□南京日報/紫金山新聞記者
張安琪
對腫瘤患者來說,如何盡快找到對其有效的腫瘤化療方案至關(guān)重要。“我們目前在研項(xiàng)目‘拉夫科技’,即AI+類器官芯片技術(shù),可以在治療前幫助患者精準(zhǔn)篩選藥物。”3月12日,站在零壹人工智能科技研究院的實(shí)驗(yàn)室玻璃窗外,項(xiàng)目研發(fā)負(fù)責(zé)人祁婉舒博士指著正忙著培養(yǎng)類器官的實(shí)驗(yàn)人員說道。
零壹人工智能科技研究院是由中國(南京)軟件谷、國家高新技術(shù)企業(yè)輕盈科研、英國國家一級實(shí)驗(yàn)室——拉夫堡大學(xué)設(shè)計實(shí)踐研究所院士團(tuán)隊共同發(fā)起建設(shè)的新型研發(fā)機(jī)構(gòu)。AI+類器官芯片研發(fā)與產(chǎn)業(yè)化“拉夫科技”項(xiàng)目,是正孵化的前沿科技項(xiàng)目,已獲科技部及省級科技項(xiàng)目立項(xiàng),相關(guān)研發(fā)與產(chǎn)業(yè)化公司“芯潮澎湃”已完成備案基金千萬級天使輪融資。
類器官結(jié)構(gòu)從“鋪路石”變“小山”
成為“替身”,為腫瘤患者試藥
“AI+類器官芯片,涉及多種技術(shù)跨界融合,包括AI技術(shù),用于自動化操作、篩選藥物;類器官技術(shù),可體外培養(yǎng)迷你器官或組織;器官芯片,精確控制多個系統(tǒng)參數(shù),從而模擬人體器官的復(fù)雜結(jié)構(gòu)、微環(huán)境和生理學(xué)功能。”研究院副院長、拉夫堡大學(xué)教授張方今博士介紹,研究院通過自研技術(shù)將它們有效結(jié)合,應(yīng)用到疾病建模、毒性測試、高通量藥物篩選、藥物評價、藥物適應(yīng)證拓展、腫瘤精準(zhǔn)治療、再生醫(yī)學(xué)等場景上。
曾在哈佛醫(yī)學(xué)院附屬醫(yī)院類器官中心工作多年的祁婉舒進(jìn)一步解釋,類器官是一種與體內(nèi)來源組織在病理學(xué)、分子生物學(xué)和遺傳學(xué)特征上均具有較高一致性,且能夠在體外長期培養(yǎng)的具有三維結(jié)構(gòu)的細(xì)胞培養(yǎng)產(chǎn)物。以前主要的體外建模方式是二維細(xì)胞系模型,培養(yǎng)出來的細(xì)胞結(jié)構(gòu)較為簡單,像“鋪路石”。而應(yīng)用類器官技術(shù)+器官芯片技術(shù),培養(yǎng)出來的類器官像“小山”,具有一定的器官功能,也更接近體內(nèi)真實(shí)環(huán)境。
比如,研究人員可從腫瘤患者體內(nèi)提取腫瘤細(xì)胞,在體外培養(yǎng)成類器官后,直接以類器官對市面上的腫瘤治療藥物進(jìn)行測試和篩選,確定哪些藥物對患者有效,再讓藥物“上戰(zhàn)場”,實(shí)施精準(zhǔn)個性化治療。
AI+類器官芯片技術(shù)還可助力新藥研發(fā)。祁婉舒介紹,在一款候選藥物成為新藥以前,需要進(jìn)行包括藥物吸收、分布、代謝、排泄、功效和毒性研究在內(nèi)的臨床前研究。不過,由于動物與人類在病理、生理上都存在較大差距,動物試驗(yàn)很難完全反映藥物在人體內(nèi)的毒性、有效性。另外,有些疾病沒有辦法在動物身上建模,這給相關(guān)藥物的研發(fā)帶來了極大挑戰(zhàn)。“AI+類器官芯片技術(shù),可做到許多動物試驗(yàn)無法做到的事情,給予開發(fā)者更準(zhǔn)確的參考,比如這個藥物的有效性、是否存在毒理風(fēng)險等!
據(jù)相關(guān)報告數(shù)據(jù),2027年左右,北美類器官及器官芯片市場規(guī)模將達(dá)40億美元以上。隨著新的藥物研發(fā)管線不斷涌現(xiàn),臨床和患者對個體化治療的需求日益增加,類器官和器官芯片的市場空間將持續(xù)增長。
搭建類器官樣本庫
已與眾多科研院所、創(chuàng)新藥企建立合作
“這個技術(shù)已經(jīng)落地產(chǎn)業(yè)化了,我們在全國構(gòu)建了3個標(biāo)準(zhǔn)化實(shí)驗(yàn)室,和數(shù)十家科研院所及創(chuàng)新藥企圍繞臨床研究、新藥研發(fā)等方面建立了穩(wěn)定合作關(guān)系。”研究院高級商務(wù)總監(jiān)郝艷鵬介紹,目前,研究院已孵化成立AI+類器官芯片研發(fā)+產(chǎn)業(yè)化公司——芯潮澎湃,成功構(gòu)建出近20種不同種類、近千例腫瘤類器官和正常組織類器官,推出了自主開發(fā)的多款類器官培養(yǎng)基,建立了多癌種的腫瘤類器官(PDO)及腫瘤類器官異種移植模型(PDOX)體外—體內(nèi)藥效檢測體系。
當(dāng)下,芯潮澎湃的重心是抓緊建立完善類器官樣本庫,布局開發(fā)腫瘤類器官藥物篩選平臺、IPSC誘導(dǎo)的正常組織類器官藥物評價平臺等多項(xiàng)核心技術(shù)平臺。
郝艷鵬也坦言,從落地產(chǎn)業(yè)化到真正實(shí)現(xiàn)市場廣泛應(yīng)用,仍有很長一段路要走!俺杀靖甙菏侵萍s廣泛應(yīng)用的一大因素。對醫(yī)院、科研院所和創(chuàng)新藥企來說,新方式、新技術(shù)也需要一個接受過程!
“可以預(yù)見,隨著技術(shù)的更新迭代,相關(guān)評價標(biāo)準(zhǔn)將日趨完善,臨床應(yīng)用也將逐漸普及!焙缕G鵬認(rèn)為,通過推動企業(yè)作為創(chuàng)新主體與科研機(jī)構(gòu)良性互動,在臨床醫(yī)生、生物學(xué)家和工程師的跨學(xué)科努力下,這一新技術(shù)普遍惠及腫瘤患者或指日可待。
看好南京生物醫(yī)藥產(chǎn)業(yè)
孵化落地一批技術(shù)成果
截至目前,研究院已落地一批技術(shù)成果,孵化引進(jìn)企業(yè)40余家。2023年,研究院及孵化引進(jìn)企業(yè)實(shí)現(xiàn)銷售收入近7000萬元。
在東南大學(xué)附屬中大醫(yī)院,不少糖尿病患者就受益于研究院孵化企業(yè)誠鼎醫(yī)療的糖尿病診療照護(hù)O+O新模式。這一共同照護(hù)模式在全國已覆蓋250余家醫(yī)院與60余家社區(qū)衛(wèi)生服務(wù)中心,成功助力20余萬糖尿病及哮喘患者的健康管理,并與輕盈科研的臨床科研患者管理模式進(jìn)行了跨界融合,誠鼎醫(yī)療已獲得九安醫(yī)療戰(zhàn)略投資。
“它就像一個全天候全流程的健康管家,幫助患者記錄血糖數(shù)值、分析數(shù)據(jù)變化,提供健康教育資訊,也讓醫(yī)生能夠更加了解患者院內(nèi)院外情況!毖芯吭撼鞘锌偙O(jiān)孫雷介紹,糖尿病是一種與生活方式及行為密切相關(guān)的慢性代謝性疾病,患者的自我管理和行為改善十分關(guān)鍵。
觀測數(shù)據(jù)顯示,糖尿病患者在剛進(jìn)行管理時的糖化血紅達(dá)標(biāo)率僅有35%左右,如今則已達(dá)到76.24%。糖化血紅蛋白達(dá)標(biāo),意味著能有效延緩糖尿病并發(fā)癥的發(fā)生,提高糖尿病患者的生活質(zhì)量,同時也能夠減輕患者經(jīng)濟(jì)支出,在社會層面也可以減少醫(yī)保支出。
據(jù)介紹,研究院與中國醫(yī)學(xué)科學(xué)院相關(guān)研究所就類器官芯片的相關(guān)研發(fā)項(xiàng)目正在穩(wěn)步開展中。“不少技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化,都有賴于南京合理的產(chǎn)學(xué)研構(gòu)架,科技部門、醫(yī)院、研究所和醫(yī)藥企業(yè)對科技成果轉(zhuǎn)化的支持!睆埛浇癖硎,比如,研究院和很多在寧高校、創(chuàng)新藥企達(dá)成了戰(zhàn)略合作。作為新研機(jī)構(gòu),研究院多次在市級新研績效考核中獲評優(yōu)秀,獲得資金和政策支持。
在國外工作生活多年的張方今十分看好南京發(fā)展生物醫(yī)藥產(chǎn)業(yè)。她表示,接下來,研究院將持續(xù)利用平臺資源,引進(jìn)及孵化AI+生物醫(yī)療領(lǐng)域的優(yōu)質(zhì)項(xiàng)目,打造數(shù)字醫(yī)療+醫(yī)療創(chuàng)新研發(fā)的產(chǎn)業(yè)鏈布局,為南京生物醫(yī)藥產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展、建設(shè)具有全球影響力的產(chǎn)業(yè)科技創(chuàng)新中心主承載區(qū)貢獻(xiàn)力量。
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