眾所周知，從新藥發(fā)現(xiàn)，到臨床前研究試驗，再到臨床試驗，最后審批上市，造?；颊撸辽傩枰曜笥业臅r間。醫(yī)藥研發(fā)成本高、周期長、風險大的特點，讓許多投資機構對醫(yī)藥研發(fā)領域抱有極其嚴謹?shù)膽B(tài)度。

為什么研發(fā)新藥是場持久戰(zhàn)？

如果摘取現(xiàn)在許多醫(yī)藥企業(yè)在臨床前藥物篩選和研發(fā)期的一些片段，即可略見一二。

依照傳統(tǒng)，藥物臨床前研發(fā)會使用兩種模型，即2D細胞模型和動物模型?！昂唵蝸碚f，2D細胞模型就是在培養(yǎng)孔板上養(yǎng)一層細胞系的細胞；動物模型就是先培養(yǎng)患有某種疾病的試驗動物，再試藥?！?a target="_blank" href="http://www.fqxs.cn/tag/%e5%a4%a7%e6%a9%a1%e7%a7%91%e6%8a%80" title="View all posts in 大橡科技">大橡科技CEO周宇解釋道。

不難發(fā)現(xiàn)，一層細胞與立體的人體相比，過于簡單且仿生性差，這就導致了假陽性率高的測試結果。醫(yī)藥研發(fā)企業(yè)熬過了藥物篩選期，后面的動物實驗疾病建模則更加漫長。等到終于走到臨床試驗期，由于動物模型的技術局限性，會有超過90%的藥物在真實的人體環(huán)境中呈現(xiàn)出差異化的機理、毒性和療效，最終導致藥物研發(fā)的失敗，以及資金、時間的浪費。

傳統(tǒng)醫(yī)藥研發(fā)工具的諸多弊端，激發(fā)了創(chuàng)新工具——器官芯片的出現(xiàn)。

器官芯片，即在芯片上構建的器官生理微系統(tǒng)，包含活體細胞、組織界面、生物流體、機械力等器官微環(huán)境關鍵要素，體外重現(xiàn)器官結構和功能特征。周宇說：“作為一項體外生物模型創(chuàng)新技術，可以將器官芯片簡單概括為由芯片載體和器官模型兩部分構成。芯片載體即微流控器官芯片，內(nèi)置多個密集通道，構造出類似于人體細胞生長的‘微環(huán)境’。在‘微環(huán)境’中，通過對各種細胞進行搭建，培養(yǎng)構建出需要的器官形態(tài)和器官功能，最終實現(xiàn)提高藥物研發(fā)的效率、有效性、準確率，同時又能實現(xiàn)降低研發(fā)成本的目標?！?/p>

國產(chǎn)器官芯片呼之欲出

夢想很美好，現(xiàn)實卻很骨感。從對器官芯片的描述中不難看出，器官芯片是一項跨學科多領域技術。想要真正讓器官芯片由技術轉為成果，技術壁壘之高讓不少創(chuàng)業(yè)者望而卻步。“我記得在21世紀初的時候，社會上流行著‘21世紀是生物的世紀’這樣一句口號，從那時候開始，我就在持續(xù)關注著醫(yī)藥領域的發(fā)展方向。直到2016年，中共中央、國務院發(fā)布《健康中國2030規(guī)劃綱要》，在政策的驅動下，中國的醫(yī)藥企業(yè)投入新藥研發(fā)的研發(fā)基金開始呈現(xiàn)逐年上升的趨勢，中國將從藥物消費大國逐步發(fā)展成藥物消費和研發(fā)大國。那時我認為，生物的世紀可能真的要來了，是時候該做些改變了?！?/p>

2017年，周宇離開了工作多年的企業(yè)，投入創(chuàng)業(yè)懷抱，在2018年大橡科技成立時，團隊中的多數(shù)成員在器官芯片相關領域已深耕十余年。預計到明年3月或4月，大橡科技將發(fā)布三個器官芯片平臺和在此平臺上構建的病理模型。據(jù)周宇透露，在器官芯片的設計上，將兼顧高通量和仿生性。在模型構建方面，除了單器官，大橡科技可實現(xiàn)多器官共培養(yǎng)。“一些抗腫瘤藥物需要通過肝的代謝后才能對腫瘤產(chǎn)生作用，這時就需要在同一個芯片平臺上構建出一個肝的模型和一個腫瘤的模型，基本上模擬出人體藥物代謝以及藥效作用的過程。”

早在2000年，康奈爾大學的MikeShuler等人首次提出用人體不同器官的細胞在芯片上構建人體組織，模擬人體環(huán)境的設想；2007—2009年期間，中國科學院大連化學物理研究所的微流控芯片團隊完成一系列的細胞培養(yǎng)，包括多種細胞的共培養(yǎng)和三維細胞共培養(yǎng)工作，2009—2010年，他們又先后完成兔軟骨組織培養(yǎng)，以及帶有肝微粒體的藥物代謝等工作；2013年，科技部新藥重大專項課題“基于微流控芯片的新藥研究開發(fā)關鍵技術”啟動。

據(jù)資料顯示，全球器官芯片研發(fā)生產(chǎn)商也正在從肝臟、腎臟、血腦屏障、腫瘤等單器官芯片，甚至多器官串聯(lián)芯片等多角度開發(fā)器官芯片領域。目前，全世界每年都有幾億只動物被用于實驗室實驗。隨著未來研發(fā)的進步，器官芯片將在一定程度上取代傳統(tǒng)體外細胞學和動物活體實驗的市場，成為藥品臨床前研究最好的備選化合物評價模型，進而幫助制藥和化妝品等行業(yè)節(jié)省大量的研發(fā)費用，這將是一個百億美元級別的市場。

人類對AI的探索，是渴望機器可以像人類一樣思考。器官芯片的終極目標，是在體外構建一個完整的生物模型，替代人類“以身試藥”。但器官芯片近20年的發(fā)展史，相比AI來說還很“稚嫩”。但值得期待的是，也許“生物的世紀”真的要來了。

來源：MEMS