一枚器官芯片背后的“創(chuàng)”與“智”

 

2018年4月2日，中國東南大學生物科學與醫(yī)學工程學院趙遠錦教授在進行“心臟芯片”的后續(xù)研究。新華社記者孫參攝

 

在位于蘇州高新區(qū)太湖科學城功能片區(qū)的東南大學蘇州醫(yī)療器械研究院，記者看到兩種規(guī)格的器官芯片，分別只有U盤和硬盤大小。它們由高分子材料構成，里面包含很多“小通道”和“小房間”，如同透明的微型迷宮。像這樣大小的器官芯片中，可以構建出幾十個乃至上百個迷你人體器官。

 

“薄薄的一片巴掌大小材料，可以模擬人體器官，代替每年因?qū)嶒灦?lsquo;犧牲’的數(shù)以億計的動物，在生命科學、制藥化工、航空航天等領域為人類科學發(fā)展做出貢獻。”東南大學蘇州醫(yī)療器械研究院院長顧忠澤介紹。

 

形成新質(zhì)生產(chǎn)力，發(fā)展未來產(chǎn)業(yè)是關鍵。作為一項變革性生物醫(yī)學技術，器官芯片曾被世界經(jīng)濟論壇列為十大新興技術之一。在這個具有顛覆性意義的技術領域，中國科研人員不斷攻克關鍵核心技術，在國際競技場上展現(xiàn)中國智慧。

 

顧忠澤介紹，借助微加工、3D打印、納米自組裝等技術，“蓋”出模擬人體環(huán)境的“房子”，再往里面按程序化輸入相關細胞，就能“長”出對應器官，并獲得具有“生物活體”的器官芯片。

 

近期，2023年度中國生命科學十大進展公布，由顧忠澤領銜的項目“人體器官芯片及多模態(tài)精準測量方法構建”入選。

 

顧忠澤說，科研團隊攻克生物力測量、功能圖像分析、高仿真體外微環(huán)境構建、片上傳感分析等關鍵核心技術，取得多項國內(nèi)外領先成果，包括在國際上首開太空人工血管組織芯片研究先河等。

 

生物醫(yī)藥產(chǎn)業(yè)事關國計民生，是發(fā)展新質(zhì)生產(chǎn)力的重要領域。國家發(fā)展改革委印發(fā)的《“十四五”生物經(jīng)濟發(fā)展規(guī)劃》將“面向人民生命健康的生物醫(yī)藥”作為生物經(jīng)濟四大重點領域之一。

 

 

2018年4月2日，東南大學向社會通報，該校生物醫(yī)學工程學院生物電子學國家重點實驗室趙遠錦教授課題組，最新研發(fā)出一種可變色的“心臟芯片”。新華社記者孫參攝

 

器官芯片是生物醫(yī)藥產(chǎn)業(yè)發(fā)展的生動縮影。當前，蘇州生物醫(yī)藥產(chǎn)業(yè)進入加速增長的爆發(fā)期，新藥研發(fā)、高端醫(yī)療器械、生物技術及新興療法等重點產(chǎn)業(yè)集群快速崛起，集聚生物醫(yī)藥企業(yè)3800多家，2023年實現(xiàn)產(chǎn)值2100多億元。

 

眼下的蘇州，生物醫(yī)藥產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新集群蓬勃發(fā)展，產(chǎn)業(yè)鏈與創(chuàng)新鏈深度融合，內(nèi)生創(chuàng)新動力進一步增強，產(chǎn)業(yè)基礎高級化、產(chǎn)業(yè)體系現(xiàn)代化圖景愈加清晰。

 

“器官芯片不是單一、孤立的科研成果，而是由諸如干細胞科學、生物材料工程、納米加工技術等多領域前沿技術交叉集成而來。”東南大學蘇州醫(yī)療器械研究院院長助理陳早早解釋說，器官芯片不僅是生物醫(yī)學的突破，更是多學科集成創(chuàng)新的結晶。

 

發(fā)展新質(zhì)生產(chǎn)力，重在創(chuàng)新生產(chǎn)要素配置方式，發(fā)揮市場在資源配置中的決定性作用，為未來產(chǎn)業(yè)培育營造良好發(fā)展環(huán)境。

 

為引導生物醫(yī)藥和大健康產(chǎn)業(yè)集聚發(fā)展，蘇州設立總規(guī)模50億元的蘇創(chuàng)生物醫(yī)藥大健康創(chuàng)業(yè)投資基金，旨在通過股權投資和招投聯(lián)動方式，為生物醫(yī)藥大健康領域早期優(yōu)質(zhì)項目和領軍人才項目加碼賦能。

 

蘇州還推動建設創(chuàng)新聯(lián)合體，鼓勵生物醫(yī)藥龍頭企業(yè)牽頭，會同行業(yè)企業(yè)、知名大學、科研機構、海外離岸創(chuàng)新中心、科技服務機構和金融機構等，自愿組建創(chuàng)新聯(lián)合體。

 

細胞培養(yǎng)一次性反應袋是單抗生產(chǎn)的關鍵設備，過去長期依賴進口。信達生物制藥（蘇州）有限公司與材料科學姑蘇實驗室聯(lián)合研發(fā)，通過改進膜材料與結構攻克反應袋關鍵材料制備難題，產(chǎn)品在信達生物成功應用后，面向全行業(yè)大規(guī)模推廣。

 

在中國，器官芯片產(chǎn)業(yè)發(fā)展主要依托企業(yè)、高校、醫(yī)院、研究機構等創(chuàng)新資源的技術合作與成果轉(zhuǎn)化，產(chǎn)業(yè)集聚區(qū)覆蓋珠三角、長三角及北京等地。

 

根據(jù)統(tǒng)計，2022年中國的人體器官芯片市場規(guī)模約0.05億美元，占全球的5.69%，預計2023年市場規(guī)模將達0.13億美元，占全球的10.8%。

 

在備受矚目的器官芯片領域，處于國內(nèi)領先地位的蘇州已完成器官芯片體系全鏈條建設，攻克了類器官生成和培養(yǎng)、功能性細胞外支架材料、組織微器官三維成像和精準測量等多項核心技術壁壘。

 

顧忠澤介紹，未來科研團隊將開發(fā)高仿真體外人源化生理、病理模型，通過這項前瞻性技術，推動中國藥物創(chuàng)制和精準診療行業(yè)彎道超車。（劉巍巍）