動物實驗不再無可替代、類器官迎來新機遇，哪些企業值得關注？ | 行業mapping

文 | 頓雨婷

在新藥研發的過程中，研究者往往會用動物進行試驗，以驗證個別因素對受測動物在生理上的影響，這其中就包括了毒性測試。在任何藥物被批准用於人類之前，都需要進行動物研究。

為此，FDA在2022年9月出了新的指導方針，要求減少動物試驗並儘量利用新技術去替代它；《Science》期刊近期的文章中也顯示，FDA不再要求在藥物臨床試驗前進行動物試驗。

而這些都是為了避免動物試驗帶來的弊端，譬如不人道、成本高，以及可靠性有限等。有資料顯示，那些透過動物試驗被定性為安全的藥物，在人體中出現毒性或其他不良反應的機率幾乎達到50%。

“試藥替身”迎來歷史性機遇

為此，類器官和器官晶片成為了“試藥替身”的備選方案

。

類器官，是透過⼲細胞在體外誘導培養成微型“器官”，可以部分重現器官的生理功能，用白話說就是“培養一塊活著的肉”；器官晶片則是由微流控裝置與活細胞結合⽽成的微型結構，可在體外重現體內器官的⽣理和病理特徵；類器官晶片則整合二者技術路線的優勢。

在腫瘤精準治療⽅⾯，類器官模型具備成本低、效率⾼的優勢；在藥物研發⽅⾯，類器官在腫瘤及罕⻅病⽅⾯可以提供有效的模型進⾏研究。據悉，

全球有超過7000種罕⻅病沒有治療⽅法，其中只有約400種正在進⾏研究，很⼤原因就是缺乏模擬這些疾病的動物模型，腫瘤、⼼⾎管等重⼤疾病也⾯臨相同困局

。

2022年8月，

FDA批准了全球首個完全基於“類器官晶片”研究獲得臨床前資料的新藥進入臨床試驗，成為行業里程碑事件

。這實驗由賽諾菲和Hesperos合作進行，用於治療兩種罕見的自身免疫性脫髓鞘神經疾病，此前因缺乏理想的動物模型，無法針對這些疾病開展研究。

在國內近年也迎來政策利好，2021年科技部下發的通知中也把“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；

CDE也是將類器官列入基因治療及針對基因修飾細胞治療產品的指導原則當中，“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”

。

除了疾病建模，類器官還可應用在新藥開發、精準醫療、組織和器官再生醫學等領域。為此，如今越來越多藥企透過購買產品、合作授權以及投資等形式直接⼊場，相應的類器官/器官晶片公司也在藉機發展。

具有代表性的案例有，2015年，強⽣購買Emulate公司的⾎栓芯⽚，⽤於檢測其在已上市藥物或在研藥物中的促⾎凝特性；2018年5⽉，輝瑞與HUB合作開發⼈類腸道類器官平臺，⽤來研究克羅恩病、潰瘍性結腸炎等疾病；2022年3⽉，賽諾菲與Prellis達成合作，利⽤其平臺在體外重建免疫反應以提供具有顯著遺傳多樣性的抗體，等等。

值得關注的是，由於中國人類遺傳方案的限制，外資背景的公司是很難去收集患者樣本建立類器官模型庫，所以相對來說是一個比較受保護的樣本資源庫，對國內的公司來說，也是一個重要利好。

至於市場規模，類器官⽬前主要應⽤的場景是腫瘤伴隨診斷，以及在藥物臨床前研發中開展藥效及毒理等測試。對於前者，參考基因測序滲透率，國內不到10%，類器官個⼈檢測費⽤約2萬元，因此市場規模在80億左右；藥物研發⽅⾯，目前主要⽤於腫瘤藥物，⽬前國內每年新增腫瘤藥物管線數量約為380條，若按單個類器官檢測項⽬收費約1000萬元，市場規模不到10億元；另外，類器官在科研及罕⻅病藥物管線上也有很大潛力，

粗略估算是個百億級的市場

。

行業仍存在痛點和瓶頸

但類器官和器官晶片行業目前也面臨產品功能不完善、適用範圍有限，以及國內政策不明朗等問題，行業發展因此受限。

譬如類器官要真正應用於新藥開發領域，並且以至於取代動物試驗，還要突破一系列難題，首先便是類器官本身的缺陷：

其一

是異質性

，譬如干細胞可能取自不同的個體，培養來的類器官在大小、形狀和細胞成分方面都是異質的，就算取自同一個體也存在這種異質性；

其二是類器官功能和結構問題，

即類器官相比真正的人體器官還有很大的差別，無法概括人體器官的全部功能庫。也因此，如果需要對類器官進⾏⼤規模應⽤，其應⽤場景應⾮常細化，還要能體現其體外⾼通量、半模擬⼈體、低成本的優勢。

此外，目前類器官整體培養過程中⼈為因素的過多參與、⾃動化程度低，容易造成誤差，因此類器官的重複性和⼀致性也成為了發展瓶頸；加上類器官檢測⼿段⼗分匱乏，能活體實時對類器官各項指標進⾏檢測的光學、電化學等⼿段仍較為⽋缺；其次，目前行業也沒有統一的培養標準，諸如尺⼨、形狀、基因表達量等；第三，缺乏⼯程控制，當前類器官培養⼤多使⽤Matrigel⽔凝膠作為培養基質，因其含有外源成分，難以應⽤在⼈的很多治療場景。

為此，⽬前類器官的技術發展重點主要有三個，分別是

器官芯⽚、AI⾼通量⾃動化和類器官樣本庫（Biobank）

。以微流控、3D列印技術為主的⼯程化解決⽅案將解決類器官現存弊端，並實現從研發端到商業應⽤端的過渡，成為標準化的應⽤⼯具；AI⾼通量⾃動化則可以應⽤於樣本質控以及培養、 使⽤過程的標準化，提⾼成功率並最佳化節約⼈⼯參與的時間，且便於臨床運⽤；⽽Biobank的建⽴使⽣理學相關的藥物篩選成為可能，利於將科研成果轉化為市場應⽤。

具體到器官晶片，目前主要存在3種商業模式：提供即用型微流體裝置；提供完全可操作、即用型的器官晶片；提供從初始設計到售後的全方位服務解決方案。不過器官晶片要實現規模化應用還有很多現實卡點。

以腫瘤器官芯⽚為例，要開發出具備複雜分析⽔平的器官芯⽚模型，需要對所有型別的細胞進⾏分離、再選擇合適的細胞型別，並以正確的相對⽐例和位置構建器官芯⽚，從⽽準確地模擬體內的⾏為和反應。但每種細胞型別都需要特定的分離⽅案和培養條件，以維持細胞⾃⾝的特異性功能。此外，在將多種不同細胞型別整合到微流控裝置中，也需要消耗⼤量時間成本，整合⽅案也需要進⾏全⾯最佳化。

而⽤於製造器官芯⽚的原材料——聚⼆甲基矽氧烷（PDMS）也會⾮特異性地吸收⼩分⼦，包括某些藥物，要釋放器官芯⽚的全部潛⼒，仍然需要尋找新型替代材料。⽬前學界已圍繞各種熱塑性塑膠展開相關探索，如聚氨酯、苯⼄烯⼄烯丁烯苯⼄烯、 環烯烴聚合物和共聚物等；另外還有各個器官芯⽚標準不統⼀、檢測具有特異性，只能⾃⾝⽐較⽽缺乏橫向⽐較等問題。而從客戶的角度來說，藥企還沒有大規模地使用器官晶片來開展藥物研發，還有驗證資料不足的問題。

行業國內公司盤點

目前，類器官和器官晶片公司在產業鏈條上可以有多種定位，如更專注上游材料，透過材料創新以及提升類器官培養的自動化水平，提高類器官的經濟性、準確性和可重複性；或以提供器官晶片產品和配套儀器為主；又或面向臨床應用進行開發，透過自動化儀器為腫瘤患者提供個性化治療；也有既提供產品、也提供CRO藥物測試等服務；還有一些偏向於biotech的公司，希望結合器官晶片進行疾病建模，再結合AI、乾溼結合等方法去發現新的靶點。以下進行公司的簡單盤點：

類器官

創芯國際

創芯國際成立於2016年，是一家以類器官為核心技術的創新型生物醫療企業，下設中歐類器官研究院、臨床第三方檢測中心。目前，創芯已經擁有多項類器官專利，主要提供類器官培養檢測系統以及新藥研發。據醫械資料雲查詢，截至2022年10月，創芯國際有效註冊醫療器械共8件，細胞培養基5件，檢測試劑盒1件。

科途醫學

科途醫學成立於2016年，致力於類器官技術研發和轉化的國家高新技術企業。科途醫學在類器官領域佈局包括上游試劑耗材研發生產、疾病模型與資料庫、臨床醫學檢驗、藥物發現和轉化醫學CRO服務等。目前，科途醫學已經透過類器官關鍵試劑、體外和體內藥理服務實現了自我造血。

艾名醫學

艾名醫學成立於2020年，是一家以類器官技術為核心的研發型醫療科技企業，公司依託類器官核心技術，並根據臨床痛點圍繞類器官藥敏測試全流程，對高通量裝置和耗材，進行全自動、數字化的產品研發。據悉，公司核心產品包括類器官自動處理與分析儀器OSCAR、類器官晶片Signoid以及數字化類器官Digituor等。公司將透過類器官技術，圍繞腫瘤患者精準用藥檢測、醫學研究者創新科研、藥企新藥篩選等場景，提供醫患研三位一體的全套解決方案。已完成數千萬元人民幣Pre-A輪融資，由知產業投資者領投，萬輪尚德和紫牛基金跟投，老股東元璟資本繼續追加投資。

伯楨生物

伯楨生物bioGenous定位於類器官技術產品和解決方案一站式供應商，由國內類器官領域頂尖科學家團隊創立，致力於為生物醫學科學研究、藥物研發和臨床精準醫療提供標準化、模組化類器官產品和技術支援，企業總部現在杭州蕭山，在上海設有研發中心，在山東設有2000平GMP級生產測試基地，現企業已完成A輪融資。公司具有自主智慧財產權的多癌種、全流程腫瘤類器官試劑盒已正式投產面世。

明澳生物

明澳生物是一家致力於類器官技術研發與臨床應用的創新型生物科技企業，已在深圳光明工程生物產業創新中心陸續完善GMP級類器官培養平臺、類器官細胞儲存庫、類器官培養及鑑定平臺、藥物測試與藥效評價平臺以及基於合成生物學技術的類器官定向改造平臺等。未來公司將以類器官技術為核心，致力於臨床個體化治療、定製化模型以及藥物研發三個方向，構建臨床-科研-藥企服務全鏈條的類器官服務體系。

丹望醫療

丹望醫療（D1Med）致力於將領先的類器官技術用於臨床轉化，包括對疾病的診療、新藥篩選、腫瘤標誌物開發與鑑定，為臨床患者提供個性化的精準治療方案，同時為藥企提供“一站式”類器官新藥研發服務。國際類器官領域的鼻祖Hans Clevers院士曾以聯合創始人和首席顧問科學家身份加盟丹望醫療。

鼎升生物（原奧格諾生物）

鼎升生物科技有限公司（Acrogenic Biotechnologies）專注於突破新型生物材料的研發和生產，特別是可用於支援粘附性哺乳動物細胞體外高密度三維立體生長與類器官構建的細胞外基質材料，核心技術為具有自主智慧財產權的新型生物構架AccuraMatrix，已用於類器官培養、幹細胞擴增、藥物篩選和腫瘤復發監測等方面。

弘瑞醫療

公司成立於2021年1月，專注於類器官培養，目前已構建了多種惡性腫瘤類器官培養及藥敏檢測體系，包括肺癌、肝癌、胃癌、結直腸癌、食管癌、鼻咽癌、胰腺癌、膽管癌、乳腺癌、腎癌等15種高發惡性腫瘤及其轉移病灶。其特色是可實現全自動化操作，提供配套的全自動化儀器及智慧作業系統，在確保通量高的同時還可以最大程度避免人為操作誤差。

萬何圓生物

萬何圓是一家平臺型的類器官技術研發型企業，立足於腫瘤精準防治，透過類器官的技術和相關的產品，提供個體化的用藥和療效評估平臺、高效的轉化醫學研究平臺、體外聯合體內的新一代自動化高通量的藥物篩選平臺。公司同時佈局患者端運用、科研端應用和藥企端運用——透過核心類器官技術PDO及創新動物模型技術PDOX，幫助藥企大幅提高新藥研發成功率並縮短研發週期。

濟研生物

濟研生物定位腫瘤精準醫療服務，致力於器官晶片技術平臺開發及腫瘤類器官模型構建，濟研團隊透過200多例不同腫瘤樣本處構建了多種腫瘤類器官模型，並研發出“一站式”類器官構建試劑盒系列產品。

器官晶片

大橡科技

公司成立於2018年，專注於類器官晶片技術的研發和轉化應用，同時佈局新藥開發和臨床應用（腫瘤精準醫療）兩大領域。此前，大橡科技曾推出了三款可商用的“器官晶片”產品：針對藥物肝毒性測試的肝臟模型、針對抗腫瘤藥物研發的腫瘤模型、和針對腦部疾病藥物研發的血腦屏障模型，並在此基礎上構建了多種病理、生理模型。據瞭解，大橡科技自主研發的個體化抗癌藥物敏感性檢測產品安可芯®已正式上市，作為腫瘤患者的“體外腫瘤替身”，幫助患者篩選敏感的抗癌藥物。

艾瑋德生物

公司由東南大學蘇州醫療器械研究院和生物電子學國家重點實驗室技術團隊，在江蘇省產業技術研究院和蘇州高新區的支援下成立，重點從事人體器官晶片及配套試劑、裝備和軟硬體的研發與應用。去年7月，艾瑋得生物完成了總交易額近億元人民幣的Pre-A輪融資。

目前艾瑋得公司的器官晶片已經取得多項成果：有了比較成熟的腫瘤相關類器官培養及分析體系，並構建了自動化操作和評價系統；二是心臟類器官培養達到較高水平，可用作心衰、心室肥大等不同疾病模型和藥物篩選；三是在面板器官晶片方面，建立了表皮、真皮、全皮模型；四是研發出了器官晶片和類器官的高內涵成像儀，能透過智慧演算法分析類器官生長髮育以及用藥後的變化趨勢。

華醫再生

廣州華醫再生科技有限公司由中國科學院院士、細胞生物學家陳曄光領銜，創辦於2019年09月12日，落戶廣州國際生物島，持續研發擬人性更高的疾病模型和生物醫學研究模型。目前，華醫再生公司已實現了從各類癌症活體組織或凍存的組織中培養出三維類器官，並且研發了這些類器官的擴增、傳代、凍存、復甦等相關核心技術，搭建了類器官高通量藥物篩選系統。

溥思生物

溥思生物科技創始人曾在PBPK模擬軟體公司XEMET任職十年，2019年成功地購買了XEMET的核心技術，並分別在國內和芬蘭成立了溥思生物科技。公司專注於藥代動力學軟體模擬技術迭代器官晶片技術。核心盈利模式是以軟體分析資料與器官晶片實驗資料打包服務為主。

樸衡科技

目前，國內大部分創業公司定位於腫瘤患者的疾病建模、研究與藥物篩選。樸衡科技瞄準的是另一個藍海：以非酒精性脂肪肝炎（NASH）為代表的慢性病、複雜多因素疾病的研發。

子瞻生物（子瞻科技）

子瞻生物致力於開發自主智慧財產權的體外疾病模型和器官晶片（Organ-on-Chip）技術開展臨床前藥物篩選、在研/上市後藥物評價，以及在大健康產品領域（乳製品、特醫食品等）的應用。公司已開發類肝、腸道、肺、脂肪、子宮內膜、血腦屏障等多種類器官，和多器官聯用的消化微生理系統、呼吸道微生理系統和內分泌微生理系統，相關定製化服務已成功應用於特醫食品、環境安全、新藥研發和轉化醫學等領域。

犀銳生物

2020年7月6日成立，是一家專注於微流控和類器官技術的企業，目前已經搭建起了自有研發中心、合作產業化加工生產中心和生物樣本庫，目前已自主研發、生產了一系列產品，涉及高通量細胞3D培養試劑盒、肝臟器官晶片、肺器官晶片、心臟器官晶片、癌症轉移晶片、無泵動態培養儀、微生理系統智慧化工作站等，且已在生命科學研究、新藥研發和臨床精準用藥指導得到了應用。

耀速科技

耀速科技2021年底創立於美國波士頓，是一家利用器官晶片結合高內涵三維（3D）細胞成像、計算機視覺（CV）和人工智慧（AI）進行藥物發現的生物科技初創公司。據報道，後續耀速科技會將高通量器官晶片與基於細胞形態學的計算機視覺技術相結合，利用大規模器官晶片自動化產生細胞三維生物影象，並結合人工智慧快速的篩選出最具開發價值和潛力的候選藥物。

捷諾⻜

成⽴於2013年杭州，公司主要從事腫瘤精準診療及藥及器官芯⽚產品研發及技術服務，致⼒於⽣物3D列印及微流控芯⽚的技術。

海外公司盤點

Xilis

專注於開發精準的腫瘤類器官平臺，以指導癌症患者的精準治療並加速藥物發現。Xilis公司的核心亮點在於其開發的高階版腫瘤類器官平臺MicroOrganoSphereTM，簡稱MOS平臺。Xilis所採取的方法是從患者的腫瘤組織中取得原始樣本，然後製備數以萬計的腫瘤微小模型（MOS），得到的MOS保留了原始樣本的特定結構和免疫微環境，可用於評估對已有的小分子、細胞療法等癌症療法的藥物反應，從而篩選出最優療法用於患者治療。

Emulate

成⽴於2014年，位於美國波⼠頓的私⼈控股公司。誕⽣於哈佛⼤學Wyss研究所。其欺⼒於創造理解疾病、藥品化學品和⻝品如何影響⼈類健康的⽣物產品，公司有哈佛⼤學獨家授權，已將150個儀器 （模擬芯⽚平臺的⼀部分）安裝到多家⼤型⽣物醫藥公司、國際領先的研究中⼼和美國政府實驗室。 Emulate與器官芯⽚配套的裝置為ZOE——透過⾃動化技術可培養多達12個芯⽚，在模擬器官芯⽚內維持細胞的⽣命。可以讓研究⼈員建⽴各種各樣的器官模型和應⽤程：從疾病模型到靶點驗證，再到候選藥物的安全性和有效性評估。

MIMETAS

MIMETAS是歐洲最具代表性的器官晶片研發製造商之一，於2013年成立於荷蘭，致力於利用器官晶片細胞培養模型改變藥物發現和開發方式。公司已經與多個全球top20的藥企合作，在器官芯⽚銷售數量⽅⾯處於⾏業領先地位。 Mimetas⽬前擁有使⽤器官芯⽚進⾏⾼通量篩選的產品——直接將384孔板設計成了芯⽚去進⾏使⽤，並且擁有後續攝像及分析的裝置和軟體。

Nortis

成⽴於2007年，美國私⼈控股公司， 2016年介⼊器官芯⽚市場，產品為芯⽚模型，落地的芯⽚主 要為腎、腦，肝免疫系統，⾎管癌症疾病的建模服務，毒性飾選和毒理學建模。

CN Bio

成⽴於2008年，英國細胞培養公司，2016年從原本從事的⽣物芯⽚（為化⼯企業、消費品⾏業分析新型化合物）和3D細胞培養業務進⼊到了細分的器官芯⽚賽道，⽀持腫瘤學、傳染病，析陳代謝和炎症⽅向的體外研究。CN Bio的產品是⼀款多器官微型⽣理系統，沒有器官芯⽚體積那麼⼩，其⽤途主要是建⽴疾病模型輔助研究，以及⽤於毒理和藥代檢測，並沒有⾼通量篩選的功能。

TissUse

成⽴於2010年，德國企業，業務領域為產品⼀裝置（⾃動化裝置可以同時運⾏24個芯⽚），芯⽚平臺（⼏乎所有的芯⽚都有）服務⼀藥物篩選服務、 精準醫療。

Known Medicine

Known Medicine⼤規模⽣產針對患者的3D類器官，以確定最佳癌症患者的新藥。公司使⽤患者組織的功能結果與基因組、蛋⽩質組和免疫分析資料相結合，能夠確定哪些患者亞群對新藥反應最好，並進⼀步瞭解其中原因。 透過授權和合作，Known Medicine正在開發能夠為每種發現的藥物確定最佳患者的藥物。

Prellis Biologics

Prellis是⼀家⽣物列印技術公司，可以使⽤超快⾼解析度3D列印技術⽣產的仿⽣組織⽀架⽀持複雜的共培養系統。prelis利⽤其專有的全息列印技術，設計3D列印的淋巴結類器官（LNOs™），在體外重建⼈類免疫⽣物學，允許直接訪問完整功能的⼈類免疫系統。Prelis技術可以⽀持模擬腫瘤微環境的⼤型、複雜腫瘤模型，使相互作⽤的⽣物系統能夠進⾏獨特相關的免疫腫瘤治療的優先排序。在3D中⽣⻓的腫瘤細胞更接近於在體內發現的腫瘤。

Tara Biosystems

成⽴於2014年，美國⼼髒病藥物研發商，專注於轉化性⼼髒組織模型使研究⼈員得以在體外評估藥物安全性和功效終點。

Hesperos

成⽴於2015年，誕⽣於佛羅⾥達⼤學孵化器，產品為四種芯⽚系統。產品有腎芯⽚免疫系統模型⾎腦屏障模型、胃腸道模型，主要服務於藥物飾選服務和精準醫療。 ⽬前Hesperos正在申報IPO，年營收在3000萬元人民幣，仍未盈利。

CYPRE

CYPRE 的產品是腫瘤的3D模型，主要⽤來進⾏腫瘤微環境分析，可以提供腫瘤⽣⻓、細胞毒性、T細胞介導殺傷、T細胞浸潤以及腫瘤侵襲的研究。CYPRE的亮點在於他們的研究有被查爾斯河實驗室使⽤，後者是全球知名的CRO公司。