時至今日，新藥研發(fā)的長周期、高投入、高失敗率早已不是什么業(yè)內(nèi)秘密。藥企往往投入數(shù)十億元人民幣，耗時十數(shù)年，卻只能默默吞下新藥研發(fā)失敗的苦果。

每一款處在研發(fā)階段的新藥背后，都是患者不斷地問詢——“何時能上市？”在這場與死神的賽跑中，一些科研團隊正另辟蹊徑，希望能夠構(gòu)建出近似人體器官的芯片，為疾病機理研究及相關(guān)藥物篩選提供模擬人體器官生理特征及功能的模型，進而縮短藥物研發(fā)的時間，降低新藥研發(fā)臨床試驗失敗的風(fēng)險。

北京大橡科技有限公司(下稱大橡科技)近日正式推出了三款商用器官芯片產(chǎn)品，分別是針對藥物肝毒性測試的肝臟模型、針對抗腫瘤藥物研發(fā)的腫瘤模型、針對腦部疾病藥物研發(fā)的血腦屏障模型。這也是國內(nèi)器官芯片市場發(fā)展多年后，首批經(jīng)過驗證、面向商業(yè)化應(yīng)用的產(chǎn)品。

對于器官芯片在新藥研發(fā)中的關(guān)鍵地位，美國體外科學(xué)研究院高級科學(xué)家以及教育和外聯(lián)項目主任張全順解釋稱，器官芯片能再現(xiàn)人體器官的生理學(xué)特征以及疾病的器官水平特征，提供了觀察細胞、分子、化學(xué)和物理因素對組織和器官功能及疾病影響的機會，未來有著廣闊的應(yīng)用前景。

據(jù)了解，目前大橡科技已與相關(guān)企業(yè)簽署戰(zhàn)略合作協(xié)議，圍繞上述三款商用器官芯片產(chǎn)品，在產(chǎn)品驗證、市場拓展及銷售等方面開展合作。

新藥研發(fā)試驗加“芯”

縱觀全球新藥研發(fā)產(chǎn)業(yè)，臨床前試驗大多使用2D細胞模型和動物模型，以觀察新藥實際效果或可能出現(xiàn)的副作用。但由于2D細胞模型過于簡單，而動物與人類之間則存在種屬差異，均導(dǎo)致試驗結(jié)果不準確。

以藥物肝毒性試驗為例，國內(nèi)某CRO（醫(yī)藥研發(fā)合同外包服務(wù)機構(gòu)）毒理部門相關(guān)負責(zé)人向記者透露，2D單層細胞系模型的新藥肝毒性試驗結(jié)果，僅有10%-20%左右與臨床人體試驗相匹配，而動物模型的這一數(shù)值也僅能達到50%左右。這也意味著，經(jīng)過動物模型的臨床前試驗后，依然有一半可能對人體肝臟產(chǎn)生毒性的新藥未被篩選出來。后續(xù)臨床實驗中，受試者也因此面臨服用新藥帶來的肝損傷、肝炎甚至肝壞死風(fēng)險。

“2D細胞模型不仿生、動物模型種屬差異大，都將導(dǎo)致試驗結(jié)果不準確，這已成為新藥研發(fā)長期未被解決的痛點”，大橡科技CEO周宇介紹稱，目前，國內(nèi)外新藥研發(fā)平均周期長達10-15年，平均成本高達10億-15億美元，其背后的一個關(guān)鍵原因正是新藥臨床前試驗結(jié)果不夠準確，導(dǎo)致新藥進入臨床試驗階段時失敗率較高。

在此背景下，仿生度更高、更能反映人體生理機制的器官芯片模型正是新藥研發(fā)所迫切需要的。大橡科技正是這樣一家致力于推動和引領(lǐng)器官芯片在新藥研發(fā)、個體化精準醫(yī)療等領(lǐng)域廣泛應(yīng)用的前沿科技公司。公司希望通過國內(nèi)領(lǐng)先的人體器官芯片技術(shù)，提供更精準、更高效、更經(jīng)濟的藥物研發(fā)和精準用藥解決方案，加速藥物研發(fā)。

通過將生物組織工程和微流控技術(shù)相結(jié)合，大橡科技在芯片上構(gòu)建三維人體器官生理微系統(tǒng)，系統(tǒng)包含活體細胞、組織界面、生物流體、機械力等器官“微環(huán)境”關(guān)鍵要素，在體外重現(xiàn)人類器官生理結(jié)構(gòu)和功能特征。這種仿生的人體器官模型，為新藥臨床前試驗提供了更準確的測試結(jié)果。在核心研發(fā)人員的努力下，大橡科技也終于成功推出了國內(nèi)首批經(jīng)過驗證、面向商業(yè)化應(yīng)用的器官芯片產(chǎn)品。

第三方試驗數(shù)據(jù)可觀

此次大橡科技推出的三款器官芯片產(chǎn)品，其模型設(shè)計均實現(xiàn)了細胞從2D維度向3D維度的跨越，通過微加工技術(shù)將芯片通道控制在微米級，既使微器官及其微環(huán)境更接近人體真實環(huán)境，也使試驗耗材得以大幅節(jié)省。

耗材用量的減少也意味著大橡科技可以將昂貴但對藥物更敏感的人原代細胞應(yīng)用到模型構(gòu)建中，而使其整體保持較低的成本。

以此次大橡科技推出的肝臟模型為例，即采用了人原代肝細胞，也就是從人類肝組織分離的細胞。該模型構(gòu)建完成24?小時后即可加藥測試，且人原代肝細胞在培養(yǎng)長達28天后仍可保持極好的活性，既能用于藥物的肝臟急毒性測試，也能用于慢毒性測試，這一效果是傳統(tǒng)細胞模型無法實現(xiàn)的。

目前大橡科技肝臟模型已通過122種上市藥物的肝毒性測試，結(jié)果顯示該模型的藥物敏感性達到60%，臨床預(yù)測率超過70%，臨床預(yù)測率高出動物模型20個百分點。這一實驗數(shù)據(jù)與國際資深器官芯片公司研發(fā)的肝模型處于同一水平，且大橡科技的模型顯示出更高的敏感性。

“測試結(jié)果可以比肩國際頂尖器官芯片公司研發(fā)的肝模型，敏感性指標甚至在其之上”。周宇表示，更高的敏感性，意味著肝毒性藥物更容易被篩選出來，也意味著后續(xù)臨床受試人員將試用更安全、更具保障的新藥。

另外兩款產(chǎn)品——腫瘤模型和血腦屏障模型，相較現(xiàn)有細胞模型則更為仿生和高效。腫瘤模型已通過大量上市化療藥物和靶向藥物的對比測試，結(jié)合動物體內(nèi)藥物響應(yīng)結(jié)果，顯示該模型可排除2D細胞模型下95%的假陽性結(jié)果；而血腦屏障模型可體外重現(xiàn)血腦屏障結(jié)構(gòu)，通過巧妙的流體和微通道設(shè)計，使血腦屏障結(jié)構(gòu)和功能更加接近人體體內(nèi)的真實情況。

對于大橡科技三款器官芯片模型，武漢大學(xué)化學(xué)與分子科學(xué)學(xué)院黃衛(wèi)華教授表示，從第三方驗證結(jié)果來看，模型數(shù)據(jù)重現(xiàn)性非常好。其中，大橡科技的人原代肝模型的臨床預(yù)測性要優(yōu)于動物模型，以較低的成本很好地解決了傳統(tǒng)細胞肝毒模型、動物模型臨床預(yù)測性低等問題。

據(jù)了解，在首批推出的三款商業(yè)化器官芯片產(chǎn)品取得穩(wěn)定測試結(jié)果后，大橡科技正在繼續(xù)探索用現(xiàn)有器官芯片平臺構(gòu)建更多仿生病生理模型用于藥物研發(fā)。

周宇表示，公司專注于腫瘤、肝臟以及屏障類器官芯片的研發(fā)，其中非酒精性肝炎、腸道、腎臟、肺部相關(guān)的芯片和模型均在研發(fā)過程中。希望通過公司的芯片和模型去助力新藥研發(fā)，降低藥物研發(fā)成本和風(fēng)險，最終造福患者。