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这个“芯片”是否会被卡脖子?看这家国内企业如何切入器官芯片赛道

作者: 周秋寒 2022-12-09 10:05

器官芯片与基因高通量测序的行业发展路径有些许相似:此前数年,基因测序行业在技术创新、临床应用已有充分的积累。直到今年,LDT(临床实验室自建项目)试点纳入十四五规划,行业正式开闸。

 

“我们也有类似的布局逻辑——在类器官和器官芯片行业彻底被点燃之前就突破研发壁垒、成立企业进行科研转化、并确定好客户需求。这样,一旦行业爆发,我们就可以快速占有先机。这也是药明等大型CRO或药企在天使轮时就投资大橡科技等类器官或器官芯片企业的逻辑。”犀锐生物创始人兼总经理陈宗正博士告诉动脉新医药。

 

相较于大多数背景单一的科学家和产业人士,陈宗正不仅拥有10余年细胞生物学和器官芯片研发经验,还曾担任过专业成果转化公司、生命健康产业园、风险投资机构的顾问,对生物医药产业及转化有综合性的深刻认识,同时也积累了丰富的行业资源。

 

2018年,在国内还未注意到类器官以及器官芯片等相关概念和领域时,陈宗正对这一领域的科研和产业发展方向有了全面的认知,当时资本投资大橡科技时,就找到他做咨询,“我详细的告诉了他们器官芯片的概念和未来。除此之外,我当时还一直在知乎专栏、公众号等渠道进行器官芯片的科普。”

 

2020年,犀锐生物于深圳成立,聚焦发展基于体外复杂微生理系统(器官芯片)的药物评价技术及其应用。陈宗正也将更多的精力投入到了器官芯片的产业转化中。

 

器官芯片从业者解读:

器官芯片能否在新药研发产业中拥有一席之地?


犀锐团队除了陈宗正拥有综合性的科研和产业化经历之外,其他核心成员也均拥有相关领域的丰富经验。

 

联合创始人兼首席科学家魏文博博士是深圳市高层次人才以及深圳华大生命科学研究院研究员,在微流控芯片领域拥有超过10年的研究和产品开发经验,具备极强的微流控开发能力。

 

此外,亚洲微流控芯片旗帜性人物林炳承教授也是犀锐生物的战略顾问。林教授于上世纪90年代就开始致力于毛细管电泳研究以及微流控芯片实验研究,并以生物医学和药学为主要应用对象。目前,林教授已出版了《微流控芯片实验室》《器官芯片》《图解微流控芯片实验室》等多部著作,申请或持有微流控芯片领域发明专利50余项。

 

发展至今,犀锐生物已搭建了一支涵盖材料学、工程学、细胞生物学、药学和人工智能等交叉学科的全产业链核心队伍。

 

在专业团队的背景下,陈宗正说,“作为一个在极具挑战的新兴技术领域的创业者,我给自己定义了另一个身份,‘器官芯片概念普及代表’。这个身份就像一个行业科普者,我希望帮助更多的人和更多的相关部门正确和充分地理解器官芯片的相关概念,及其未来的发展趋势。”

 

在给笔者“推广”的过程中,陈宗正也对目前国内器官芯片发展的阶段进行分析,按照CDE在2021年末所颁布的《基因修饰细胞治疗产品非临床研究技术指导原则(试行)》指出:针对基因修饰细胞治疗产品“当缺少相关动物模型时,可采用基于细胞和组织的模型(如二维或三维组织模型、类器官和微流体模型等)为有效性和安全性的评估提供有用的补充信息。)”。

 

这说明了目前国内监管部门基因和细胞治疗相关的指导原则对器官芯片等技术手段的定位是“替补”,而非主力。这也同器官芯片的发展阶段相匹配。目前器官芯片只是对现有技术的短板进行补充和辅助,“离开了它,新药研发照样‘能活’,它目前也无法较好地替代模式动物,尤其是模式动物在新药研发产业中所建立起的巨大市场地位。”

 

陈宗正解释,每个模式动物都是一个独立的活体,它的复杂程度是目前的器官芯片所无法完全模拟的。随着器官芯片技术的发展和完善,斑马鱼、线虫等简单的模式动物也许会先被快速替代,而取代复杂的灵长类模式动物则还需要行业长久的发展。其次,从时间的维度来看,模式动物被用于医药研发已有大半个世纪,围绕其所建立的行业规范也较为成熟和全面,无法轻易在短期内被完全替代。

 

从器官芯片可否代替模式动物的背后,我们应该清楚的认识到:尽管没有器官芯片这项技术,新药研发仍旧可以按照原有的轨迹发展下去。就国内发展阶段而言,器官芯片目前是为了先替代简单的模式动物,以及对一些现有的难以建立的疾病动物模型进行补充。

 

陈宗正认为,“器官芯片目前应该是对现有疾病模型的不足的补充。至于替代,那是未来的事情。而未来能否替代,什么时候能替代?这取决于未来会有多少科学家、工程师、医药行业专业人士、以及投资者和行业监管部门来协同推进器官芯片行业。”

 

聚焦标准化集成工作站

切入器官芯片赛道


基于此前在投资界的经验和资源积累,陈宗正表示,自己认识的医药投资人士可能比大部分FA机构还要多。相比于其他初创企业融资难的现状,犀锐生物虽然有这种先天优势,但是并没有大力去推进公司的融资进程。

 

“我们想等一等,因为我们不能一直做一个概念的传播者,不能一味地跟大家去讲器官芯片的概念和故事。我们需要拿出一些实际的东西给大家看,用‘事实和证据’来说话,我们在同其他上下游合作方面也会基于这些成果具有一定的说服力和谈判优势。”

 

带着这种不想讲故事,只想做出成绩的“朴实”想法,犀锐生物快速地围绕器官芯片产业化的节点搭建了研发中心、生产中心和生物样本库。

 

其研发中心包含器官芯片及其外围动力系统研发和验证体系和多种器官芯片培养及药物评价体系,能够满足软光刻技术(微流控)器官芯片设计、小规模制作和功能验证,微流控灌流、无泵系统的研制和搭建,开展基于类器官芯片的药物评价服务等工作;生产中心则能够实现微流控芯片产业化系:PS、PMMA、PC、PET、COC、COP和ABS等多种材料的微流控芯片规模化量产和灭菌包装;类器官生物样本库已收取癌症样本近150例,能够为体外人源化组织、器官仿生系统提供人源细胞。

 

这些平台的成功搭建则离不开犀锐生物的核心壁垒:微生理系统(器官芯片)工作站。

 

陈宗正坦言,“我们刚开始创业的时候,想法比较简单,比如说做一些简单的器官芯片。”

 

但陈宗正很快发现,只是做一个独立的、简单的器官芯片,对于客户来说并不友好,“单纯的器官芯片并不像一个商品,如果你将它应用于药物的工业化流程中,它会受到各种环境因素和人为操作等带来的误差影响,因此器官芯片技术的推广也会受阻。”

 

为了降低各种误差的影响,犀锐生物聚焦标准化集成工作站切入器官芯片赛道。

 

此外,针对现有药物反应信息获取技术有限,不适用器官芯片;体内环境复杂,不宜模拟;器官芯片规模化制作难度大、成本高;缺乏3D支撑细胞培养的培养基;人源化细胞获取难度大,传代次数少等几条新药研发的瓶颈和现有研究模型的不足,犀锐生物建立了药物诱导细胞响应的信息获取和智能分析技术、器官/组织微生理环境仿真模拟系统、器官芯片的规模制作技术、片上3D细胞培养技术、细胞改造技术等平台,并将这些技术集合于一站式的器官芯片工作站。

 

此外,器官芯片还能够充分发挥多器官芯片联用的优势,以实现ADME(吸收、分布、代谢和排泄)的评价。该多器官芯片可将ADME涉及到的多种重要器官组织细胞培养在一个芯片上,模拟体内ADME过程,在器官芯片工作站上完成考虑ADME因素的药物活性、毒性评价。这类集成化多“器官芯片”配合工作站的使用,既降低了器官芯片的使用门槛,也提高了新药研发的速率,更有利于企业快速、简单的推广器官芯片的使用,促进行业发展。

 

在技术平台、互补团队、器官芯片工作站的多重加持下,犀锐生物布局了科研耗材和仪器、临床个体化精准用药指导、新药研发CRO等业务板块。

 

基于业务板块,犀锐生物围绕3D细胞、类器官、器官芯片等技术方向,研发和生产了标准化的具有共识试剂、耗材和仪器,首先以满足科研市场的需求。随后,公司针对医院和新药研发机构市场,研制出可充分利用器官芯片的规范性、实现基于患者自体细胞源的一系列医疗器械,同时还针对现有新药评价体系建立了基于器官芯片的对应方案。此外,犀锐生物还积极在相对“不那么”严格的环境、化妆品等领域跟相关机构进行合作,帮助其建立基于器官芯片在烟草、环境、化妆品等领域的评价体系。

 

器官芯片可能成为下一个被国外卡脖子的“芯片”


对于器官芯片当下的发展,今年6月和9月美国众议院和参议院分别通过《2022年食品和药品修正案》法案,正式将器官芯片和微生理系统纳入药物非临床实验环节,确定了器官芯片/微生理系统作为非临床实验研究模型的重要地位。其中,该法案有两项重要调整引人注目:

 

首先,该修订法案将原本的法案中“动物实验“统一修订为”非临床实验“,削减了传统认知中将“动物实验”等同于“临床前实验”的强关联性,并对“非临床实验”明确了定义。

 

更重要的是,该修订法案首次将器官芯片和微生理系统作为独立的药物非临床实验评估体系纳入法案,器官芯片和细胞模型、计算机建模以及动物模型等视为同等重要的研究手段。

 

对于修订法案的推出,陈宗正则表示,器官芯片可能成为下一个被国外卡脖子的“芯片”,“目前国内外在器官芯片领域推广和使用的差距是明显存在的。国外已经将此纳入到和动物试验、细胞实验等同一个体系内。国内今年颁布的法规则只是将器官芯片作为新药研发的补充部分。”

 

尽管存在差距,但整个行业目前都还处于发展早期,器官芯片、类器官既具有新兴领域带来的挑战,也具有蓝海市场所拥有的机遇。

 

为了加速布局蓝海市场,目前犀锐生物已经与南方医科大学、清华大学、赛默飞、华大基因、深圳市第二人民医院、深圳市耳鼻咽喉研究所等数十家高校、科研院所、药企等建立了紧密的合作关系。


对于未来,陈宗正表示,犀锐生物也会积极进行融资,加速企业的发展;也会积极跟产业内上下游企业合作,定制出更多可靠、易于使用的器官芯片模型,拥有更多的应用案例,让产业内人士能够更了解器官芯片和类器官行业,共同推进产业的发展。

注:文中如果涉及企业数据,均由受访者向分析师提供并确认。
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周秋寒

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周秋寒

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