加速新药研发,「大橡科技」推出三款商用“器官芯片”产品

顿雨婷 · 2020-08-17
器官芯片能帮助理解药物的“效果”,从而改善临床前的安全性与疗效测试。

众所周知,新药研发普遍面临着研发周期长、投入资金大、临床试验失败率高的问题。其中一大部分原因在于新药临床前试验数据不够准确,不能及时筛选出新药的潜在问题。

据了解,目前业界临床前试验大多使用2D细胞模型和动物模型,以观察新药实际效果或可能出现的副作用。但问题是,2D细胞模型生理功能不完整,无法反映组织间的相互作用和生理状态下的药物发生机理;动物则与人类之间则存在种属差异,无法准确地模拟人体系统,这些都会致使试验结果并不准确。

新药研发亟需一种精准性更高、更能反映生理机制的药物筛选技术,器官芯片便是其一,它通过逆向工程还原人体器官关键的部位和功能,可在极大程度上还原人体器官模型。

36氪近期接触到的「大橡科技」即是自主研发和生产人体器官芯片的一家科技企业,它专注于推动器官芯片在新药研发、个体化医疗等领域的广泛应用,为行业提供更精准、更高效、更经济的药物研发和精准用药解决方案。它曾在2019年11月获得由药明康德领投,久友资本、复容投资跟投的千万元天使轮融资

据「大橡科技」CEO周宇介绍,目前,这家公司取得突破性进展,正式推出了三款可商用的“器官芯片”产品,具体包括针对药物肝毒性测试的肝脏模型、针对抗肿瘤药物研发的肿瘤模型、和针对脑部疾病药物研发的血脑屏障模型。他表示,这也是国内首批商用器官芯片产品。

关于器官芯片技术,它主要是利用微流控技术控制流体流动,结合细胞与细胞相互作用、基质特性以及生物化学和生物力学特性,在芯片上构建三维的人体器官生理微系统。据悉,微流控芯片系统能够将微组织器官的直径控制在毫米甚至微米级别,并且增强其营养交换,防止微组织器官的核心细胞的死亡。

「大橡科技」通过将生物组织工程学和微流控技术结合,在芯片上构建了三维的人体器官生理微系统,包含活体细胞、组织界面、生物流体、机械力等器官“微环境”关键要素,可在体外重现人类器官结构和功能特征。

周宇表示,基于这种仿生的器官芯片模型,新药临床前试验能得到准确数据,同时缩短试验时间,降低新药研发失败的风险。

值得一提的是,大橡科技器官芯片产品现已实现了细胞从2D维度向3D维度(在核心受试细胞周围构建三维人体器官生理微系统)的跨越,即它通过微加工技术将芯片通道控制在微米级,既使微器官及其微环境更接近人体真实环境,也使试验耗材得以大幅节省。

企业供图

周宇介绍到,耗材用量的减少也意味着,大橡科技可以将昂贵但对药物更敏感的人原代细胞应用到模型中,并使其整体保持较低的成本。

以此次大橡科技推出的肝脏模型为例,即采用了人原代肝细胞,也就是从人类肝组织分离的细胞。该模型在肝细胞培养1天后即可加药测试,且在培养长达28天后仍可保持极好的活性,既能用于肝脏急毒性测试,也能用于慢毒性测试,这一效果是传统的细胞模型无法实现的。

目前,中国正处于创新药的黄金发展期,作为能反映人体器官微生理系统的关键生理学特征,能准确、稳定获得临床前试验数据的技术,“器官芯片”无疑会具有广阔的发展前景。

资料显示,截至目前,全球范围内已发表的人体不同的器官芯片有:肠道芯片、肺部芯片、心脏芯片、肝脏芯片、血管芯片、肿瘤芯片、胎盘芯片以及集合多种器官芯片组成的人体芯片(human-on-a-chip)。

从技术发展进程来看,2004年全球第一篇关于器官芯片的研究文章发表,“器官芯片”的概念被首次提出;随后,美国政府投入了大量资源进行研究,并在2010年后开始有组织、系统性地支持器官芯片研究及后续的产业化。

反观中国,虽然相关科研机构在2010年前后也开始投入更多精力研究器官芯片技术,科技部也在2013年推出国家支持的器官芯片重大专项,但器官芯片行业在国内整体仍缺乏资金和政府系统性组织的支持,更多还停留在科研层面

像中国科学院大学温州研究院的一支团队就在进行类似研究,试图设计高通量的药物筛选平台构建体外肺泡的概念,缩短整个药物研发的流程,但产业界应用较少。

周宇表示,相关产品的研发仍需要克服较高的门槛,国内有不少研究院所正从事器官芯片领域的研究,但其研究但时间内还难以实现产业化落地。

团队方面,大橡科技聚集了一批通识微流控、医学组织工程、细胞生物学、药理学、病理学等学科的“专才”,核心人员在“器官芯片”领域10年以上的研究经验,公司90%都是研发人员。以公司CTO肖荣荣为例,其研究内容就横跨了包括生物技术、微流控芯片、生物组织工程、分子生物学在内的多个专业领域。

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