醫療器械創新網
“只有一個記憶卡大小的人體器官微縮模型，可以使研究人員用前所未有的方式檢驗生物機制和行為、檢驗過程、控制過程，為醫學和藥物制造帶來徹底的變革。”2016年世界達沃斯經濟論壇上，器官芯片被評為十大新興技術之一，成為與區塊鏈、納米傳感器、石墨烯等新興技術并列的十大創新技術。于生物醫藥領域而言，器官芯片將極有可能成為又一顛覆性前沿技術，為生物醫藥研發難題提供解決方案。
?
器官芯片應運而生。麥姆斯咨詢研究分析，器官芯片有潛力為生理相關的體外藥物測試提供更好的試驗預測。每年可節省數億美元的開發成本，縮短藥物開發時間，并能避免由于2D細胞培養和動物實驗等替代模型缺乏預測性而導致的失敗。
?
生物組織工程和微流控技術的結合，使三維人體器官生理微系統，如活體細胞、組織界面、生物流體、機械力等器官“微環境”關鍵要素得以在這一塊方寸之間的器官芯片上構建。人類器官結構和功能特征也由此實現在人體外的重現。
?
基于這塊芯片，呼吸的“肺”、跳動的“心臟”、流動的“血管”……開始剝離開與人類具有種屬差異的動物體獨立于人體外而存在。器官芯片將為實驗精準度以及研發進程帶來大幅提升。
?
事實上當2010年器官芯片的概念剛傳入國內，大橡科技核心人員便開始對這一領域進行研究學習。十多年的研究經歷，使得其核心人員兼具微流控芯片技術及細胞組織工程學的專業見解。其中，大橡科技CTO肖榮榮研究內容便橫跨生物技術、微流控芯片、生物組織工程、分子生物學在內的多個專業領域。
?
核心技術的研發能力成為了大橡科技得以在仍處于萌芽期的器官芯片市場中，成為佼佼者的一大原因。
?
目前，大橡科技已研發出三款器官芯片平臺，并在此基礎上構建了腫瘤、肝、血腦屏障、肝-腫瘤、血腦屏障-腫瘤等多種器官芯片模型，實現了細胞從2D維度向3D維度的跨越。
?
可能與不可能：器官芯片的前世今生
2004年，全球第一篇關于器官芯片的研究文章發表，提出了這一概念。2010年，在中美兩國器官芯片研究仍基本處于同一起跑線時，美國政府開始有組織、系統性的支持器官芯片研究及后續產業化，對器官芯片研發投入了大量資源。
?
盡管中國的科研機構在2010年前后也開始投入更多精力研究器官芯片技術，科技部也在2013年推出器官芯片重大專項。但器官芯片行業在國內整體仍缺乏資金和政府系統性組織的支持，停留在科研層面，多是科研性文章產出，產業應用極少，行業發展相對落后。
?
相較于國內以動物模型使用為主的新藥臨床前試驗，歐美藥企由于對試驗精準度、研發回報率的追求，使其持續加大在器官芯片研究使用上的投入。器官芯片已逐漸成為其減少動物實驗、推動新藥研發的重要工具。
?
過去，國內藥企以研制仿制藥為主，對臨床前試驗數據要求不高，導致國內器官芯片應用場景較為缺乏。2017年起，中國創新藥產業政策支持力度加大，多項政策的發布，使國內創新藥研發邁入黃金期，自主可控的生物醫藥研發成為國家戰略性發展需求。
?
多年在行業內的沉淀，使大橡科技敏銳的察覺到了這一市場痛點，選擇在器官芯片領域作出深入的布局，聚集了一批通識微流控、醫學組織工程、細胞生物學、藥理學、病理學等學科“專才”，用核心研發能力打破了不可能，推出國內首款商用器官芯片平臺IBAC S1、IBAC M1、IBAC M2及其他器官芯片模型。以降低新藥研發成本、縮短新藥研發周期、降低新藥研發的失敗幾率。
?
IBAC S：科研福音
針對科研用戶，大橡科技專門研發了片IBAC S系列器官芯片。這一類芯片為3D單器官芯，相較于市場上低吸附U型培養板，該類芯片大小孔嵌套設計使每一小孔僅需1-10μL凝膠。防蒸發設計更是解決了試驗邊緣效應的問題，降低了新藥研發產品用量。其96孔的設計，則使試驗能夠進行高通量藥物篩選。
?
同時，該器官芯片擁有對細胞微環境極強的仿生能力，能夠適用基于各類水凝膠的細胞3D培養。其與高內涵儀器兼容，成像試驗可精準定位。超薄光學透明玻璃底板，則為更高質量的成像打下基礎。在器官芯片的材料上，大橡科技選用黑色材料解決了熒光信號串擾問題。
?
目前，大橡科技已應用IBAC S1/SR1構建了3D腫瘤模型、3D PHH肝毒模型，并完成了類器官培養、血管生成等實驗。
?
?IBAC S1
IBAC M1：以多器官芯片構建具屏障功能器官模型
IBAC M系列主打多器官芯片，IBAC M1這一款屏障類器官芯片平臺，能夠通過重力作用驅動流體流動，實現高通量、無泵、連續恒定灌流。該款器官芯片不僅具有IBAC S系列功能，還能夠與商品化跨膜電阻測量儀兼容，快速、實時監測屏障。
基于IBAC M1可構建各種具有屏障功能的單器官模型，如血腦屏障、腸、腎、肺等，也可以構建具有屏障功能的多器官共培養模型，如BBB-腫瘤模型，腸-腦模型等。
?
IBAC M1
IBAC M2：以耦合型設計打造易用研發工具
IBAC M2是大橡科技研發生產的耦合型多器官芯片，其上下耦合型芯片設計，使該芯片可以實現靈活組裝和拆卸。上層芯片十字形設計，可以實現3D器官的微量、高效固定。下層芯片的通道設計，使換液和加藥無需拆卸芯片，更為簡便易用。基于IBAC M2，可構建非屏障功能的多器官共培養模型，如肝-腫瘤模型等。
?
IBAC M2
?
大橡科技三款產品的問世，滿足了藥物研發所需多維度要求，也補足了國內器官芯片商用的市場空白，緩解了國外相關公司對中國技術“卡位”的潛在風險，為國內藥企新藥研發提供了更有競爭力的創新技術和平臺。國產器官芯片問世對推進國內生物醫藥行業新藥研發進程具有重要意義。
?
未來可期：多類別器官芯片賦能新藥研發
眾所周知，從概念設計到產品上市，創新藥的研發周期甚至可能是一場長達10余年的長跑。但在這場漫長的奔襲中，新藥研發的回報率是廣受生物制藥公司關注的重要一環。
據德勤研究報告顯示，2019年大型生物制藥公司新藥研發回報率水平已至9年新低，僅為1.9%。對于制藥公司而言，高強度的研發投入未必能夠帶來較高的回報。
?
“我們希望用器官芯片技術構建一個健康的世界，賦能新藥研發以及個體化精準用藥。通過降低藥物研發周期成本及研發失敗幾率，最終造福患者。”大橡科技創始人周宇告訴動脈網。正是這樣一顆初心，使大橡科技敢于邁入這一新興領域，為新藥研發提供更多解決方案。
?
“器官芯片”、“類器官芯片”是大橡科技目前所擁有的兩項核心技術，目前大橡科技正在針對“一站式流控培養系統”進行持續研究。
?
?“仿生性確實能夠提高試驗精準度，但一味的追求只會使器官芯片操作難度增大、通量降低，顯得華而不實。我們要解決這個問題，找到平衡點。”周宇說道。不同于海外器官芯片技術，大橡科技所產器官芯片并不一味追求仿生性，而是不斷尋找仿生與通量之間的平衡點，使器官芯片效用最大化。大橡科技針對藥企的研發需求，提供高仿生、微量、高通量、高效的器官芯片產品。
大橡科技器官芯片技術主要特點
?
同時，大橡科技利用類器官和器官芯片的技術優勢，形成類器官芯片平臺，通過提高器官芯片技術中心細胞來源層面的仿生性，實現類器官與器官芯片技術優勢互補。其中，類器官芯片平臺具有以下優勢：
?
1.流體通道設計，解決傳統靜態培養方式中營養代謝障礙問題和力生物學信號模擬，提高類器官培養成功率。
2.芯片小型化，節省類器官和耗材的成本。
3.微小培養體系中分泌因子更易累計達到較高濃度，以實現少量樣本培養、降低培養周期并提高試驗效率。
4.芯片采用非PDMS材料，減少小分子藥物的非特異性吸附。
5.穩定性及重現性，減少尺寸、結構、功能以及基因表達之間的差異。
6.芯片易用性設計，降低操作難度以及人為操作引入的結果變異。
7.實現從類器官培養到高通量藥敏測試的一站式芯片解決方案。
?
目前，大橡科技聚焦于腫瘤、肝、屏障類器官芯片的研發。
?
同時，大橡科技將以三個器官芯片平臺為基礎，進一步擴展腸道、腎臟、肺臟、非酒精性肝炎等相關的病理、生理模型以及創新的類器官芯片模型（目前已構建腫瘤、肝、血腦屏障、肝-腫瘤、血腦屏障-腫瘤等多種病生理模型）。
?
腫瘤模型-IBAC Tumor
?
大橡科技器官芯片沿人類疾病演進方向，針對醫學界尚未攻克或難以攻克的人體疾病所需體外模型進行相關研究。此次推出的產品，可以說為公司后續產品研發提供了更多數據與經驗，使公司有能力產出兼顧仿生與通量特性、滿足藥物研發需求的器官芯片模型，并成為“臨床0期”的標準化技術工具和平臺。
?
盡管未來器官芯片發展過程中還將面臨許多需要解決的問題，譬如在仿生的生理模型的基礎上，如何更好的實現病理模型的構建？如何真正實現多器官連接和互作，使其具有接近人體系統生物學的功能？產品的標準化、易用性、重現性等等，但大橡科技顯然已經打開了國產器官芯片這扇大門。
?
未來，大橡科技還將繼續探索器官芯片的更多可能性，用數字化手段再現生命和疾病過程，在實現精準醫療的同時，提高新藥研發的效率和成功率，降低新藥研發的成本。
