受訪專家：南昌大學(xué)類器官研究院常務(wù)副院長、伯楨生物創(chuàng)始人趙冰教授
Boom Health: 類器官對科研機(jī)構(gòu)、藥企、CRO、IVD企業(yè)的核心價值有哪些？
趙冰教授：類器官作為革命性的3D體外模型，在生物醫(yī)藥產(chǎn)業(yè)鏈的不同環(huán)節(jié)都展現(xiàn)出巨大的核心價值，針對科研機(jī)構(gòu)、藥企、CRO和IVD各有側(cè)重。對科研機(jī)構(gòu)的核心價值在于類器官精準(zhǔn)模擬發(fā)育與疾病，可以更好地揭示生物學(xué)機(jī)制以及拓展新的研究領(lǐng)域；作為更接近人體的模型可以提升基礎(chǔ)研究轉(zhuǎn)化效率。對藥企的核心價值在于提升研發(fā)效率與成功率（如提高靶點(diǎn)成藥性預(yù)測的準(zhǔn)確性，進(jìn)行高通量篩選，更準(zhǔn)確的藥效/毒性評估）、降低風(fēng)險與成本、實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)醫(yī)療。
對CRO企業(yè)的核心價值在于通過搭建類器官平臺，可以為客戶提供更先進(jìn)、更具預(yù)測性的人源化測試模型，滿足客戶需求和監(jiān)管趨勢，提升服務(wù)價值和實(shí)現(xiàn)差異化競爭。對于IVD企業(yè)的核心價值在于可基于類器官藥敏測試結(jié)果與分子特征（基因突變、表達(dá)譜等）的關(guān)聯(lián)分析，開發(fā)預(yù)測患者對特定靶向藥或化療方案反應(yīng)的新型伴隨診斷試劑/服務(wù)，以及個體化用藥指導(dǎo)產(chǎn)品/服務(wù)。類器官技術(shù)正在深刻改變生物醫(yī)藥研發(fā)和診療的格局，為產(chǎn)業(yè)鏈各環(huán)節(jié)提供了更接近人體生理和病理狀態(tài)的強(qiáng)大工具，其核心價值最終都指向：提高對人類生物學(xué)的理解、提升藥物研發(fā)效率與成功率、實(shí)現(xiàn)更精準(zhǔn)有效的個體化醫(yī)療。
Boom Health: 類器官與動物模型在藥物研發(fā)應(yīng)用中呈現(xiàn)何種關(guān)系？
趙冰教授：FDA發(fā)布《減少臨床前安全性研究中的動物試驗路線圖》，宣布計劃逐步替代單克隆抗體和其他藥物的動物實(shí)驗要求。 但在可預(yù)見的未來，類器官與動物模型將長期處于協(xié)同共生狀態(tài)。類器官直接來源于人體細(xì)胞，基因、轉(zhuǎn)錄、表型更接近人體，可以避免動物模型因物種差異導(dǎo)致的代謝、靶點(diǎn)表達(dá)、免疫互作等偏差，在某些特定場景下可實(shí)現(xiàn)替代。類器官可以在早期篩選出無效或有嚴(yán)重器官毒性的化合物，避免不必要的動物實(shí)驗，減少動物使用量和痛苦，以及提供更準(zhǔn)確的人體數(shù)據(jù)，幫助優(yōu)化動物實(shí)驗設(shè)計，推動動物模型的優(yōu)化。而動物模型的優(yōu)勢在于能模擬多器官互作、血液循環(huán)、神經(jīng)內(nèi)分泌調(diào)節(jié)、完整免疫系統(tǒng)等全身性反應(yīng)，可評估藥物在完整生物體中的長期藥效和系統(tǒng)性毒性評估，以及可以進(jìn)行行為、認(rèn)知相關(guān)的復(fù)雜表型研究。在這些方面，類器官尚未能完全取代動物模型，而是可能作為支撐性數(shù)據(jù)。
類器官并非旨在徹底淘汰動物模型，而是通過提供更貼近人類生理/病理的體外模型，優(yōu)化藥物研發(fā)流程（提高效率、降低成本、減少動物使用），并在特定領(lǐng)域（如器官毒性、個體化藥敏） 展現(xiàn)出替代潛力，最終推動藥物研發(fā)向更精準(zhǔn)、高效、人道的方向發(fā)展。
Boom Health: 類器官在再生醫(yī)學(xué)目前的研究進(jìn)展及主要難點(diǎn)是什么？
趙冰教授：類器官在再生醫(yī)學(xué)領(lǐng)域已實(shí)現(xiàn)血管化突破、復(fù)雜結(jié)構(gòu)模擬和臨床初期移植，但距離完全替代實(shí)體器官仍有很長的路要走。在類器官血管化方面，加州大學(xué)洛杉磯分校的研究團(tuán)隊首次在肺類器官中實(shí)現(xiàn)完整血管網(wǎng)絡(luò)同步發(fā)育，模擬人體肺發(fā)育的自然過程，顯著提升細(xì)胞存活率與結(jié)構(gòu)完整性。該模型成功再現(xiàn)了先天性肺病的血管缺陷機(jī)制。在復(fù)雜結(jié)構(gòu)模擬方面，辛辛那提兒童醫(yī)院利用人多能干細(xì)胞（hiPSCs）構(gòu)建具備肝小葉分區(qū)功能的類器官，移植后使動物模型存活率提升近一倍，精準(zhǔn)模擬了肝臟代謝分區(qū)（如解毒、合成功能）。在臨床初期移植方面，劍橋團(tuán)隊將膽管類器官植入肝損傷患者，術(shù)后肝功能顯著改善。
目前主要存在的難點(diǎn)包括：1）血管網(wǎng)絡(luò)成熟度不足以及神經(jīng)支配缺失；2）結(jié)構(gòu)復(fù)雜性復(fù)制困難（如腎臟的腎單位精密結(jié)構(gòu)難以完全復(fù)制）；3）成熟度不足及長期功能維持困難；4）標(biāo)準(zhǔn)化與規(guī)模化生產(chǎn)障礙；5）體內(nèi)整合效果較差及存在免疫排斥風(fēng)險（異體iPSC來源類器官）；6）倫理與監(jiān)管框架缺失。
Boom Health: 類器官的未來還有哪些更有想象空間的應(yīng)用領(lǐng)域？
趙冰教授：類器官技術(shù)的未來遠(yuǎn)不止于當(dāng)前的疾病模型與藥物測試，其真正的顛覆性潛力在于重構(gòu)人類對生命系統(tǒng)的理解與應(yīng)用邊界。作為一個生物醫(yī)藥行業(yè)的從業(yè)者，我所能設(shè)想的幾個應(yīng)用領(lǐng)域是：1）腦機(jī)接口訓(xùn)練場，比如將類腦器官與電極陣列耦合，優(yōu)化腦電信號解碼算法，為癱瘓患者提供更精準(zhǔn)的意念控制方案；2）宇宙輻射防護(hù)，比如將腸道/皮膚類器官暴露與模擬火星輻射環(huán)境，篩選最佳防護(hù)化合物；3）環(huán)境毒素生物傳感器，比如利用肝類器官檢測環(huán)境中重金屬污染；4）塑料降解工廠，工程化肝類器官表達(dá)高效降解酶，分解海洋微塑料。當(dāng)然，也期待交叉學(xué)科的專家更進(jìn)一步挖掘類器官的應(yīng)用價值。
Boom Health: 類器官與器官芯片技術(shù)的核心差異有哪些？二者有哪些結(jié)合的機(jī)會？
趙冰教授：類器官與器官芯片屬于不同維度的技術(shù)，前者追求生物學(xué)仿真，后者側(cè)重工程化控制。最核心的差異在于：1）構(gòu)建邏輯，類器官是自組織形成的3D細(xì)胞團(tuán)，依賴細(xì)胞內(nèi)在發(fā)育潛能；器官芯片是人工設(shè)計的微流控系統(tǒng)，依賴外部工程控制。2）復(fù)雜度來源，類器官的復(fù)雜性來源于細(xì)胞自主行為，器官芯片的復(fù)雜性來自芯片結(jié)構(gòu)設(shè)計；3）標(biāo)準(zhǔn)化程度，類器官批次差異大，器官芯片參數(shù)可控性高；4）力學(xué)刺激，在類器官難以實(shí)現(xiàn)，器官芯片可以通過變形模擬機(jī)械力。
結(jié)合機(jī)會：1）將類器官和內(nèi)皮細(xì)胞植入器官芯片的微流道網(wǎng)絡(luò)中，構(gòu)建血管化類器官模型；2）通過芯片施加周期性力學(xué)刺激，模擬體內(nèi)器官機(jī)械力，驅(qū)動類器官成熟；3）通過芯片流體通道串聯(lián)多種類型類器官，模擬全身互作；4）實(shí)時監(jiān)測與自動化分析。
Boom Health: 伯楨生物在類器官領(lǐng)域的產(chǎn)品布局有哪幾個階段？
趙冰教授：回顧伯楨的產(chǎn)品布局，依托類器官市場發(fā)展，可以大致分為以下四個階段：第一階段是基礎(chǔ)科研工具，主要是為客戶提供類器官全流程培養(yǎng)試劑盒，降低類器官培養(yǎng)門檻；第二階段是技術(shù)體系轉(zhuǎn)移，輸出標(biāo)準(zhǔn)化類器官構(gòu)建技術(shù)，擴(kuò)大類器官技術(shù)生態(tài)圈；第三階段是定制化和服務(wù)，從樣本處理到模型構(gòu)建一條龍，開發(fā)特定類器官模型，藥效測試、毒性評估等，加速類器官的應(yīng)用轉(zhuǎn)化；第四階段是自動化設(shè)備，解決類器官培養(yǎng)通量問題，推動藥物研發(fā)和臨床診斷進(jìn)程?？偨Y(jié)來說就是從工具提供商到技術(shù)平臺構(gòu)建者，再到應(yīng)用解決方案提供者，并最終向臨床應(yīng)用探索邁進(jìn)。
Boom Health: 類器官與AI結(jié)合的潛力在哪里？目前伯楨生物已經(jīng)有了哪些產(chǎn)品和實(shí)踐？
趙冰教授：類器官與AI結(jié)合的潛力在于利用AI強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理、模式識別和預(yù)測能力，來挖掘、分析和解讀類器官實(shí)驗產(chǎn)生的海量復(fù)雜數(shù)據(jù)，從而加速基礎(chǔ)研究、藥物開發(fā)和個性化醫(yī)療的進(jìn)程。具體來說，類器官實(shí)驗會產(chǎn)生海量的顯微圖像、視頻以及多組學(xué)分析數(shù)據(jù)，AI經(jīng)過訓(xùn)練可以將圖像數(shù)據(jù)、組學(xué)數(shù)據(jù)等融合分析，發(fā)現(xiàn)規(guī)律，揭示不同層面信息之間的關(guān)聯(lián)。
在基礎(chǔ)研究中可以預(yù)測類器官對特定刺激的反應(yīng)以及發(fā)現(xiàn)新的生物標(biāo)志物。在臨床上可以預(yù)測現(xiàn)有藥物在特定患者群體或個體中的有效性和潛在副作用，發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有藥物對新的適應(yīng)癥的治療潛力（老藥新用）。值得關(guān)注的是在基礎(chǔ)研究方面，腦類器官與AI結(jié)合，可以解析神經(jīng)活動模式，模擬與理解腦功能/疾病，為神經(jīng)科學(xué)與人腦研究提供良好的模型。此外，AI的加入，還可以優(yōu)化類器官本身的培養(yǎng)，通過分析不同培養(yǎng)參數(shù)（基質(zhì)、生長因子、機(jī)械刺激）對類器官質(zhì)量和功能的影響，AI可以推薦最優(yōu)培養(yǎng)方案。
目前伯楨生物已布局自動化設(shè)備，包括智能組織解離儀，類器官高通量3D凝膠打印系統(tǒng)，星圖類器官影像采集分析系統(tǒng)，以及類器官實(shí)時活力分析儀，可以實(shí)現(xiàn)類器官的高通量構(gòu)建，藥篩，數(shù)據(jù)采集等。同時，我們也有自己的AI團(tuán)隊，可以基于前端的數(shù)據(jù)來訓(xùn)練AI，做一些建模的探索。
Boom Health: 國內(nèi)類器官企業(yè)出海的優(yōu)勢和機(jī)遇有哪些？
趙冰教授：國內(nèi)類器官企業(yè)出海，是在全球生物醫(yī)藥創(chuàng)新浪潮和精準(zhǔn)醫(yī)療需求激增背景下，抓住國際市場的戰(zhàn)略機(jī)遇。優(yōu)勢主要包括：1）國產(chǎn)試劑、設(shè)備成本低于歐美，可降低類器官生產(chǎn)與檢測整體成本；2）臨床資源與數(shù)據(jù)豐富，易于獲取多樣化臨床樣本構(gòu)建類器官庫，為藥企提供更全面的疾病模型。
機(jī)遇包括：1）以CRO服務(wù)形式為海外藥企、化妝品/化工企業(yè)提供基于類器官的毒性測試，功效評價、藥敏測試等服務(wù)；2）與海外醫(yī)院、實(shí)驗室合作，提供腫瘤類器官藥敏測試等個性化醫(yī)療服務(wù)，海外市場支付能力更強(qiáng)，對高端個性化服務(wù)需求旺盛；3）依托國內(nèi)豐富的臨床樣本資源積累的經(jīng)驗和數(shù)據(jù)，轉(zhuǎn)化為具有競爭力的數(shù)據(jù)庫、模型庫或特地適應(yīng)癥的解決方案，研發(fā)新藥，吸引制藥公司和研究機(jī)構(gòu)的投入等。
專家采訪：侯占才
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