首页
时事
民生
政务
教育
文化
科技
财富
体娱
健康
情感
更多
旅行
百科
职场
楼市
企业
乐活
学术
汽车
时尚
创业
美食
幽默
美体
文摘
目标替代动物的器官芯片,走到哪里了?
健康
2024-10-13 08:03
重庆
器官芯片的上次“突飞猛进”大约是在两年前。2022年,FDA动作频繁:器官芯片在内的数据被首次用于FDA新药申请;在FDA和药企、Biotech公司推动下,从参议院到众议院,美国国会终于将对动物试验的非强制性写进法案。伴随着FDA的几个大动作,市场情绪一步步高涨。2022年前后也是国内器官芯片开始崭露头角的时候,数家器官芯片公司获得融资。
两年过去,随着AI浪潮的再次兴起,器官芯片的发展出现了巨大的变化,最大的变革之一是AI和机器学习的引入。AI被用于分析这些系统产生的海量数据、优化芯片设计、预测细胞行为,并模拟复杂的生物学相互作用。制药行业在药物开发过程中对器官芯片模型的信任度有所提升,扩大了合作尝试范围。
全球范围来看,器官芯片越来越像“TechBio”,而不再是单纯意义上的“生物技术”。
AI已是必选项
AI技术的引入极大提高了器官芯片技术的精准度和效率。AI能够处理从器官芯片中获得的大量生物数据,识别复杂的生物反应模式。
器官芯片产生的数据复杂而多样,包括细胞活性、代谢物水平和电生理信号等。人工智能,尤其是深度学习算法,能够有效处理这些多维度的数据。AI可以识别出人类难以察觉的微妙模式,比如细胞行为的细微变化。它还能将不同类型的数据,如基因表达、蛋白质水平和代谢物浓度等整合分析,从而得出全面的结论。
此外,AI在异常检测方面表现出色,能够识别出与正常状态偏离的数据点,这可能预示着疾病的早期迹象或药物的副作用。通过这种全面而深入的数据分析,AI为研究人员提供了前所未有的洞察力,使他们能够更好地理解复杂的生物系统。
利用机器学习算法,研究人员可以建立复杂的预测模型。这些模型能够基于历史数据预测新药物在器官芯片上的可能反应,大大加速了药物开发过程。同时,这些模型还可以模拟疾病在器官芯片中的发展过程,预测不同阶段的生物标志物变化。更重要的是,AI模型能够预测药物或环境因素的长期影响,克服了器官芯片实验在时间上的限制。
AI系统能够24小时不间断地监控器官芯片,这一能力极大地提高了实验的精确度和可靠性。它可以同时监控多个生理指标,如pH值、氧气浓度、细胞形态等。当检测到任何异常时,系统会立即发出警报,使研究人员能够及时干预。更先进的AI系统甚至可以根据监控数据自动调整实验条件,以维持最佳状态,使得长期、复杂的实验变得更加可行和可靠。根据细胞需求,AI能够动态调整培养基组分和供应速率,确保细胞在最佳状态下生长。
此外,AI还可以模拟各种体内刺激,如机械力和电信号,用于研究器官对这些刺激的反应。这种高度自动化和智能化的控制不仅提高了实验的精确度和可重复性,还使得长期、复杂的实验变得更加可行。
例如,耀速科技的AI算法能够自动分析图像数据,精确预测药物对器官的作用效果,极大缩短了药物开发的周期,并提高了实验结果的可靠性。
耀速科技通过基于细胞形态学AI技术的不断创新,提出了一系列在计算机视觉和图像分析领域的应用成果,并在顶级会议如CVPR(计算机视觉与模式识别会议)、ECCV(欧洲计算机视觉会议)和SBI2(国际生物影像与光学学会)上发表了相关研究成果。这些研究展示了如何使用AI技术进行高通量药物筛选和器官功能模拟,使得在芯片上进行大规模自动化分析成为可能。
然后,器官芯片技术生成的数据类型繁多且极为复杂,包括时间序列数据、空间数据和多模态数据等。这些数据的异质性和复杂性给AI算法带来了巨大挑战。在处理这些数据时,AI系统需要进行复杂的预处理和分析,以确保能够准确捕捉和解读数据中蕴含的生物学信息。例如,时间序列数据可能反映细胞随时间的动态变化,而空间数据则可能揭示细胞间的相互作用。AI算法必须能够整合这些不同类型的数据,从中提取有意义的模式和洞见。
另外AI模型,尤其是深度学习模型,常常被视为"黑箱",其决策过程难以理解和解释。这在生物医学领域尤其成问题,因为研究人员需要充分理解模型的决策依据,以确保其结果具有生物学意义和可解释性。因此,开发可解释的AI模型成为了一个关键挑战。研究人员需要设计能够提供清晰决策路径的AI系统,使科学家能够理解模型是如何得出特定结论的,从而增强对AI辅助研究结果的信任度。
将AI技术与器官芯片系统有效整合需要生物医学工程师、计算机科学家和临床医生之间的密切合作。这种跨学科合作不仅需要在技术层面上实现突破,还需要在方法论和专业语言上达成共识。例如,计算机科学家需要深入理解生物学过程,而生物学家则需要掌握AI的基本原理。这种跨领域的知识交流和融合是一个持续的过程,需要建立有效的沟通机制和协作平台。此外,还需要开发专门的工具和框架,以促进不同学科背景的专家之间的有效合作,确保AI技术能够真正服务于生物医学研究的需求。
国内外差距或已加大
美国器官芯片研究第Ⅰ期可追溯至2012年,开发最基础的芯片与类器官和细胞;第Ⅱ期研究从2015年开始,将芯片与细胞结合在一起,并与包括葛兰素史克在内的40家药厂发起药物测试合作;第Ⅲ期研究自2017年开始,构建了多种疾病模型,并用药物对疾病模型进行筛选,到2022年第Ⅲ期研究接近尾声。
虽然国内器官芯片行业起步较晚,但是经历了快速发展期。尤其是在2022年下半年,生物科技赛道整体过冬,但多家器官芯片公司接连获得融资,甚至国内也开始有公司牵头制定类器官模型与器官芯片的各项标准。
然而,2023年至2024年来看,国际范围内器官芯片行业的发展进入了新阶段。一方面,欧美器官芯片公司的融资额大增,如老牌类器官与器官芯片公司CN Bio获得2100万美元融资,器官芯片新秀Quris则一举获得2800万美元融资,后者开发的AI驱动"患者芯片"平台是药物开发领域的重大创新,该平台结合人工智能和器官芯片技术,在芯片上模拟个体患者对药物的反应。
而另一家新兴器官芯片公司Vivodyne则是种子轮就一举融资3800万美元。Vivodyne的技术平台能够在数千个功能性人类组织上进行高通量药物测试,并利用AI进行数据分析。且Vivodyne可测试从小分子到先进生物制剂的各种疗法,包括mRNA纳米颗粒和细胞疗法等前沿治疗方式。
另一方面,MNC和欧美器官芯片公司的合作也有所增加。
强生公司深化了与CN Bio Innovations的合作。这项合作主要聚焦于肝脏芯片模型,旨在提高药物诱导肝损伤的预测能力。两家公司一直致力于减少临床前失败,利用与人体相关的器官芯片模型来增强药物代谢研究。
阿斯利康扩大了与Emulate的合作伙伴关系。合作重点是使用Emulate的肝脏和肺部芯片模型进行药物安全测试。这项合作旨在早期解决药物毒性问题。
默克与Hesperos合作,使用多器官平台进行癌症药物测试。这些模型提供了更准确的模拟微环境,使默克能够测试新型癌症疗法的有效性和毒性。值得一提的是,默克重注的的未来新药研发三大关键技术中其中一项就是类器官与器官芯片,另外两项是AI与实验室自动化。
罗氏作为首先尝试类器官与器官芯片的MNC之一,近年来在器官芯片技术领域持续发力,主要聚焦于心脏和肿瘤学应用。例如罗氏与TARA Biosystems合作,利用其"心脏芯片"模型评估药物的心脏毒性。罗氏的类器官研究院也从两年前的50人扩充到了近200位研发人员。
此外赛诺菲、GSK、辉瑞,诺和诺德等等MNC全部都在药物研发中使用类器官与器官芯片技术。此外,FDA联合成立了OASIS Consortium合作组织,其中包括了17家跨国药企和耀速科技在内的8家生物科技公司,共同开发基于AI,多组学,和包括器官芯片在内的多模态的下一代药物肝毒性的评价工具和标准的制定工作。
相比之下,国内近两年器官芯片融资规模较小,使得对这种原创性技术开发的投入相对匮乏。
“充足的资本支持是创业公司进行长期技术研发的必要条件,能够避免被迫陷入追求短期利益的困境。国内较多类器官和器官芯片企业的重心近两年转向销售试剂等相对容易获取收益的领域。这种转变在一定程度上反映了当前融资困难的现实。”有相关行业从业者向动脉网表示。
此外,从MNC的多项合作可以看出,欧美市场的器官芯片技术主要应用于新药研发领域,这反映了其较高的技术水平和制药企业的具体需求。相比之下,国内市场则更多地将类器官技术用于药物敏感性测试等相对成熟的业务领域。
但是国内也不乏先行者,目前已有几款使用器官芯片数据的新药获批进入临床试验。
例如恒瑞医药委托东南大学苏州医疗器械研究院、江苏艾玮得生物科技有限公司开展体外筛选工作,使用人体心脏器官芯片在8个多月的时间内成功筛选了数百种化合物,筛选出的HRS-1893获国家药监局批准进入临床研究。
以及齐鲁制药开发的双特异性抗体肿瘤I类新药注射用QLF3108获得临床许可,目标适应症为晚期实体瘤。在其研发过程中,北京大橡科技有限公司利用自主研发的IBAC O2芯片,构建肿瘤类器官免疫共培养模型,高度还原人体肿瘤免疫微环境,并对QLF3108进行了药效评价,为药物的研发和评估提供了更为有效的方法。
整体来看,未来3至5年预计将出现更多基于器官芯片技术的IND和实际应用案例,特别是在药物安全性评价领域。随着FDA的合作项目接近完成,行业标准和监管准入流程将趋向更加规范化和统一化,为技术应用提供清晰指引。在技术应用方面,基于高通量器官芯片筛选的药物重新定位研究可能会取得突破性进展。
所以,理性看待,非动物技术仍处于初级阶段,仍要依赖传统的手段推动非临床研究的开展。此外,大家也都在积极拥抱创新,希望未来能够通过临床数据及动物数据,更好的去验证非动物技术的可靠性。近两年,器官芯片技术与细胞治疗和肿瘤免疫学的结合将加速相关疗法的市场化进程,为更多创新治疗方案的开发提供有力支持。
*封面图片来源:123rf
如果您认同文章中的观点、信息,或想进一步讨论,请
与我们联系
;也可加入
动脉网行业社群
,结交更多志同道合的好友。
近
期
推
荐
声明:动脉网所刊载内容之知识产权为动脉网及相关权利人专属所有或持有。未经许可,禁止进行转载、摘编、复制及建立镜像等任何使用。
动脉网,未来医疗服务平台
http://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MjM5MTMyMDg0Ng==&mid=2650649430&idx=1&sn=4283447ec3d623d2cc8af4196de7326d
动脉网
动脉网(www.vbdata.cn)聚焦于技术驱动下生命健康领域产业创新和变革的报道与研究。
最新文章
1年期CGM获批,2年期又接着来,行业要变天?
“产城融合”新答案!千亿医疗健康产业规划落子上海嘉定“联影小镇”
学习困难门诊爆满,这家线上心理公司悄然大举进军线下
引领重组胶原蛋白抗老应用!巨子生物再度亮相AMWC,获瞩目关注
聆数医疗:“AI+机器人技术驱动”,打造心脑血管智能超声早筛新模式
疯狂卷低价,成不了口腔行业的出路
多项全球首创!康沣生物牵手波士顿科学和广州呼研院,持续发力呼吸介入领域
腔镜机器人即将获证,唯精医疗加速市场布局
InnoPCV首例患者给药顺利完成,因诺纬克生物快速推进个性化肿瘤mRNA疫苗临床开发
【首发】强联智创®成功斩获亿元D+轮融资,加速推动医药健康产业高质量发展
【首发】iPS衍生神经细胞药企士泽生物完成逾亿元B1轮市场化融资,2年完成3亿元融资
【首发】肆芃科技完成近亿元Pre-A轮融资,加速打造负碳生物智造平台
可防新冠甲流?鼻喷防护能否阻断呼吸道传染病?
开发芯片热控合成DNA技术,这家企业凭此融了5亿
复星、华东跑步进场,这个被低估的百亿市场即将迎来激战?
阳光诺和CRO项目专场—针剂及经皮递送、口服给药等项目寻找有研发需求企业【供需资源对接专场】
【2024医疗人工智能报告】生成式AI爆发,医疗AI走到新的十字路口
专访Jinfiniti创始人佘金雄:打造检测干预闭环,6年成为全球抗衰先锋
服务超400家器械客户、远销全球20国,鑫泽源开创“内窥镜+微创领域”供应链整合新局
医疗大模型已过百款,谁能最早盈利?
华山医院成果转化—镜像疗法、可视化胃管装置等项目寻找投资方推动落地【供需资源对接专场】
深耕20年,1.1类新药TP21已进入3期临床,索普兴大将推出新一代肝癌铂类药物
【首发】平方和完成数亿元B轮融资,用智能制造赋能医疗器械与医药生产
科医人M22国产,医美光电市场大变局?
今晚直播:震撼来袭!中国首款外周约束型药物球囊matrix super PTX®【巴泰医疗 | 动脉新品鉴第102期】
出海加速,“掘金”中东—Arab Health 2025商务考察与参展计划,全面探索中东市场潜力
独创低能量双相方波除颤技术,瑞新康达设计出国内唯一获批的首次除颤能量120焦耳的AED
医美器械合规转型中,这家CRO机构如何赢得行业口碑?
【首发】丹诺医药宣布逾3亿人民币E轮融资,加速推进核心新药产品后期临床开发和商业化
全球首款上市在即、BD金额刷新,这一赛道的新爆点来了?
多项产品国产唯一,精微视达为国产细胞级内窥镜塑造了一个标杆【2024CMEF】
上海首证!这家外骨骼康复机器人重燃下肢障碍患者行走希望
专访弼领生物:XDC研发热潮下,如何做原创性纳米偶联药物?
专访惟亚德生物:调控肿瘤微环境代谢和炎症,重组溶瘤腺病毒剑指“无药可治”的实体瘤
用细胞重编程技术对抗衰老、核心管线即将推进临床,这家企业的抗衰疗法获FDA肯定
君实、康方新药获批,如何冲击外资超100%的增长
听损人士的福音!博音听力秦风、汉韵、铂茵系列助听器震撼上市
“动脉出海目的地直播” 探索北美!看中国科研医疗仪器企业如何勇闯“第一”市场
糖岭生物首创基于二糖连接子的ADC糖定点偶联技术,推动抗体偶联药物发展创新
【首发】桐树基因完成D轮融资,推动癌症治疗进入精准医疗新时代
【首发】睿健医药完成超亿元B轮融资,加速国际化进程
目标替代动物的器官芯片,走到哪里了?
毕井泉:我国仿制药的历史和未来,防止把一致性评价变成“一次性评价”
理解医学,成就“卓越”|领航计划第三期成员招募开启
NMN纯度稳定在99.9%,产品畅销欧美、东亚、日本,诺云生物用合成生物学探寻抗衰奥秘
产品获批CE!ViaLase为全球患者提供首款青光眼飞秒激光器
又一款无创血糖仪获批!苹果、谷歌眼馋的市场,要被中国公司攻破了?
李嘉诚“闪现”称赞的高强度聚焦超声技术,原来中国25年前已经进入临床
正在报名!首期火爆的生物制造中试平台培训第二期正式启动,先到先得!
自研AI-PASA算法,奇焕智航如何将医药知识产权筛选的成本与时间减少90%
分类
时事
民生
政务
教育
文化
科技
财富
体娱
健康
情感
旅行
百科
职场
楼市
企业
乐活
学术
汽车
时尚
创业
美食
幽默
美体
文摘
原创标签
时事
社会
财经
军事
教育
体育
科技
汽车
科学
房产
搞笑
综艺
明星
音乐
动漫
游戏
时尚
健康
旅游
美食
生活
摄影
宠物
职场
育儿
情感
小说
曲艺
文化
历史
三农
文学
娱乐
电影
视频
图片
新闻
宗教
电视剧
纪录片
广告创意
壁纸头像
心灵鸡汤
星座命理
教育培训
艺术文化
金融财经
健康医疗
美妆时尚
餐饮美食
母婴育儿
社会新闻
工业农业
时事政治
星座占卜
幽默笑话
独立短篇
连载作品
文化历史
科技互联网
发布位置
广东
北京
山东
江苏
河南
浙江
山西
福建
河北
上海
四川
陕西
湖南
安徽
湖北
内蒙古
江西
云南
广西
甘肃
辽宁
黑龙江
贵州
新疆
重庆
吉林
天津
海南
青海
宁夏
西藏
香港
澳门
台湾
美国
加拿大
澳大利亚
日本
新加坡
英国
西班牙
新西兰
韩国
泰国
法国
德国
意大利
缅甸
菲律宾
马来西亚
越南
荷兰
柬埔寨
俄罗斯
巴西
智利
卢森堡
芬兰
瑞典
比利时
瑞士
土耳其
斐济
挪威
朝鲜
尼日利亚
阿根廷
匈牙利
爱尔兰
印度
老挝
葡萄牙
乌克兰
印度尼西亚
哈萨克斯坦
塔吉克斯坦
希腊
南非
蒙古
奥地利
肯尼亚
加纳
丹麦
津巴布韦
埃及
坦桑尼亚
捷克
阿联酋
安哥拉