4月11日，FDA發表宣告，計劃逐步取消對抗體及其他藥物的傳統動物試驗要求，以基於AI計算模型、實驗室培養的類器官（Organoids）和器官晶片（Organ-on-a-chip）系統及真實世界資料，提高藥物安全性測試的有效性、加速評估過程，同時降低研發成本，最終降低創新藥價格。這一舉措被視為歷史性的藥物研發正規化轉變。
類器官，是利用成體幹細胞或多能幹細胞進行體外三維培養而形成的，具有一定空間結構、多種細胞型別的三維結構組織類似物。與傳統的2D細胞培養模式相比，3D類器官可以更好地模擬複雜結構和功能，從而為疾病研究和臨床診療提供了更加精準可靠的實驗模型。
不過，類器官構建過程不僅涉及細胞分化、分序和空間限制性的系別分化等過程，還需要對特定的細胞培養條件和生物學因素進行控制，可複製性和工程性有限。因此，更具仿生學和工程學因素的器官晶片應運而生。
器官晶片/類器官晶片（Organoid-on-a-chip）是微流控與類器官交叉融合發展的新興技術，涵蓋物理、化學、生物學、材料學、工程學、微機電等多學科。簡單來說，器官晶片在傳統的類器官培養基礎上，利用核心微流控晶片平臺實現逆向仿生，高通量培養和精準調控複雜的生理環境（如微環境、組織介面等），進而實現動態持續監測、單一系統整合多種生物學功能、高通量藥物篩選等應用。
2019年5月，中國科學技術大學科研團隊在合肥市高新區發起成立安徽駱華生物科技有限公司（後簡稱“駱華生物”）。成立6年來，駱華生物致力於器官晶片技術開發，已推出10餘種器官晶片及相關配套產品，在科學研究、再生醫學、疾病模型構建、個性化治療方案、中醫藥研發、醫美相關領域等領域提供具備先進水平的產品和技術服務。
01
醫工結合科學家團隊，國內首創人腦類器官培養基
“工程化是器官晶片最突出的特徵。只有實現工程化、產品化，器官晶片才有可能在未來真正實現對動物模型的補充和替代。”駱華生物創始人、CEO苗春光博士強調，從技術路徑上看，類器官遵循的是生物學路徑，形成具有一定組織器官特徵的“細胞群”；器官晶片則為多學科交叉的生物工程學領域，透過微型細胞培養裝置體外培養人的微型器官。
這一微型細胞培養裝置以微流控晶片為核心，搭建多個擬人體組織和器官環境的細胞培養分割槽，各分割槽之間進一步透過仿生迴圈系統進行連線，形成微環境可控、在體外實現器官關鍵功能的系統。進一步地，器官晶片還可以包含多種“器官”，形成一個微生理系統（Microphysiological systems），在體外建構藥物代謝、器官間相互作用等複雜生理作用模型，應用至藥物代謝等實操領域。
力學系出身的苗春光，在進入中國科學技術大學攻讀博士學位期間，首次接觸到器官晶片技術，迅速被其創新性和潛力所吸引，從此開啟了對這一領域的深入探索與研究。苗春光指出，“從晶片設計、加工封裝到後期的灌流裝置、仿生機制研究，器官晶片上深度整合著生物工程、材料工程、力學等多個工程學學科。比如晶片研發和加工使用的軟光刻或數控機床的技術體系，就是一個關鍵的工程學問題。但在傳統生物及生物醫學教育中，數理化、工程化背景是嚴重欠缺的。”
因此，2019年苗春光創立了駱華生物，並逐步建立起一支具備醫工交叉背景的科學家團隊：中科大領銜的研發團隊，具備力學、組織工程、材料、生物學等交叉學科背景，完全匹配器官晶片研發體系。其中，中國科學技術大學博導，在約翰霍普金斯大學長期從事生物力學研究的駱天治教授擔任首席科學家；中國科技大學博導、多年從事類器官/器官晶片、生物材料、生物感測器的丁衛平教授擔任首席技術官。
苗春光的探索與駱華生物的創立恰逢器官晶片颳起的東風——2011年，美國推出“微生理系統”計劃，把器官晶片技術的開發和應用上升到國家戰略層面。2021年，中國科技部把“基於類器官的惡性腫瘤疾病模型”列為“十四五”國家重點研發計劃中首批啟動重點專項任務——“當缺少合適的動物模型滿足試驗需要時，可以使用類器官等替代性模型開展試驗”。2022年，美國眾議院透過《2022年食品和藥品修正案》，正式將器官晶片和微生理系統作為獨立的藥物非臨床實驗評估體系替代性模型納入法案。
從產業發展方向來看，駱華生物選擇了雙線並進：類器官的臨床端應用與器官晶片的平臺搭建。
早期探索中，研發團隊首先聚焦在腫瘤類器官與臨床端合作。相較於傳統實驗應用的2D細胞系，腫瘤類器官擁有無法比擬的3D異質性結構，能夠“繼承”患者的腫瘤表型。同時，腫瘤類器官可避開動物模型所面臨的種屬差異問題，大幅降低實驗成本及週期，提高臨床一致性，可應用於臨床腫瘤患者的個性化用藥指導中。
2022年釋出的《類器官藥物敏感性檢測指導腫瘤精準治療臨床應用專家共識》指出，直接來源於患者腫瘤組織的腫瘤類器官，已被證實與患者腫瘤的病理組織學特徵、分子特徵、藥物敏感性等保持高度一致，基於其藥物敏感性預測患者的療效準確性較高，可用於大部分化療藥物和靶向藥物的藥物敏感性檢測。
在這一階段，駱華生物團隊積累了豐富的臨床研發經驗，並逐步補充起生物學及醫學檢驗領域人才力量。2021年，駱華生物醫學檢驗實驗室正式獲批第三方檢驗資質，成為國內最早一批可為臨床提供類器官藥物敏感性檢測的生物科技公司。至今，駱華生物完成了近萬例腫瘤患者藥敏檢測，未來或將進一步探索海外市場。
此外，駱華生物推出一站式、全流程的類器官培養技術支援、配套培養基試劑盒、低粘附培養板。其中，自研類器官培養基涉及肝、腦、胃、結直腸、乳腺等，人腦類器官培養基為國內首創產品，類器官模型構建成功率高。
02
超10款人體器官晶片，一站式方案將新藥研發週期縮短30%
與臨床用藥、精準診療不同，器官晶片在藥物研發方向的發展則要求更高。苗春光指出，“臨床段需要的是短時間內的精準反饋，是相對定性的比較，對若干種藥物和治療方案進行排序和擇優，因此低通量的類器官即可滿足需求。但隨著類器官走向成熟化，開始應用到藥企研發與篩選端，產品的高通量、標準化與自動化成為進一步發展的剛需。”
原理上看，器官晶片想要成為獨立非臨床實驗評估體系，關鍵在於其可以實現高通量、高模擬性、具備微環境的三維模型，解決了傳統藥物研發評價的侷限性：2D細胞培養難以模擬組織微環境、缺少體內模擬動態條件；動物模型價格高昂，且動物腫瘤模型難以即時監測藥物與細胞的相互作用；普通3D模型無法模擬多結構、多尺度、多組分的生理系統微環境；另外，在細胞與基因治療、免疫治療等新型方法，神經系統疾病藥物、腫瘤血管及微環境等特殊應用上，有效性評價不足。
基於十餘年的研發深耕，駱華生物團隊遵循產業邏輯，自主研發了涵蓋培養基材料、3D細胞培養板、CO2便攜轉運箱、活細胞工作站的器官晶片自動化裝置等系統性解決方案，打造了覆蓋“樣本－晶片－裝置－資料”的全流程國產化平臺：
目前，駱華生物已獨立構建包含2000餘例、10餘種臨床常見癌種、30餘種分型的腫瘤樣本和正常組織的類器官生物樣本庫。同時，自主研發全層皮膚晶片、肺晶片、肝晶片、腸晶片、腎晶片、腫瘤晶片、高通量晶片等多種晶片模型，可模擬人體器官三維結構與功能。
“例如，我們研發的血管化腫瘤晶片，即具有豐富毛細血管的體外生理模型，能夠模擬腫瘤周邊血管生長與抑制的微環境，未來將能夠作為腫瘤相關抗血管生成藥物的臨床替代模型。”苗春光強調，尤其在細胞與基因治療、免疫治療等新型生物藥領域，器官晶片將填補相關產品指導原則的空白。另外，肝臟與腎臟器官晶片的應用場景也非常廣泛——涉及藥物毒性試驗與多種肝腎相關病種藥物研發。
與此同時，駱華生物已推出多款自研智慧裝置與檢測系統，包括微流控晶片配套裝置（如多器官晶片智慧化培養觀測系統）、樣本處理裝置（液體處理系統、自動化培養箱、自動離心機、自動化機械臂等）及高階檢測裝置（細胞計數儀、酶標儀、高內涵成像系統等），可支援高通量實驗的單機或全自動化操作，顯著降低研發成本。
更具現實意義的是，器官晶片的應用可以最大程度降低新藥研發的成本和週期。“時間就是藥物開發最關鍵的成本。無論是創新藥還是生物類似藥，首批藥物在市場空間和佔有率都具備顯著的先發優勢。”結合AI演算法，駱華生物推出了可整合多器官晶片實驗資料，智慧化預測藥物毒性、代謝路徑及療效的多器官晶片智慧化培養觀測系統，助力新藥研發週期縮短30%以上。
03
器官晶片的想象邊界：從藥物研發到化妝品、中醫藥探索
今年3月，駱華生物與中華老字號馬應龍藥業健康研究院達成合作，將從創新藥研發、大健康產業與消費品研發等多視角展開深度合作。此項合作基於駱華生物擁有的皮膚器官晶片，涵括表皮、皮膚全層和血管化皮膚等適用不同應用的皮膚模型，模擬人體皮膚的生理環境和炎症反應過程，可精準用於化妝品/中醫藥的安全性與功效評價。
“透過皮膚晶片在化妝品、中醫藥、功效性產品研發上的應用，我們可以看見特殊優勢——由於是逐層構建組織介面，器官晶片搭建起整體化的微生理環境，能夠實現對主動運輸、被動運輸、基底膜重建等功能單元的觀察和實驗記錄。這在類器官以及過往實驗模型中是無法實現的。”苗春光談到。
全新的實驗模型及資料帶來的顛覆性在於，搭建更為精準、高效、新維度的評價體系與標準正規化。以馬應龍藥業的合作為例，基於駱華生物皮膚晶片平臺，馬應龍會提供旗下一系列具有抗炎潛力的藥品，詳細觀察藥品在模擬炎症環境下對細胞行為、炎症介質釋放等方面的影響。進一步地，雙方期望能建立一套更為精準、高效的藥品抗炎功效評價體系。
器官晶片的迭代，或是中醫藥企業面向未來、創新轉型的關鍵介面。苗春光表示，“中醫藥企業對器官晶片的接受和歡迎程度比創新藥更高”。除馬應龍研究院外，駱華生物還與多家老字號大型中醫藥企業、多箇中醫藥大學及科研中心建立了研發合作，包括齊魯製藥，片仔癀等。
“動物模型是西藥的金標準，一個原因是其強效應、作用路徑清晰，擁有更多種類的動物模型。但中藥更看重整體性、長期性，加之當前對中藥創新藥的資料需求、動物模型的適應性有限，因此研發端急需一種替代模型，應用於毒理、藥效、病理等研究。”
與此同時，駱華生物正在研發多種病理模型晶片，探索多個單器官晶片串聯的可能性，推進在藥物代謝動力學等的實踐，比如三層腎小球過濾機制的高尿酸血癥。團隊已經透過智慧化裝置，實現了六個臟器的串聯模型。按照血液迴圈順序，各器官晶片之間透過微血管進行連線，實現肺－心臟－肝臟－其他臟器的連線。
採訪最後，苗春光提到，“器官晶片的未來在於高通量與價效比。高通量意味著效率、成本的全面降低，價效比則意味著應用場景的加速拓展和全球市場的可能性。”而作為國產器官晶片，駱華生物在研發階段就已對標全球市場標準，培養基等產品可以適配瑞孚迪等全球生命科學裝置龍頭，未來或將進一步開啟國內外直銷、經銷渠道，踩中FDA在藥物臨床研發上“強制替代”的全球風口。
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