类器官还是器官芯片？新技术需要“去伪存真”

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类器官还是器官芯片？新技术需要“去伪存真”

动脉新医药

· 2022.11.22 10:29

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类器官与器官芯片技术已经处于商业化探索过程中，只有明确定义，才能规范路径，释放价值。

类器官还是器官芯片？新技术需要“去伪存真”

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图片来源@视觉中国

文｜动脉新医药

过去三个月，动脉新医药对类器官、器官芯片或其他上游公司进行了系列访谈，并统一归类到了“类器官”这一宽泛的领域。上月底，我们的类器官行业盘点文章发出后，得到一些资深业内人士反馈：虽然行业发展迅速，但把所有相关公司归为类器官赛道并不准确，国内对类器官与器官芯片的界定与理解也存在模糊地带。

有关注该领域的投资人也表达了相同的观点，他直接指出：“相比于欧美同行，在行业认知上，我们还是有一些差距的，整个产业链甚至包括监管机构，对概念的认知理解都在升级迭代的过程中。”

在行业发展早期，有定义模糊或分歧是正常现象。但随着近期动脉新医药访谈的进一步深入，我们越来越意识到，“类器官“和“器官芯片”的概念厘清与逐步规范，对之后行业有序竞争和发展有多么重要，也只有这样，国内相关产业才能与欧美看齐甚至有所超越。

“在国内，以后关于类器官、器官芯片的定义会被一再讨论，也一定会越来越清晰。”一位资深业内人士说，“当然，我们也需要监管机构，比如CDE去推动这件事。”

当我们在讨论“类器官”时，我们在讨论什么？

这个已经被用得太多的句式，却十分适用于目前的“类器官“行业。

首先，我们看到，国内外讨论的重心有所不同。目前国内的相关政策，还是较为强调“类器官”这一概念，如2021年科技部下发的通知中，把“基于类器官的恶性肿瘤疾病模型”列为“十四五”国家重点研发计划中首批启动重点专项任务。CDE也是将类器官列入基因治疗及针对基因修饰细胞治疗产品的指导原则当中，“当缺少合适的动物模型满足试验需要时，可以使用类器官等替代性模型开展试验”。

如果观察欧美公司的业务与产品，以及美国政府的相关文件，可以发现更多提及的是“器官芯片”与“微生理系统”概念。

如美国众议院在今年6月通过的《2022年食品和药品修正案》，是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。今年的里程碑事件，FDA批准的也是基于“器官芯片”研究获得临床前数据的新药（NCT04658472）进入临床试验等。

美国NIH、FDA和国防部更是早在2011年就牵头推出了 “微生理系统” 计划（MPS 计划），把器官芯片技术的开发和应用上升到国家战略层面。经过十余年的发展，美国政府与各高校科研机构、药企、生物科技公司，甚至科技巨头合作，不断展开测试，完善器官芯片的标准，以促进它作为药物研发新技术的开发和使用。

经过10多年的探索，FDA对于微生理系统与器官芯片的定义与要求在持续进化。在FDA给出的定义中，器官芯片是微生理系统（MPS）的一个子集，微生理系统的设计旨在为细胞提供和支持物理（温度、pH 和氧气）/生化/电气/机械（流动或拉伸）/结构/形态等条件，能够具有器官或组织功能。

在动脉新医药的访谈中，行业人士倾向于将类器官和器官芯片归为两条不同路线。类器官指利用成体干细胞或多能干细胞进行体外三维培养而形成的具有一定空间结构的组织类似物，通过原代细胞培养或通过iPSC培养，可成为一种人源化细胞的来源，属于发育生物学概念，常被提及的类器官鼻祖Hans Clevers就是发育生物学出身。

器官芯片则是多学科高度交叉的前沿技术，涵盖了物理、化学、生物学、材料学、工程学和微机电等多个学科。器官芯片本身是精密仪器，能够为两种或两种以上的细胞培养提供环境，且通过灌流方案实现细胞在动态受力状态下的长期培养，最重要的，是能够为实现器官功能提供必要的支持。

比如Emulate的芯片具有真空装置，可以通过挤压伸缩模拟肺泡的收缩、肠道的蠕动等等功能。

简单对比两者，就是类器官无法系统化，对人体环境模拟能力有限，即类器官是对人体微小组织的模拟，药物代谢、器官之间的相互作用等必须靠器官芯片承载，如果想逐渐代替动物模型、在药物研发中发挥价值，最终需要器官芯片完成。

援引行业人士观点，类器官与器官芯片“两者并不冲突”，器官芯片建模时需要类器官作为来源，高质量的类器官，且“两者总归要合二为一的，也就是走向‘医工结合’”。

除了类器官和器官芯片，我们也观察到国内还有一些其他概念名词。比如肿瘤类器官，让人困惑的地方在于：肿瘤本身并非器官。但从相关公司的业务介绍来看，肿瘤类器官应是对照tumoroids（有译为肿瘤小体或类肿瘤）一词，即：将患者肿瘤组织分离打碎成相同规格的微球，在体外建立类似体内的微环境中进行3D培养。

海外公司Xilis就是专注这一业务，通过Xilis的技术平台，癌症患者的组织样本可维持与原发组织样本中发现的相同的异质性肿瘤微环境，从而代表患者的完整疾病状态。

类器官芯片一词，也有不少公司在使用，但本身器官芯片是无法养类器官的，因为器官芯片和类器官是两种形态，前者是模拟血管的灌流状态，而类器官的操作方法是用粘稠度很高的胶让细胞分化。

不过根据类器官芯片的阐述，更多是指将器官芯片与类器官相整合，促进类器官结构更仿生，功能更成熟等。但如果从这一点出发，类器官本就是器官芯片的一种细胞来源，可以把分化好的类器官提取出来铺到芯片上，从而模拟人体系统。

商业化探索，行业去伪存真，都需拨开概念“云雾”

在行业发展早期，有各种各样的名词、概念出现是正常的现象。但类器官与器官芯片技术已走出了实验室，甚至来到临床医生和患者面前，行业急需拨开概念的“云雾”。

目前，类器官和器官芯片公司在产业链条上可以有多种定位，如更专注上游材料，通过材料创新以及提升类器官培养的自动化水平，提高类器官的经济性、准确性和可重复性；或者以提供器官芯片产品和配套仪器为主，如Emulate和Mimetas；又或面向临床应用进行开发，通过自动化仪器为肿瘤患者提供个性化治疗；也有既提供产品也为提供CRO药物测试等服务，如InSphero；还有一些公司更偏向于biotech公司，希望结合器官芯片进行疾病建模，再结合AI、干湿结合等方法去发现新的靶点。

在商业化尝试上，公司业务不会朝着一个方向走，在摸索和探索的过程中，很多公司是多线并进的。

例如，在国内，就有公司的定位是“做整个类器官和器官芯片行业”。虽然战略重心在器官芯片业务，也更看好器官芯片未来的发展前景，但是考虑到目前国内市场的特点，“同时不愿意放弃类器官这么大的一个市场。”

也有公司最开始走“生物线”，做材料以及类器官模型，之后引用微流控技术，希望向器官芯片业务拓展。同时还可以看到一些公司定位于biotech或pharma tech，将类器官和器官芯片用作技术手段。

动脉新医药观察到，国内的类器官与器官芯片公司较为普遍的路径是：第一阶段，开发类器官模型、芯片，布局精准医疗药敏筛查领域。第二阶段，基于药敏筛查积累的数据逐步和药企合作，布局药物适应症拓展或试水新药研发。最后，一些公司会前瞻性地储备布局再生医学领域。

国内公司纷纷将精准医疗作为起步业务，和国内市场环境有关。中国作为生物医药领域潜在的最大市场，具有市场规模的优势。特别是在临床上面，每年都有几百万的新增肿瘤患者，患者群体庞大。

这样的尝试是合乎情理的，我们也看到国内很多公司在努力解决伦理合规的问题，即：类器官原料从何而来，取样如何合法，应该受到什么样的监管，以及最终是否可用于盈利性目的。

但从欧美国家来看，器官芯片从很早就和药物研发紧密挂钩。

美国器官芯片研究第I期可追溯至2012年，开发最基础的芯片与类器官和细胞；第II期研究从2015年开始，将芯片与细胞结合在一起，并与包括葛兰素史克在内的40家药厂发起药物测试合作；第III期研究自2017年开始，构建了多种疾病模型，并用药物对疾病模型进行筛选。

目前在全球范围内，也是美国在主导对这项技术的定义和应用。想要在这项关键的生物技术上取得进展，就必须与国际前沿进展看齐。

有器官芯片公司的技术负责人表示：“器官芯片的最终目标是在体外也能进行正确的药物评价，不能为了做芯片而做，而是要在现有工业条件的基础下，设计一个具有功能性能够满足标准的芯片。”

举例来说，在FDA规定的标准中，肝脏芯片要有4种细胞，cyp450酶活性能持续14到28天，才被认为是合格的。

在动脉新医药的访谈中发现，也有不少投资人意识到类器官和器官芯片的价值最终会释放在B端，有资深投资人坦言：“如果只是用样本做测试，那类器官模型基本就可以解决了。但是如果想做新药的研发，最后一定还是要落到器官芯片，这块业务也是最‘正途’的。”

行业已经处于商业化探索过程中，因此对类器官与器官芯片技术的“定义”显得尤为重要。

今年下半年FDA各种利好政策法案的出现，引发国内市场关注与公司的集中曝光，但也不乏“浑水摸鱼者”：将业务向类器官概念贴靠，或者对自身技术有超出事实的阐述，以期在热潮中抬高估值。

只有明确定义，拨开云雾，或者说是“去伪存真”，真正有价值的新技术才能凸显出来，得到市场的认可，释放更多商业化可能，并规范行业的发展路径。

如果一直混淆视听，缺乏清晰行业定义与规定，可能会出现乱象，重蹈早年细胞治疗领域的一些覆辙，市场爆发不仅不会促进行业的发展，还会伤害到类器官与器官芯片技术本身。

新技术成长，需要“爱护”

当前沿技术的应用前景逐渐浮现时，人们会习惯性地将新赛道与过往赛道做对比，帮助判断赛道的规模性与成长性。

有说法将类器官与器官芯片赛道类比于2014年或者2015年的NGS，在无创产前筛查、罕见未诊断疾病、肿瘤伴随诊断等方向上，NGS已经提示了相应的效用和收益。Hans Clevers把类器官定义为NGD，即Next Generation Diagnosis，相对于NGS来说，NGD更处于一个快速的成长期。对应地，有人期待类器官赛道跑出自己的Illumina。

也有将类器官归类于生命科学工具，逻辑与CRO行业类似，有卖水人的角色和逻辑，以及抗风险能力和自身营收能力，可看到阶段性里程碑。

一个新技术出现，开始肯定会被赋予很大的想象空间，会被预期能解决很多问题。但在真正执行过程中就遇到更多具体困难，行业会再慢慢冷静下来，然后这里面最能体现价值的一部分又会逐渐地被认可。

类器官和器官芯片领域规模化成长所面对的主要问题是仍缺乏标准化，这是行业与投资人的共同认知。

大橡科技CEO周宇表示：“器官芯片的功能指标达到什么程度才能应用于药企的研发管线，其实这些标准已经有了，只是暂时还未受到监管机构或官方认证，但我们在开发这些模型的时候，都应把这些标准作为参考。”

“怎么能让药企大规模地使用器官芯片来做这个药物研发？这要看药监局的政策，如果药监局能够接受器官芯片测试的数据作为临床前研究数据的一部分，比如细化到某个肺泡芯片做出来的数据能代替动物实验，那么指向性就非常明显，药企也会去用的。”复星医药旗下基金复健资本董事总经理周志博直言道，“现在为什么没有到这一步？就是验证的数据不足。”

没有标准指导，或者缺乏非常有效的实际案例，难以让监管机构或下游客户完全信任。

我们看到国内类器官与器官芯片公司对下游客户的需求把握能力在逐步提升，比如去满足药企严格的数据要求：药筛的临床数据是否完整，是否有药物耐受的数据，疾病模型建立以后的稳定性，等等。或者是快速了解药企需要的试验条件，能够根据药企研发的需求改进器官芯片的测试环境。

国内也正在制定类器官模型与器官芯片的各项标准。今年9月举行的干细胞创新平台大会发布了干细胞领域一系列相关标准，其中包括《人肠癌类器官》《人肠道类器官》团体标准；东南大学顾忠泽教授团队牵头制定的《皮肤芯片通用技术要求》也已立项公示。不少公司在国际性的器官芯片或微生理系统相关组织上占有一席之地，和全球范围内的同行站在一起讨论，争取中国在技术上的话语权。

总体来说，在“类器官”和“器官芯片”这样一个具有战略意义的领域，形成共识既需要顶层设计与指导，也需要行业人士推动。

正如此前丹望医疗创始人华国强博士在动脉新医药的主题活动上所讲，“类器官和器官芯片技术就像旭日东升，但是也需要我们来爱护技术，让它慢慢成熟、规范起来。”

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