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大橡科技助力新药研发实验加“芯”快几何

2020-08-29

众所周知，从新药发现，到临床前研究试验，再到临床试验，最后审批上市，造福患者，至少需要十年左右的时间。时间的流逝对药企而言失去的是金钱，而对于患者及其家属而言，失去的则可能是生命。每一款处在研发阶段的新药背后，都是患者不断地问询：“何时能上市？”可以说，面对缓慢流逝的健康和生命，任何能提高新药研发速度、降低研发失败率的方法都值得一试。

而在这场与死神的赛跑中，一些科研团队正另辟蹊径，这其中就有“破冰者”——北京大橡科技有限公司(下称“大橡科技”)的身影。据大橡科技CEO周宇介绍，近日该公司正式推出了三款商用器官芯片产品，分别是针对药物肝毒性测试的肝脏模型、针对抗肿瘤药物研发的肿瘤模型和针对脑部疾病药物研发的血脑屏障模型。这也是国内器官芯片市场发展多年后，首批经过验证、面向商业化应用的产品。

为新药研发实验加“芯”

为什么研发新药是场持久战？

如果摘取现在许多医药企业在临床前药物筛选和研发期的一些片段，即可略见一二。

依照传统，药物临床前研发会使用两种模型，即2D细胞模型和动物模型。“简单来说，2D细胞模型就是在培养孔板上养一层细胞系的细胞；动物模型就是先培养患有某种疾病的试验动物，再试药。”大橡科技CEO周宇介绍称，目前，国内外新药研发平均周期长达10—15年，平均成本高达10—15亿美元，其背后的一个关键原因正是新药临床前试验结果不够准确，导致新药进入临床试验阶段时失败几率较高。

不难发现，一层细胞与立体的人体相比，过于简单且仿生性差，这就导致了假阳性率高的测试结果。医药研发企业熬过了药物筛选期，后面的动物实验疾病建模则更加漫长。以药物肝毒性试验为例，国内某CRO（医药研发合同外包服务机构）毒理部门相关负责人向记者透露，2D单层细胞系模型的新药肝毒性试验结果，仅有10%—20%左右与临床人体试验相匹配，而动物模型的这一数值也仅能达到50%左右。这也意味着，经过动物模型的临床前试验后，依然有一半可能对人体肝脏产生毒性的新药未被筛选出来。后续临床实验中，受试者也因此面临服用新药带来的肝损伤、肝炎甚至肝坏死风险。

传统医药研发工具的诸多弊端，激发了创新工具——器官芯片的出现。其仿生度更高，更能反映人体生理机制的器官芯片模型正是新药研发所迫切需要的。“大橡科技正是这样一家致力于推动和引领器官芯片在新药研发、个体化精准医疗等领域广泛应用的前沿科技公司。”周宇表示，公司希望通过国内领先的人体器官芯片技术，提供更精准、更高效、更经济的药物研发和精准用药解决方案，加速药物研发。

周宇告诉记者，通过将生物组织工程和微流控技术相结合，大橡科技在芯片上构建三维人体器官生理微系统，系统包含活体细胞、组织界面、生物流体、机械力等器官“微环境”关键要素，在体外重现人类器官生理结构和功能特征。这种仿生的人体器官模型，为新药临床前试验提供了更准确的测试结果。在核心研发人员的努力下，大橡科技也终于成功推出了国内首批经过验证、面向商业化应用的器官芯片产品。

第三方试验数据可观

此次大橡科技推出的三款器官芯片产品，其模型设计均实现了细胞从2D维度向3D维度的跨越，通过微加工技术将芯片通道控制在微米级，既使微器官及其微环境更接近人体真实环境，也使试验耗材得以大幅节省。耗材用量的减少也意味着大橡科技可以将昂贵但对药物更敏感的人原代细胞应用到模型构建中，而使其整体保持较低的成本。

以此次大橡科技推出的肝脏模型为例，即采用了人原代肝细胞，也就是从人类肝组织分离的细胞。该模型构建完成24小时后即可加药测试，且人原代肝细胞在培养长达28天后仍可保持极好的活性，既能用于药物的肝脏急毒性测试，也能用于慢毒性测试，这一效果是传统细胞模型无法实现的。

目前大橡科技肝脏模型已通过122种上市药物的肝毒性测试，结果显示该模型的药物敏感性达到60%，临床预测率超过70%，临床预测率高出动物模型20个百分点。这一实验数据与国际资深器官芯片公司研发的肝模型处于同一水平，且大橡科技的模型显示出更高的敏感性。

“测试结果可以比肩国际顶尖器官芯片公司研发的肝模型，敏感性指标甚至在其之上”。周宇表示，更高的敏感性，意味着肝毒性药物更容易被筛选出来，也意味着后续临床受试人员将试用更安全、更具保障的新药。

另外两款产品——肿瘤模型和血脑屏障模型，相较现有细胞模型则更为仿生和高效。肿瘤模型已通过大量上市化疗药物和靶向药物的对比测试，结合动物体内药物响应结果，显示该模型可排除2D细胞模型下95%的假阳性结果；而血脑屏障模型可体外重现血脑屏障结构，通过巧妙的流体和微通道设计，使血脑屏障结构和功能更加接近人体体内的真实情况。

对于大橡科技三款器官芯片模型，武汉大学化学与分子科学学院黄卫华教授表示，从第三方验证结果来看，模型数据重现性非常好。其中，大橡科技的人原代肝模型的临床预测性要优于动物模型，以较低的成本很好地解决了传统细胞肝毒模型、动物模型临床预测性低等问题。

据了解，在首批推出的三款商业化器官芯片产品取得稳定测试结果后，大橡科技正在继续探索用现有器官芯片平台构建更多仿生病生理模型用于药物研发。周宇表示，公司专注于肿瘤、肝脏以及屏障类器官芯片的研发，其中非酒精性肝炎、肠道、肾脏、肺部相关的芯片和模型均在研发过程中。希望通过公司的芯片和模型去助力新药研发，降低药物研发成本和风险，最终造福患者。