从芯片里“长”出器官你敢相信吗？

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从芯片里“长”出器官你敢相信吗？

早在 2016 年，人体器官芯片方面的生物医学技术就被达沃斯世界经济论坛评选为“十大新兴技术之一”，而且被认为是中国在生物医药领域需要攻克的关键核心技术。

“人体器官芯片”不是单一的科学成就，而是由诸如干细胞科学、生物材料工程、纳米加工技术等多个前沿技术交叉集成而成。这些芯片是一种在体外构建的高度复杂的器官微生理系统，可以模仿人体组织的各种功能。这样的设计不仅减少了对动物和人体实验的需求，而且能够更有效地筛选和评估潜在的新药，从而极大地加速了药物研发进程。

于2021年底在美国波士顿创立的耀速科技（Xellar Biosystems）， 是全球首家将类器官芯片、高内涵三维（3D）细胞成像、计算机视觉（CV）和人工智能（AI）技术融合应用于药物发现的“3D-Wet-AI”生物科技初创公司。

耀速科技 也快速受到了资本的关注，近期获得由鼎泰集团（TriApex） 领投，正轩投资、天图投资跟投，老股东君联资本与雅亿资本持续加注的亿元级人民币天使+轮融资；2022年8月，获得由君联资本、真格基金和雅亿资本投资的1000万美元天使轮融资。

此次融资将会帮助耀速科技更加聚焦于专病领域的临床前模型构建与AI药物筛选平台的开发，持续完善人才梯队建设，扩大芯片产能和测试通量，继续开发国际领先的前沿新技术，从而推动AI+类器官芯片的产业化应用，并最终推动新药研发。

耀速科技的创新之处在于将高通量器官芯片、细胞形态学、多组学分析方法与基于细胞形态学的AI技术相结合。通过大规模器官芯片生成细胞三维图像，并构建基因簇和化合物结构之间相互作用的复杂网络，从而提供更准确的疾病和药效评估模型，进一步结合AI技术快速地筛选出最具开发价值和潜力的候选药物。已与多家国际、国内知名制药企业建立了战略合作或业务合作关系。

2023年起，耀速科技作为唯一一家高通量器官芯片公司，参与由美国FDA、EPA以及十多家跨国药企共同发起的全球最广泛和最权威的OASIS Consortium，进行下一代临床前药物毒性预测工具开发合作项目与标准制定工作。该项目旨在利用基于细胞形态学的AI技术与多模态临床前模型（包括细胞系、动物细胞、动物模型、原代细胞和人体器官芯片等），共同开发更高效的下一代药物临床前安全性评价系统。

据了解，耀速科技“3D-Wet-AI”干湿结合的新药研发范式也获得了国际科技巨头的青睐。谷歌向耀速科技无偿提供了225万元的算力支持；英伟达则邀请耀速科技加入了其AI初创企业加速计划Inception Program。上述支持共同助力耀速科技数据库和计算平台的搭建和完善，进一步推动其在生物医药大数据和AI领域的研究和应用。

谢鑫认为，与AI结合后，器官芯片可以产生大量的生物数据，机器学习可以高效地处理这些数据，识别模式，进行预测，并从复杂的数据集中提取有用信息。同时，计算机视觉技术可以用于自动化地分析器官芯片中细胞的图像数据，比如细胞计数、形态学分析、追踪细胞运动等。

如此成就，与其优秀的团队构成密不可分。创始团队成员均已在器官芯片相关行业深耕近10年。坐拥学术界和产业界对器官芯片技术的双重视角，以及和FDA打交道的丰富经验。

公司联合创始人和CEO谢鑫博士在创立公司前，在器官移植领域全球头部创新医疗器械研发公司 TransMedics担任生物医学工程兼系统工程方向负责人，带领团队进行器官移植方向FDA三类医疗器械的研发工作，包括人体器官的体外治疗与再生等。在这之前，谢鑫在哈佛大学器官芯片领域最负盛名的实验室之一工程化生命系统实验室进行博士后的科研工作，主要方向为器官芯片，微尺度下的体外类生理环境的构建和生物传感器的开发。

临床前开发总监白海清博士在开发用于疾病建模和药物测试的基于人体器官芯片的模型方面有着丰富的经验。他在这些领域的工作已发表在许多顶级期刊上。他使用人体器官芯片进行药物再利用的工作已获得多项专利授权。白博士领导了首批使用人体器官芯片临床前数据提交IND的案例之一。白博士拥有中国科学技术大学的理学学士学位，罗切斯特大学的病理学博士学位，以及哈佛大学的博士后培训。

此外，麻省理工学院人工智能实验室（CSAIL）的Polina Golland教授是用计算机视觉分析细胞形态学方向的开创人，与在哈佛大学医学院从事器官芯片和再生工程领域研究的Y. Shrike Zhang教授均是公司的科学技术顾问。团队同时也保持着与哈佛大学Wyss研究所Donald Ingber教授的紧密合作。

器官芯片作为生命科学研究中的一项变革性技术，正受到越来越多的关注。根据行业研究机构预计到2027年全球器官芯片市场将以30%的复合年增长率快速增长。可以预计，随着制约器官芯片应用的核心技术的突破，器官芯片将使药物研发、个性化医疗等领域产生巨大的变化。

耀速科技董事长兼CEO谢鑫 表示：“本轮融资之后耀速会持续推动与国内国际监管机构的合作，同时聚焦专病领域，不断增强耀速类器官芯片的国际竞争力。立志实现在临床上造福更多患者，在经济上创造更大价值。”

投资人观点：

鼎泰集团CEO张雪峰表示 ：“耀速科技在器官芯片结合AI技术方面有深厚的技术积累及长远的布局，尤其是其聚焦于专病领域的临床前模型构建与AI药物筛选平台的开发，正是鼎泰集团寻找合作以实现互补协同的重要技术方向。鼎泰集团将进一步加深与耀速科技的研发合作，共同推进临床前多模态评价体系的完善，致力于促进器官芯片技术在监管科学研究中的深入应用，赋能更多新药研发和创新转化。”

天图投资合伙人魏国兴 表示：“在全球范围内，生物医药和消费品行业正经历着一场去动物化的历史性转变。在检验产品安全性方面一直缺乏有效的动物实验替代方法。耀速科技在生物医药大数据和人工智能领域国际领先的研究和应用具有高科技、高效能、高质量特征，将成为推动行业绿色发展的新质生产力，引领我们迈向一个更加环保、人道、且科技驱动的未来。”（本文首发于钛媒体APP，作者｜郭虹妘，编辑｜陶天宇）

开启个性化医疗时代，“器官芯片”了解一下

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随着AI技术的发展，“个性化医疗”在近年来频频被提起，“个性化”象征的“精准”“高效”“智慧”使其成为改变医疗行业现状的有效切入点。比如智能导诊与患者实现互动，智能监测设备帮助进行医疗服务的追踪和个性化定制等。那么，个性化医疗只能被AI医疗产品定义吗？恐怕不然。今天，智能相对论（aixdlun）就想跟大家聊聊另一层意义上的个性化医疗技术——“器官芯片”。

化整为零，真正的“个性化”医疗

说起个性化医疗，我们脑海中首先想到的就是基因医疗，也就是以个人基因组信息为基础，结合相关内环境信息，为病人量身设计出最佳治疗方案的一种定制医疗模式。

基因检测和治疗固然能为个性化医疗提供基础，目前也有通过基因检测发现癌症、糖尿病，进而采取精准医疗手段延缓病情的案例，但是，从基因医疗的发展进程来看，除少数疾病外，基因与疾病的关联性难以确定，比如“渐冻症”（ALS），数据显示，仅有少部分ALS与基因缺陷相关，而90%的散发性案例发病原因仍是未解之谜。

所以，将人体的整个基因程序列入个性化医疗的参考之列，其实是不太靠谱的。这时，器官芯片的出现给了人们新的参考指标。

“器官芯片”这个概念由来已久，在2016年就被达沃斯论坛列为“十大新兴技术”之一。根据中国科学院院刊的说法，器官芯片，指的是一种在芯片上构建的器官生理微系统，它以微流控芯片为核心,通过与细胞生物学、生物材料和工程学等多种方法相结合,可以在体外模拟构建包含有多种活体细胞、功能组织界面、生物流体和机械力刺激等复杂因素的组织器官微环境,，反映人体组织器官的主要结构和功能体征。

简单来说，就是在体外构建一个人体内生物学组织器官的简化版本，只保留器官功能和人体病理生物学的特征。“器官芯片”于个性化医疗的意义在于，将人体化整为零，把对“人体”精确的诊断改换成对“器官”的精确诊断，提供更有效、更有针对性的治疗。

通过利用患者来源干细胞，实现诱导多能干细胞来源器官模型的工程化构建，使个体化的疾病风险预测、药物药效评价、毒理评估和预后分析更加准确。目前，也有科学家利用特定病人的干细胞，构建功能性心脏组织，模拟累遗传性心脏病模型。

除了实现对人类的个性化医疗，器官芯片还有一个明显的好处，便是药物测试。 这一点，对动物试验的改变将是革命性的。

一直以来，人们都是通过动物来试药，暂且不论用动物做药物测试是否人道。从实验准确性的角度来讲，尽管动物与人类共享的基因比例高达99%，但剩下的1%，仍然会造成极大的变量，从而导致两个物种之间产生巨大的生理差异。同一种药物，在动物体内和人体内的反应可能是截然不同的。即便是极小的表达差异，也会随着药物研发进程的推进而被不断放大，最终导致整个项目的失败。

“器官芯片”因为更接近人体，能够更加有效地用于药物测试，10月11日，《科学进展》上就报告了一种在微流控芯片上制作神经元和肌肉组织的3D方法，借助这种芯片，科学家可以替“渐冻人”试新药。

仿真性、成本、连接……器官芯片要面临的问题

器官芯片的概念提出已久，产业化的进程却十分缓慢，探究其中原因，大致可以分为三点。

首先，即使是最先进的器官芯片，也无法完全代表活体器官的功能。 毕竟，所有的器官都不可能脱离机体单独存在。虽然化整为零具有建设性的意义，但整体大于部分，仅依靠器官芯片是无法复制疾病机体的，尤其是内分泌环境所导致一系列功能变化。

因此，我们必须考虑人体这个整体的关联性，在这方面，我们可以利用单个芯片组成一个高集成度的3D组织器官微流控芯片系统。大连理工大学的研究团队就研发出了这样的芯片系统，该芯片系统由多种模块自上而下依次叠加构成，集成了肠、血管、肝、肿瘤、心、肺、肌肉和肾等细胞或组织，并有“消化液”,“血液”和“尿液”贯穿其中。

如此，器官芯片就像一个积木，将所有的积木堆积起来，就能最大程度地打造一个“人体建筑”，还原人体内功能环境，并实现药物测试等作用。

其次，器官芯片仍是一个成长中的技术，产业链的不成熟将导致成本增加。 Oxford的CNBio公司用装有12个微型肝脏的芯片做药物的毒性试验，目前一个单元的价格是22000，单位是美元。事实上，这个价格比起动物试验已经低廉很多，要知道，做同样的试验,小鼠的价格为$50000美元。

但是，这所谓的“低廉”放在产业化进程中，依旧是要打上问号的。目前来看，器官芯片在科研上使用居多，而科研经费也足够支撑该类工具的使用，但我们对器官芯片更大的希冀是落地于普通人的医疗，如果器官芯片要走向产业化，仍需要控制成本。当然，随着产业链的完善，其优势会慢慢凸显出来，成本问题也会得到相应的解决。

在此之前，我们或许可以将3D打印技术作为器官芯片制作方法的重要补充。3D打印技术至少会在两个方面对器官芯片造成影响，一是芯片制备，二是生物打印。尤其在芯片制备上，3D打印已经能够制造出有很高分辨率，结构复杂的芯片，还具备制作周期短，单元操作简单、成本低廉的优点，哈佛大学Wyss生物工程研究所和哈佛JohnA.Paulson工程和应用科学院的研究人员就利用3D打印制造出了首个完整的带集成传感系统的器官芯片。

最后，微流控芯片普遍存在有一个问题，即宏观试样与微芯片的衔接不易。 目前，芯片上的进样多采用手工完成，效率低下，可靠性也较差，极容易影响细胞的活力，进而影响细胞进程和生物特征的实时检测，因此，我们还需要研发出更多的协助性产品，比如连续进样系统，保证在制备上做到自动化、微型化和集成化。

结论：

个性化医疗发展至今，已经积累了许多的技术成果。随着技术的不断发展，我们对“个性化”“精准”也提出了更多的要求，器官芯片之于人类的意义，在于人们可以真正地“对症下药”，而不去“损伤”其他的组织器官。随着人们研究的深入，器官芯片技术必将广泛应用于生命科学、医学、药学等领域的研究中，为个性化医疗带来更多可能。

【钛媒体作者：智能相对论；文 | 颜璇】

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