被纳入“国家战略”的类器官行业，发展到哪一步了？

类器官，顾名思义是人体真实器官及生理系统的模拟，是一种在体外培养而成的具备三维结构的微器官，因拥有类似于真实器官的复杂结构，并能部分模拟来源组织器官的生理功能，而加速应用于药物的临床研究领域。

因类器官可以在很大程度上模拟目标组织或器官的遗传特征等，因此在器官发育、精准医疗、再生医学、药物筛选等领域都有着广泛的应用前景。2013年，类器官被《科学》杂志评为年度十大技术。2018年初，类器官被《自然·方法》评为2017年生命科学领域年度技术。

那么，作为新药研发和临床之间的桥梁，类器官行业目前发展到哪一步了呢？

1 类器官发展历程

类器官的起源可以追溯到1907年，彼时44岁的贝克罗莱那大学教授Wilson发现，通过机械分离的海绵细胞可重新聚集并自组成为新的具有正常功能的海绵有机体，其研究结果于1910年发表，成为最早“类器官”的概念雏形。

此后，随着干细胞技术的飞速发展，类器官研究也迎来了关键契机。2009年，荷兰科学家Hans Clevers团队成功将Lgr5+肠道干细胞在体外培养成具有隐窝状和绒毛状上皮区域的三维结构，诞生首个小肠类器官。

2011年，由鼠胚胎干细胞培育而来的视网膜类器官被首次成功培育。2012年，由人多能干细胞发育而来的视网膜类器官成功培育。2013年，由人多能干细胞发育而来的脑类器官被成功培育。2014年，前列腺、肺类器官被成功培育。此后，乳腺、输卵管、海马体类器官等均被成功培育。类器官以迅猛的态势成为研究热点。

2 类器官的应用和优势

目前，全球有超过7000种罕见病没有治疗方法，其中只有约400种正在进行研究，很大原因就是缺乏模拟这些疾病的动物模型，肿瘤、心血管等重大疾病也面临类似窘境。另外，受到地缘政治、疫情、资本涌入等因素波及，实验动物的价格在近年连年攀升。如食蟹猴，从2017年到2022年9月，其价格从不到1.5万元涨到了18万余元。

据统计，2021年开发一款新药的平均成本高达约20亿美元，进入临床开发阶段的新药失败率近90%。如果说有一项技术有望将新药研发带入“低风险、低投入、高回报”时代，那么“类器官”或将是其中之一。

类器官可以在临床实验前更充分的进行效价评估，将不合适的药物排除，从而提升药物研发成功率，降低后期药物开发成本且不伤害动物。此外，类器官联合近年来快速发展的AI技术，也可以使药物筛选更高效、精准。

类器官在新药研发中的作用（来源：参考1）

与传统的二维培养模型相比，类器官具有更接近生理细胞的组成和行为、更稳定的基因组，以及更适合于生物转染和高通量筛选等优势。与动物模型相比，类器官可降低实验复杂性，适合实时成像技术，成本低，且能应用于研究人类发育和疾病的各个方面，这些都是用模拟动物所不能替代的。

类器官的诸多优势（图源：Nature Reviews Cancer）

3 政策开路，国内外药企争相布局

鉴于类器官巨大的应用前景，各国纷纷出台鼓励政策。2012年，NIH、FDA和美国国防部高级研究计划局（DARPA）投入了7500万美元联合发起“Organs-on-chips”挑战项目，首次把类器官相关技术上升到国家战略层面。目前类器官技术行业头部公司集中于北美与欧洲，布局较早的企业如下。 

国外布局类器官的公司（根据公开资料整理）

除了布局较早的头部公司外，2015年后，国际药企也纷纷入局类器官行业，默克、诺华、辉瑞、强生、阿斯利康等全球顶尖药企或投资类器官初创企业、或与类器官行业公司合作共同开发药物。默克已重点建立了类器官探索性创新平台，融合前端技术路径和终端应用场景协同创新；而诺华正在用类器官模型测试其中枢神经系统药物的有效性；辉瑞则利用肠道类器官测试其药物临床试验的安全性；强生则利用肠道类器官进行化合物的筛选，正在排除那些有潜在肠道毒性的化合物等。

我国于2021年也相继出台一系列政策来系统性推进类器官技术的发展。2021年1月，国家科技部下发《关于对“十四五”国家重点研发计划6个重点专项2021年度项目申报指南征求意见的通知》，把“基于类器官的恶性肿瘤疾病模型”列为“十四五”国家重点研发计划中首批启动重点专项任务。

另外，“十四五”国家重点研发计划中重点指出，类器官作为一项重大的技术突破被用于疾病模型的建立中，且可用于研究病理状态下干细胞变异、异质性及其发生机理，挖掘疾病诊疗的新靶标，探索诊疗新策略。类器官技术在未来将有非常大的应用价值和发展前景。

2021年11月，中国CDE首次将类器官列入基因治疗及细胞治疗的验证指南基因治疗产品非临床药理学研究。2022年7月，中国首个类器官指导肿瘤精准药物治疗的专家共识面世。在政策的推动下，国内涌现出一批积极布局的企业。

产业端，科途医学、创芯国际、丹望医疗、霍德生物、重庆普罗布诺等纷纷入局。另外，药明康德、恒瑞医药、百济神州等将类器官技术应用到新药研发中。其中科途医学则在类器官领域深度布局，包括上游试剂耗材研发生产、疾病模型与数据库、药物发现和转化医学CRO服务。其专注肿瘤类器官功能性检测技术的研发和成果转化，缩短肿瘤新药研发周期。

国内布局类器官的公司（根据公开资料整理）

据《2021-2025年全球类器官行业深度市场调研及重点区域研究报告》显示，2020年，全球类器官市场规模在5亿美元左右，随着医疗技术进步，类器官市场规模将进一步扩张，预计2021-2026年，全球类器官市场规模将保持以18.2%的年均复合增长率增长。

目前，随着国内外政策支持，药企开始重视和看好类器官技术的实际应用价值。随着创新药的持续蓬勃发展，细胞治疗、mRNA 等新疗法的不断涌现，传统的药物评价模型可能不再适用，也为新模型和新技术的发展提供了更多的机会。当然，类器官也有局限性需要克服，如不能完全代表体内组织器官、很难模拟组织器官间的互作，许多类型类器官的培养还不成熟等。但这并不影响其未来的非凡价值。

在全球范围内，类器官已经显示出其强大的发展潜力，国外已经形成一定的市场竞争格局，但国内还未真正形成竞争市场。未来，谁将在技术上取得突破，并开发出更复杂、更仿生的人源化模型，谁就有可能率先占领技术高地。

参考：1.Jarno Drost, et al. Organoids in cancer research, Nature Reviews Cancer(2018).2.Organoids making their US clinical debut with CIDP drug. Retrieved August 4, 2022, from https://www.bioworld.com/articles/520516-organoids-making-their-us-clinical-debut-with-cidp-drug?v=preview.

3.Researchers create 3-D model for rare neuromuscular disorders, setting stage for clinical trial. Retrieved August 4, 2022, from https://www.nih.gov/news-events/news-releases/researchers-create-3-d-model-rare-neuromuscular-disorders-setting-stage-clinical-trial.

4.周永杰，石毓君.类器官研究进展及展望. 中国普外基础与临床杂志, 2022, 29(6): 716-718. doi:10.7507/1007-9424.202205011.

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