当前,全球医药产业发展势头强劲,我国以2021年国家科技部“十四五”国家重点研发计划为抓手,明确指出“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”。
类器官被应用于肿瘤精准医疗研究、临床药敏检测、疾病机制研究、抗癌药物筛选、靶点药物开发等方面,并与斑马鱼生物科技等有机结合、相互补充、协同创新,共同助力全球医药产业重大技术突破、挖掘疾病诊疗新靶标,为临床前治疗策略的开发开辟了崭新的途径,展现出巨大的应用价值与发展前景。
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开辟发展新领域新赛道,不断塑造发展新动能新优势。环特生物聚焦“成为医-健-美-食产业斑马鱼技术应用全球领导者”这一愿景,以国际领先的斑马鱼生物评价与基因编辑技术为依托,全面推出肿瘤精准医疗新技术——各种类器官构建委托技术服务,以科技赋能医药产业发展,乘风破浪、加速奔跑!
从“斑马鱼”向“斑马鱼+类器官”
癌症严重威胁着人类的健康,据统计2020年全球新增癌症1930万例,新增癌症死亡病例达1000万例,到2040年该数据或可增加近五成。其中,以肺癌、胃癌、结直肠癌、乳腺癌为主,近年来死亡率高居不下,缺少有效的精准化治疗方法。鼠PDX(patient derived xenografts)模型是指将病人的新鲜肿瘤组织简单处理后移植到免疫缺陷小鼠上,依靠小鼠提供的环境生长,这种模型保留了原代肿瘤的微环境和基本特性,为肿瘤的机制研究、治疗和药物开发提供了一个理想的体内模型。国内有多家公司目前用小鼠PDX模型为多家跨国药物研发企业提供新药开发测试。
然而,小鼠PDX移植瘤建模周期长(6-12个月),且需要的组织样本量大,因而不能满足绝大部分病人的临床需求。斑马鱼PDX模型具有快速、直观、成本低、病人组织需求少、移植成功率高、无需免疫缺陷等优势,可进行高通量肿瘤细胞移植测试和研究,而这些在小鼠模型中很难实现。斑马鱼PDX模型可为病人提供即时精准的治疗方案指导,为肿瘤个性化治疗提供了一个理想的体内测试和诊断模型。将斑马鱼PDX模型广泛服务于肿瘤患者并提供个体化用药指导,会显著提高患者肿瘤化疗精准性,提高患者的生活质量。环特生物斑马鱼PDX模型也在持续研发中。
肿瘤类器官模型是对斑马鱼PDX模型的有效补充和完善。类器官作为一种新兴的前沿技术,正成为传统动物实验、细胞实验方法的有效补充,其体外培育而成、与来源器官高度相似的遗传学背景及组织学特征,使其成为斑马鱼等生物体体外和体内研究之间的转化桥梁,可以有效模拟真实的药物测试环境,反映供体生理/病理特征,可使体外发现快速过渡到临床,精准预测药物药效和毒性对人体的效果。它具有实验可操作性、捕获生物复杂性、遗传稳定性及高通量筛选的可扩展性,而且时效性更高,在基础研究、药物研发、临床转化、精准医疗等方面展现出巨大的应用价值与市场潜力。
可以毫不夸张地说,当前生物科技正站在了“斑马鱼生物评价与基因编辑”向“斑马鱼+类器官”升级的关键时期,医药产业有赖于斑马鱼+类器官技术的加持,类器官与斑马鱼活体实时成像技术的结合,不仅可以相互配合,优势互补,有望使人们实时观察到早期发育过程,更有说服力地作为体外模型应用于基础研究、临床转化,推动包括罕见遗传病、复杂多因素疾病、精准肿瘤治疗等疾病建模、药物发现/疗效评估等的研究,也将打开更大的市场空间,更好地助力医药行业高质量发展!
类器官研究蓄势待发,其具有的细胞系与动物模型所不具有的独特优势,既能掌握人体对药物的直接反应,又无需冒着中毒的风险,可用于发展再生、疾病建模、器官移植技术改良、药物发现/疗效评估等,提高药物发现效率、减少临床试验风险及节约资金投入,为探索致病机制、疾病建模及药物筛选等提供了一个全新的视角,为体外预测患者对临床治疗的反应、帮助患者制定个性化的医疗方案提供了无限的可能。
环特生物类器官委托培养业务要素
2022年以来,环特生物持续加大“类器官”科研投入,以国际领先的斑马鱼生物评价与基因编辑技术为依托,建成了“类器官委托培养科研平台”,并全面推出类器官构建委托技术服务,加快从“斑马鱼”向“斑马鱼+类器官”的转变,发展新赛道,赋能医药产业新发展!
目前,环特生物类器官培养技术已成功培养出大量具有部分关键生理结构和功能的类组织器官,如:小肠、结肠、食管、肾、肝脏、胰腺、肺、乳腺、脑等,并成功开发了多种肿瘤类器官培养基套装。
不同类器官的形貌图如下所示:
类器官与基础研究
目前,类器官多用于发育生物学、肿瘤微环境、细胞通路等基础研究中。由于人源化类器官可真实模拟人体内真实反应及机制改变,因此,越来越多的研究人员通过类器官来模拟人类发育和疾病,用于研究源自干细胞的人体组织且难以通过动物模型模拟的人类疾病分析,研究疾病发生、转移机制,以及患者对治疗的反应和耐药机制,并为疾病的诊断和治疗提供新的转化方法。
类器官与药物研发
类器官作为新型的药筛模型,构建成功率高、培养速度快(培养一周后就可以进行药筛)、通量高、临床相关性强。通过类器官的构建、评估、药敏检测等,不仅可以将自我更新的类器官培养物用于测试潜在新药的毒理安全性评价,而且可用于药物筛选、药理药效等药物研发方向,为个性化治疗提供基础。
目前,类器官可筛选的药物种类包括化疗药、小分子靶向药、抗体药物等。利用类器官,不仅能够对药物疗效和潜在毒性做出更完整全面的评估,而且可以在孔板上进行多药物筛查,每个药物还可以测试不同的浓度,多个实验平行开展。研究结果显示,类器官药筛达到了93%的特异性,100%的灵敏度、88%的阳性预测率和100%的阴性预测率,展现了极高的临床相关性。
类器官与临床转化
当前,类器官技术正在成为用于POC验证、生物标志物发现、精准医疗等临床转化的重要载体。通过体外对类器官进行POC验证,或通过从形态学、组织病理学以及分子遗传学等多个维度对类器官开展生物标志物发现,进行鉴定药物筛选和基因型分析,制定适合个体的精准治疗药物和方法。
不同肿瘤PDOs对传统和正在研发的药物所产生的反应是各种各样的。研究人员对大量个体PDOs的药物反应数据进行整合分析,找出共同特征,进而对一类相似病人进行生物标记物开发研究;或利用类器官来研究特定化合物对健康细胞和肿瘤细胞突变谱的影响,也是进行后续精准治疗的前提。
随着精准医疗时代的到来,及政策利好、科技赋能的加持驱动,我国类器官市场发展潜力巨大。环特生物以国际领先的“斑马鱼生物评价与基因编辑技术”+类器官委托培养技术为依托,持续推动新技术向临床转化落地,让前沿科技成果服务于民、造福于民,以科技赋能医药产业发展!
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