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动物实验替代的风口之下,一文解释类器官行业最受关注的两大问题

类器官未来能在多大程度上替代动物模型,现在已经走到了哪一步?如何建立达到工业化标准的类器官行业标准,以说服包括药企在内的下游客户?

 |  动脉新医药

文|动脉新医药  

过去十年中,类器官的发展被视为干细胞研究中最令人振奋的进展之一。自2009年Hans Clevers实验室首次培育肠类器官以来,类器官得到快速发展。近年来,中国类器官积累不断提升,“十四五”国家重点研发计划中也强调了类器官技术的应用前景。虽然国内类器官产业集群尚未完全形成,但已经涌现一批创新公司。

类器官在基础研究、临床诊疗研究和再生医学中拥有巨大潜力,但目前行业整体仍处在早期培育阶段,主要问题之一是缺乏成熟行业标准:如果类器官能够形成标准,继而推动写入诊疗指南甚至纳入医保,类器官技术将能得到更多下游客户认可,从而寻找更加广阔的商业化路线。

类器官未来能在多大程度上替代动物模型,现在已经走到了哪一步?如何建立达到工业化标准的类器官行业标准,以说服包括药企在内的下游客户?近日,动脉新医药联合翌圣生物举办「VB思享会」,邀请类器官领域创业公司以及类器官技术应用方,对比国内外类器官赛道发展情况,探讨行业最受关注的两大问题。

参与讨论的嘉宾包括:北京协和医院临床药理研究中心I期病房负责人陈锐、赛赋医药集团助理总裁傅鹏、丹望医疗创始人兼董事长华国强、大橡科技联合创始人兼CEO周宇、翌圣生物产品总监饶桂强。

“类器官赛道可以类比2014年的NGS”

8月,FDA批准了全球首个基于器官芯片研究获得临床前数据的新药进入临床试验,不但体现了药物开发商对类器官芯片研究提供的数据的信心,也表现了FDA对类器官芯片研究可信度的认可。

9月底,美国参议院无异议地一致通过了美国食品药品监督管理局现代化法案,该法案的目标是取消联邦对新药进行动物试验的强制要求,可能在未来几年大幅减少对实验动物的使用。

从实验室技术到应用,类器官未来能在多大程度上替代动物模型?目前类器官赛道走到了哪一步?

陈锐|北京协和医院:中国最近5~10年做原创的药物更多了,我们手里在做first in class的药物也不少,我觉得对于这个趋势来说的话,动物模型构建会面对更大的挑战。

做原创药的话,需要用动物模型找到这个药物有效的证据,因为没有同类药指路了;另外需要建立动物到人体的桥接,如何从动物的数据推到人体的数据很关键。药代动力学中,某些代谢通路从动物到人能够预测得非常的准,甚至90%以上的准确率,但在某些代谢通路情况下,动物和人之间是完全不同的代谢酶。

还有比较拥挤的仿创药赛道,时间就是金钱,如果类器官可以标准化、规范化地建模,缩短IND申报流程,而且让这个过程的数据可信、规范、可靠,那么会成为一个很有利的竞争工具。

周宇|大橡科技:无论是类器官也好,器官芯片,还是类器官芯片,这种新的技术模型对于动物模型的替代,我个人认为是一种必然趋势,当然这需要有一个循序渐进的过程。

首先,现在动物模型的种类是非常多的,而且大量的建模方法较为成熟,是目前最主要的非临床研究的手段和工具。其次,监管机构对于新技术的认知和认可也是需要一个过程。我相信,随着类器官芯片的数据不断产出,以及药物验证的积累,这个认知进程是在加速的。当前类器官芯片对于动物模型的替代可能是补充替代,我觉得未来会变成直接替代。

类器官技术的应用,首先会是在缺乏合适的动物模型,或者动物模型难以构建,以及动物模型的疾病表型与人体差异比较大的场景。

华国强|丹望医疗:最近国内外一些顶级医院的临床验证数据的发表,大大促进了类器官领域的一些产业化的发展。整个类器官如果说是要是处于什么发展阶段,我觉得可以类比于2014年或者2015年的NGS,类器官鼻祖Hans Clevers把类器官定义为NGD,即Next Generation Diagnosis,相对于NGS来说,NGD更处于一个快速的成长期。

“药企会把类器官应用的数据挖一个底朝天”

类器官产品客户主要为高校、医院、研究机构等的实验室或个人,以及药企。产品的关键在于能否规模化、工业化,稳定性水平与生产成本都是类器官公司的关键竞争力。但类器官行业还没有成熟的标准,也会影响下游客户对产品的接受度。

我们应该如何评价一个类器官产品,目前来看,行业的标准化探索有哪些?

华国强|丹望医疗:好的疾病模型都应该有一些指标和参数来评判,类器官也一样。评价一个类器官模型的好坏,也需要结合其应用场景,对类器官来说其实主要就两个。

一个是患者来源的类器官临床药物的预测这个场景。最重要的评价指标,就是与体内样本的相似度及临床疗效的符合度。

第二个就是类器官模型应用于基础的药物筛选,对模型的有效性和稳定性有要求,需要对类器官模型制备的整个链条制定标准和参数。从临床样本的运输,到临床样本的质量标准,还有样本的制备标准、培养标准;以及做临床试验的一些药物敏感性参数,怎么去判断类器官的敏感度,需要确定cut off等参数,这些对于类器官的标准化都是非常重要的。

周宇|大橡科技:器官芯片标准化的一个非常重要的关键点就在于模型功能的标准化,在器官芯片应用上面,国际药企成立了一个IQ联盟,过去几年已经发表了多个关于器官芯片模型的文章,譬如像肠、肝、肺、肾等等这些,对模型的功能指标进行了定义。

举个例子,肝的一个非常重要的功能是代谢,所以它有白蛋白、尿素等等的分泌,作为一个体外模型细胞,这些产物的表达量在模型生长或者测试的过程中,是不是能够保持稳定性也是非常重要的。

类器官模型需要哪些功能指标,这些功能指标达到什么程度才能应用于药企的研发管线,其实这些标准已经有了,只是暂时还未受到监管机构或官方认证,但我们在开发这些模型的时候,已经可以把这些标准作为参考。

同时在应用层面上,器官芯片或者类器官芯片,它作为一个评估的模型和工具,其结果的稳定性和可重复性是工业客户非常看重的指标,所以我们需要去构建的系统要具有非常高的稳定性,也要能够符合药物筛选的这些基本要求,比如说像它的CV值要足够小,Z factor也要足够大。

药企比较看重类器官产品的哪些特性?

华国强|丹望医疗:我们目前跟国内未来一些大药企的合作当中,发现类器官在药物研发的过程中的不同需求,比如说有些药企跟我们对接的是有明确基因突变的药物靶点模型,另外有一些药企是在特定的类器官上进行化合物药效的验证,还有一部分药企是走的更靠前,需要做类器官临床试验。丹望医疗有一个非常大的类器官库,有一个药企客户的需求就希望在库里面挑出来100个左右的类器官,然后在人源的类器官模型上模拟测试药物在患者群的有效比例。

我觉得药企对类器官应用的敏感性是很高的,对于疾病的模型要求也相当严格:他们会对类器官的质量体系,包括这些样本到底是跟哪个医院合作的,来源性是不是合法,有没有一些伦理问题,药筛的临床数据是否完整,是否有药物耐受的数据,Biobank里面的类器官模型有没有验证过,包括基因测序,病理等,而且他们更关注疾病模型建立以后的稳定性,药企会把数据挖一个底朝天,还会要求提供一些新的数据,比如10代以内疾病模型到底稳定性如何?所以我觉得药企对疾病模型的整体要求是比较高的。

“类器官技术要用实际案例去说服更多人”

类器官作为新技术,不可能尽善尽美,需要持续迭代。类器官还不能完全模拟代谢的情况,比如人体的血液代谢,以及器官和器官之间的相互因素等。但总体来看,类器官潜力巨大,未来可期。

如何看待类器官技术更多的应用前景?在商业化增长上,国内的类器官公司会有哪些竞争优势?

傅鹏|赛赋医药集团:除了体外类器官,体内类器官的作为一种药物,其潜在价值也是一个重要的科研方向,比如说像胰岛类器官,那么从现在公布的资料看,可以具有改善调节血糖的潜力。

还有视网膜黄斑变性领域,在眼科疾病上,给药技术是一个门槛,类器官在上面也可以有一些应用。此外也看到肝炎引起肝衰竭,也就是NASH这样的方向上,可以用到肝的类器官。所以我想未来类器官在论在体外、在体内,都有很高科研与应用价值。

周宇|大橡科技:我个人是非常看好类器官技术的前景的,如果技术更加成熟,成本进一步下降,是不是有可能再往前走一走,变成一个高通量的药物发现平台,以及在动物和人之间的桥接临床转化上面发挥更大作用。

陈锐|北京协和医院:我认为类器官技术要用实际案例去说服更多人,包括科研机构的研究人员、医生、药政管理部门等等。这样的案例前期也可以是科研方向的,在某些常见病或者罕见病上培养出类器官的疾病模型,或者辅助、加速药物筛选,或者在机制探索上获得一些启发和结果。以科研作为突破口,就开拓了思路,如果能实现的话,我觉得可以帮助更多人认识类器官,推动后续的规范化、产业化应用。

华国强|丹望医疗:相比国外类器官行业,国内的第一个优势是患者资源,因为人口众多,所以样本来源量大,具有多样性,是非常好的样本资源。

第二个就是成本优势,无论是人力方面,还是说上游产品的国产替代,都会降低整个产业链成本。

第三,中国作为生物医药领域潜在的最大市场,具有市场规模的优势。特别是在临床上面,可能每年都是几百万的新增肿瘤患者,患者群体是极其大的,而且药品市场增速也是非常快的。

当然从政策方面也不可忽视,CDE对类器官等非动物模型的接受度越来越大。另外,由于中国人类遗传方案的限制,外资背景的公司是很难去收集患者样本建立类器官模型库,所以相对来说是一个比较受保护的样本资源库,对国内的公司来说,其实也是一个利好。