近日,美國食品藥品監督管理局(FDA)宣布了一項開創性舉措,將在單克隆抗體療法及其他藥物的開發中,以更有效且與人類相關的方法取代動物實驗,從而提高藥物安全性,加快評估流程,降低研發成本,并最終降低藥品價格。

FDA推薦的新技術方法包括類器官毒性測試、基于AI的毒性計算模型等。該方案將立即開始用于研究性新藥(IND)申請,鼓勵納入類器官毒性測試(NAMs)數據。

據了解,FDA將推廣使用實驗室培養的人體“類器官”和芯片器官系統(如肝臟、心臟和免疫器官)來測試藥物安全性。這些實驗能夠反應在動物身上容易被忽視的毒性作用,為了解人類的反應提供了一個更直接的窗口,從而更快、更可靠地為設計更安全的治療方案,同時降低藥物的研發成本和價格。

國內新銳類器官、器官芯片公司逸芯創始人劉杰認為,FDA的這一舉措將推動藥物研發模式的變革,AI+器官芯片的新模式將逐步取代依賴于2D細胞模型和動物模型的傳統新藥研究模式,不僅可以加速新藥研發的進程,減少動物實驗帶來的高昂成本,還能更精準地檢測出動物實驗難以發現的結果,更快、更高效地為患者提供更安全、更有效、更低成本的治療方案。

器官芯片被達沃斯世界經濟論壇明列為“十大新興技術”之一。它利用微流控、3D生物打印等工程化技術,以干細胞或病人來源的組織細胞為種子,在體外構建出接近人體基本生理功能的微型動態器官模型,進而改進體外探索生命現象和醫學問題的手段和方法,器官芯片允許研究者以可控和可擴展的方式重建人體器官的微環境,并可模擬不同類型的疾病模型,突破了傳統2D細胞模型和動物模型的種種局限,有望加速上千種疾病新藥的開發,

近年來,類器官、器官芯片技術已逐步顯露出爆發之勢。2021年,我國藥品審評中心(CDE)就發布指導原則明確指出,可采用基于細胞和組織的模型(如2D/3D組織模型、類器官和微流體模型等)為有效性和安全性的評估提供有用的補充信息。2022年,美國FDA批準了第一個完全基于器官芯片數據的藥物阿齊瑞格(Azeliragon)進入II期臨床試驗,并在FDA現代化法案2.0中指出不再強制動物試驗的使用。

縱攬全球,強生、默克、阿斯利康、輝瑞、賽諾菲、百時美施貴寶等20余家頭部跨國藥企早已進入類器官和器官芯片領域。國內也已有多家具備自主研發能力的企業在此領域布局并取得突破。“逸芯作為專注于體外工程化器官芯片微生理系統的新銳企業,正在依托自主研發的全流程、標準化器官芯片平臺,研發用于疾病機制探索和創新藥物開發的器官芯片產品。”據劉杰介紹,逸芯自研產品已達數十款,包括類器官培養基、基質材料、多功能器官芯片生理及病理模型和高通量微球制備系統等,并在皮膚、鼻粘膜、血管化、子宮內膜等領域相繼推出類器官、器官芯片產品,為相關疾病的模型構建和新藥開發提供革命性的工具。

逸芯器官芯片產品及服務

相比傳統的動物模型,逸芯的類器官、器官芯片在準確性、時間、成本方面優勢明顯。比如,其皮膚器官芯片在藥物滲透性和新原料活性物質篩選準確性上,相比于傳統的離體豬皮和動物模型提高了60%,篩選周期縮短了一倍以上。團隊已于知名CRO公司合作,基于皮膚器官芯片建立了高通量中藥貼劑或膏劑配方篩選流程,平均每天可篩選中藥有效性配方上百種,相較傳統動物實驗方法提效10倍以上,成本降低超過50%。

行研機構Mordor Intelligence曾預計,2022-2027年全球器官芯片市場將以30%的復合年增長率快速增長,FDA新政無疑將進一步加速這一趨勢。

新政也引發了市場的強烈反應,消息發布當天,動物測試服務商股價暴跌28%,昭衍新藥港股收跌18%,A股跌停。反觀AI制藥和非動物實驗技術相關企業,薛定諤、Recursion漲幅均超過27%,Absci上漲23%。市場的積極反應給AI和器官芯片等新興產業帶來了強心劑,在產業爆發的臨界點,逸芯等中國企業已經蓄勢待發。

附:逸芯生命科學類器官、器官芯片重點產品

皮膚器官芯片

皮膚器官芯片(Skin organ chip)屬于一種基于微流控技術的多功能平臺,旨在更加真實地模擬人體皮膚的結構和生理功能,可應用于藥物遞送研究、物質安全性測試、美妝產品功效測試、毒理學測試、皮膚疾病模型構建、復雜皮膚模型構建等領域。逸芯生命科學已經成熟搭建皮膚器官芯片的全流程培養業務,涵蓋器官芯片的設計與加工、類器官的培養與測試、配套設備的研發以及模型評價等多個模塊。該模型相比于傳統的離體豬皮和動物模型在藥物滲透性和新原料活性物質篩選方面準確性提高了60%,篩選周期縮短了一倍以上。目前該技術為國內多家美妝品牌成功篩選了高滲透性活性原料,同時與國內知名CRO公司建立合作,就中藥貼劑或膏劑研發建立了完善的皮膚器官芯片高通量中藥配方篩選流程,平均每天篩選中藥有效性配方上百種,相比傳統動物實驗方法效率提高了10倍以上,成本降低超過50%。

鼻粘膜器官芯片

EACIN BIO鼻粘膜芯片作為一種創新的體外微生理模型,結合公司自有的先進培養技術,通過模擬人體鼻腔的動態生理環境(氣液界面、液體灌注和氣流流動等),實現了對鼻粘膜屏障功能、纖毛運動和黏液分泌的精確重建,纖毛擺動頻率以及模型的解剖結構與人鼻粘膜屏障結構一致性超過90%,解決了動物模型與人體鼻粘膜屏障功能相差較大的問題。可實時監測、高通量篩選和動態模擬等技術優勢使其能夠用于藥物滲透研究、毒性評估和疾病機制探索,為個性化醫療和新藥開發提供了新的方向。通過對比已獲批10余款鼻噴劑藥物在該模型上的屏障打開效果進行檢驗,發現該模型在篩選鼻噴劑藥物促滲劑效果方面與獲批藥物臨床滲透性數據的一致性超過85%。

血管化器官芯片

EACIN BIO利用先進高精密制造技術生產的血管化芯片(YX-G2023006),可結合微流控技術高效構建體外微血管網絡模型(MVN)。該芯片支持重現體內組織微環境特點,具有網絡連接緊密、仿生3D形態、可物質交換的微生理系統功能,通過借助間質流的梯度壓力分布,成功構建了模型動脈和毛細血管的多級可灌注血管化器官芯片,血管生成周期相比于傳統靜態血管構建方法提高了兩周,血管密度提高50%,血管直徑真大了一倍。適用于各類體外血管化正常、疾病和腫瘤模型構建,被廣泛用于血管生成、腫瘤轉移、藥物滲透及毒性研究。

子宮內膜類器官

子宮內膜類器官可以較好重現體內子宮內的特征、包括自我更新、細胞類器官、組織功能和激素響應等,為研究子宮內膜生長發育、疾病機制研究提供一種理想的體外模型。在此基礎上逸芯生命科學成功在體外構建了宮腔黏連(IUA)病理模型,相比于動物模型構建周期縮短了2倍,成本降低80%,并且激素分泌水平與人體相似性接近90%。該模型藥物治療效果對比臨床已經獲批藥物治療數據一致性高達80%,未來能夠在為開發新型的IUA治療藥物提供更加快速和精準的平臺。

其他類器官

逸芯生命科學目前擁有自主研發的人源腫瘤類器官及正常組織類器官專用培養基20余種,可以提供標準化的類器官培養試劑盒,幫助行業快速解決類器官的培養問題。產品經過多次驗證,使用簡便,無需繁瑣的配制過程,具有高效培養的亮點,且可穩定傳代15次,構建的腫瘤類器官成功率超過70%,腫瘤類器官的基因表型與患者親本組織一致性超過90%,臨床個性藥敏檢測結果最快1周內出具報告,藥效一致性達80%。目前逸芯生命科學已經構建了高通量腫瘤類器官藥物篩選平臺,賦能腫瘤治療藥物的精準評價,目前該平臺已經為多家創新藥企成功篩選了候選藥物,顯著提高了藥物篩選精確度和效率。