际空间站上所有企业研究有35%是致力于突破癌症药物的输送系统。另外47%的应用科学专注于神经退行性疾病治疗,主要是阿尔茨海默症,还有再生医学等。

 

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太空医学商业研究项目关注的主要领域


生物制造是太空医学重点领域,再生医学占比最高


生物制造是干细胞生产的一种类型,通过使用生物材料(如微生物)来生产适合用于临床前、临床和治疗应用的物质和生物材料,在微重力条件下生产效率更高。因此太空和微重力环境是生物制造的理想场所,有可能通过促进干细胞的快速大规模生产,为挽救生命做出贡献。

 

目前,全球太空生物制造领域开展研究最多的是再生医学(Regenerative medicine),占23%;器官打印(3D生物打印)占22.4%位居第二。排在第三位的是利用蛋白质结晶(Protein crystallization)技术进行药物发现和药物开发,占11.6%。

 

另外7.2%集中在太空环境下的骨骼、肌肉和大脑功能的退行过程。细胞治疗则占6.3%。还有13%则分布于器官芯片(Organs-on-chips)、医疗器械和国际空间站研究设备领域。

 

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各个生物制造领域的企业数量

 

· 用于药物研发的蛋白质结晶(Protein Crystallization for Drug Discovery)

在失重环境下生长的蛋白质晶体通常比地球上生长的晶体更大、排列更为规律,这可以为结构测定带来更好的数据集。包括企业在内的许多研究机构和人员已经开始利用国际空间站国家实验室上独特的结晶环境来推进其研究和开发。


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· 组织/器官芯片(Tissues and Organs on a Chip)

组织/器官芯片(Tissues and Organs on a Chip)指利用成体干细胞或多能干细胞进行体外三维(3D)培养而形成的具有一定空间结构的组织类似物。

 

美国国立卫生研究院(NIH)的国家转化科学促进中心(NCATS)、太空科学促进中心(CASIS)正在与NASA合作计划开展一系列研究,在国际空间站的失重状态下测试器官芯片。该“太空器官芯片计划”旨在更好地了解失重对人类健康和疾病的作用,并将其转化为改善人类健康的有效方式。


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全球组织/器官芯片主要研发机构

 

器官工程的前景广阔,很可能在未来十年内成为商业现实。然而,器官工程目前还面临着一些系统性的商业化难题,其中打造出具有同质细胞密度和足够细胞群的全器官工程就是一个技术鸿沟。

 

想要突破这个障碍,就必须发展干细胞研究,改善器官构造的细胞入侵和粘附情况。虽然现有方法能够实现将多细胞类型纳入工程器官构建,但目前仍然只能复制器官的某些单一功能,而不是全部。除此以外 ,监管政策也是器官工程向器官移植转化面临的重大挑战。

 

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器官工程研究的主要参与者


· 神经退行性疾病研究(Neurodegenerative Research)

目前,ISS国际空间站正在开展针对帕金森病和多发性硬化症等神经退行性疾病的研究,重点关注于神经和免疫脑细胞的相互作用关系以找出这些疾病的病因。其中的研究课题包括失重环境对帕金森病和多发性硬化症的小胶质细胞三维模型的影响、小胶质细胞在三维培养物中生长和活动状态、失重环境导致的基金表达变化等。


研究发现,帕金森病与LRRK2基因的一个突变有关,MJFF已经与ISS国家实验室开展蛋白质晶体研究以确定LRRK2的结构。此外,帕金森和多发性硬化症患者的iPSCs(诱导多能干细胞),也被用于评估细胞间的相互作用。

 

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各机构开展的神经退行性疾病研究项目


商用航天进入快速发展期,太空医学将成下一个必争之地


目前,美国仍是商用太空研究领域的领先国家,并且开展太空医学研究最大规模的机构仍是CASIS-NASA。未来ISS国际空间站将推出更多的商业合作项目,但其商业合作价格正在大幅上涨,自2021年4月以来已经涨超10倍。

 

这就为新兴产业下的企业提供了巨大的潜力市场,以替代国际空间站的商业方案。


目前最有可能提供民营太空运行服务的公司有Axiom Space、Sierra Nevada和Thales Alenia。

 

毋庸置疑的是,进入太空和在太空运行的成本势必将大幅下降,太空医学、深空探索以及在太空运行的巨大进步,都将成为未来的趋势。在未来十年和更远的将来,用于深空探索的太空医学甚至太空定居活动,都将迅速推进。

 

“商业航天产业对中国来说是一个非常重要的选择方向。随着科学技术日新月异,信息技术、人工智能、网络技术、云技术一系列新技术迅猛发展,科技如何与航天进行融合,需要市场的力量来推动。要培育挖掘国内市场,特别是国际市场。”国防科工局总工程师田玉龙在商业航天产业国际论坛上说道。

 

目前在生物制药领域,中国科学院空间应用工程与技术中心研究员仓怀兴曾公开指出,“我国科研人员在神舟七号上开展了制药微生物育种搭载试验,在神舟三号和神舟八号上开展了蛋白质结晶实验等。还有一些生物制药公司进行了治疗探索和药物研究开发,在治疗骨质疏松、乳腺癌等方面取得了突破。未来,太空生物制药的成果及经济社会效益令人期待。”

 

同时,国内已有不少企业看中太空生物制药行业,并不断为其助力。例如,2021年底,火箭派(太仓)航天科技有限公司宣布完成数千万元天使+轮融资,计划将生物医药搬上太空。

 

太空医学无疑是一个具有高增长潜力且充满活力的产业,也将势必成为硬科技的下一个“兵家必争之地”。

 

附图:在生物标志物、辐射防护、休眠研究、基因疗法方向开展研究的高校及组织。

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参考资料:

1.     《Space Medicine and Human Longevity in Space》,SpaceTech Anylatics

2.     《 “上天”的医疗撬动万亿航天经济!这趟星辰大海之旅要怎么走?》,21世纪经济报

3.     《一份研报读懂:类器官行业》,中君亚泰

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