近年来,类器官研究持续获得全球高度关注,各国政府支持力度不断提升。在我国,类器官研究被纳入「十四五」重点研发计划专项。在美国「生物技术与生物制造宏大目标」及欧盟「地平线欧洲计划」中,均有专门章节提到要鼓励类器官技术的开发并促进其在生物医学研究中的应用。
 
在类器官研究呈现出火热发展态势的同时,该领域的创新企业亦如雨后春笋,涌现出以创芯国际为代表的拥有国际领先的类器官研发与产业化平台的初创企业。前不久,丁香园特邀该公司研发总监陈泽新博士就类器官技术和行业发展现状及起对海内外市场的洞察进行了全面和系统的分享。
重塑新药研发范式,加速精准医疗进程
从蛋白质或小分子层面筛选潜力药物,再经细胞水平的检测,直至跨越动物实验的门槛,步入临床试验的殿堂,最终应用于人体,成为造福健康的药物。这一新药研发之旅充满了艰辛与挑战,失败率更是高得惊人。用陈泽新博士的话来讲,上述每一环节的成功率几乎都不超过 10%,这意味着药物的传统研发模式不仅耗资巨大,而且成效也不能令人满意。
 
陈泽新博士长期从事药物设计与筛选工作,在他看来,类器官有可能是扭转这一不利局面的利器。广义的类器官是一类以干细胞衍生类器官、器官芯片以及这些产品的组合等为代表的仿生组织器官的统称。类器官在组织结构、细胞类型和功能等方面与来源组织高度一致,这一技术为药物研发开辟了全新维度。
 
他介绍说,类器官的优势主要体现在两方面:首先,与传统细胞系相比,(肿瘤)类器官直接源于患者组织或生理干细胞,未经长期传代培养及永生化处理,因此,其细胞状态——包括 DNA 与 RNA 的组成与结构以及病理特征——与组织来源高度吻合,确保了研究的精准度与真实性。
 
其次,三维培养环境赋予类器官结构上的优势,使其更贴近人体真实结构。科学研究已证实,相同的细胞在二维与三维培养条件下展现出截然不同的行为模式,而三维结构更贴近人体组织的复杂性,从而使得类器官在模拟生理病理特征及药物反应时,能够提供更为准确的数据,这是传统二维细胞模型所难以企及的。
 
除此之外,基于类器官的三维培养不仅模拟了体内组织结构,还促进了更为真实的生理反应与药物效应模拟。当研究药物与生理病理特征的互动时,类器官能够提供与体内组织相近的反应模式,这一特性无疑为新药研发带来了革命性的突破。
 
陈泽新博士表示,随着类器官技术的兴起,药物研发的传统范式正在飞速改变,精准医疗的前行势头也更为迅猛。面对这一机遇,创芯国际正全力以赴,致力于尽可能地释放类器官技术的潜力,为生物医药领域带来前所未有的变革。
创「芯」引领剑指未来,唱响类器官「中国好声音」
创芯国际自 2016 年起便投身于类器官技术的探索与实践,成为了国内首批深耕于此的企业。实现了从基础研究到新药研发,再到精准医学的拓展。在此过程中,创芯国际不仅自身得到长足发展,荣获多项国家级荣誉及认证,还同步见证了国内类器官开发与技术应用的飞速进步。
 
陈泽新博士介绍道,如今,中国在类器官研究领域已然崛起,科研成果的数量紧随美国之后全球排名第二,这其中也有创芯和同道们的良多贡献。迄今为止,公司已与国内数十家医院及科研机构展开合作,自 2020 年首篇学术论文发表以来,累计见刊近 30 篇,总影响因子约 200 分,大幅拓宽了类器官研究的广度与深度。
 
其中,创芯国际在肺癌类器官研究上进行了全球规模最大的队列研究,涵盖来自 100 多名患者的 200 多个类器官样本,通过与患者实际疗效对比,验证了类器官预测肺癌药物临床效果的一致性高达 83%。在肠癌研究领域,创芯国际的研究成果占据国外综述中收录的 9 项肠癌临床研究的半壁江山,对上千例肠癌样本的化疗药和靶向药进行了详尽分析。在乳腺癌、卵巢癌等女性常见癌症的研究中,创芯国际也取得了重要突破。
 
在新药研发方面,不仅实现了天然产物药物的类器官筛选、结构优化及机制解析,还探索了药物组合在疾病治疗中的应用。值得一提的是,创芯国际在再生医学领域,成功实现子宫内膜类器官的培养与移植,为子宫损伤修复及女性生育能力恢复提供了新的可能,展现了类器官技术在再生医学领域的广阔前景。
 
陈泽新博士还提到,创芯国际的学术与业务合作不仅限于国内,自公司创立起就秉持国际化的发展理念并开展了富于前瞻的布局。早在 2017 至 2018 年间,公司与意大利癌症研究基金会分子肿瘤学研究所(IFOM)携手,于米兰共建类器官研究中心。旨在深化类器官技术的研究与探索,推动了国际间学术与技术的交流融合。此外,创芯国际正为数家海外制药企业及研究机构提供专业的类器官实验服务与功能研究。
 
近年来,创芯国际在美欧等知名类器官学术大会上频频亮相。本次采访正是进行于陈泽新博士赴美参会后回国之际。他表示,在这一系列展会上,海外学者与客户对创芯国际的类器官及类器官芯片产品表现出了浓厚的兴趣,这不仅是对公司科研成果的认可,也为创芯国际开拓国际市场奠定了坚实的基础。
 
放眼全球,类器官企业的成长正处于蓄势待发的阶段,诸多企业已开始崭露头角,美国的 Emulate 公司与德国的 TissUse 公司便是其中的佼佼者,它们的成功经验与市场表现,无疑为创芯国际及更多中国同行树立了可供借鉴的典范。展望未来,陈泽新博士满怀信心地表示,创芯国际的目标是在不远的将来,跻身国际类器官与器官芯片领域的领军企业行列,让「中国好声音」在国际舞台上更加响亮。
携手先进成像技术,洞悉类器官无限可能
在类器官技术的研发深度与应用广度得到不断拓展之时,其对成像技术的要求也与日俱增。陈泽新博士介绍道,与传统分析方法相比,前沿的成像技术不仅克服了无法精准到细胞水平的局限,更以其卓越的敏感性和特异性,直观地展示类器官的形态、大小、颜色,乃至在不同处理状态下的动态变化。从目前的研究报道来看,成像技术在类器官研究中已经占据了越来越重要的地位。
 
他表示,在创芯国际开展类器官相关的技术服务时,愈加强烈地感受到科研或企业客户已不再满足于 XTT 或 CCK8 等传统药物评估手段,更希望借助图像数据更加直观地观察类器官细胞的变化,或通过关键标志物荧光信号变化,获取更为直接的反馈信息。
 
在这方面,来自安捷伦的 Cytation 细胞成像多功能微孔板检测系统扮演了重要角色,其在类器官成像和图像分析领域内的卓越表现,始终是创芯国际持续输出科研成果背后的强大支撑。无论是与 BioSpa 8 全自动细胞培养箱的无缝对接,还是图像质量、分析精度,乃至软硬件的易用性,Cytation 系统在同类产品中展现出明显优势,为创芯国际的科研成果发表与产品质量控制提供了坚实保障。
 
谈及对 Cytation 系统的功能还有哪些更多期待时,陈泽新博士表示,首先,由于类器官是具有一定体积的 3D 细胞培养物,为了在成像中获得更多信息,需要未来的成像技术全方位提升 3D 分析能力,特别是适用于类器官三维培养特性的高性价比解决方案;其次,希望开发出更精准的细胞水平的定量分析功能,有助于研究者在整体上看到一个类器官的状态之后,还能够深入探知其内部不同细胞的状态,这一功能对高通量的药物筛选研究尤为重要。
结语
任何技术的成长皆非一日之功,而是由简入繁、由浅入深的渐进演化。发展中的类器官技术亦不例外,仍旧面临着抗血管生成药物的疗效评估、免疫微环境模拟等诸多挑战。陈泽新博士表示,创芯国际的实验室正积极加以应对,相信技术的迭代与创新将逐一破解这些难题。他期待,安捷伦与创芯国际在类器官相关新产品研发上继续加强合作,进一步实现优势互补,共同推动类器官技术在生物学研究中的应用,为研究者和药企带来更高效、精准的分析工具,共同谱写类器官技术与成像分析领域的全新篇章。