類器官,顧名思義是人體真實器官及生理系統的模擬,作為干細胞研究的重要成果之一,對于臨床精準醫療(為患者制定個體化治療方案)、臨床前藥物研發等有著非凡價值;因此也成為TOP藥企必須拿下的據點。
而在這一輝瑞、艾伯維、強生、羅氏、默沙東、諾華、BMS、賽諾菲、GSK、阿斯利康、武田制藥等全球TOP20藥企都在爭相布局的未來領域,已經有企業拔得頭籌。
近日,FDA批準了全球首個完全基于“類器官芯片”研究獲得臨床前數據的新藥(NCT04658472)進入臨床試驗。這一里程碑事件,意味著“類器官芯片”實驗首次取代了傳統動物實驗,并且正式被官方認可。
這項新藥實驗由賽諾菲和類器官芯片公司Hesperos合作進行,用于治療兩種罕見的自身免疫性脫髓鞘神經疾病,而在此之前,由于缺乏理想的動物模型,無法針對這些疾病開展研究。
至此,賽諾菲后來居上,雖不是第一個布局,但在“類器官”實踐領域超前全場。
如果該項目進展順利,或將徹底顛覆臨床開發的種種限制,改變全球藥物研發的游戲規則
全球類器官相關臨床試驗注冊
前幾日,全球制藥巨頭Roche宣布成立Institute of Human Biology(IHB,人類生物學研究所),押注類器官(Organoids)等模型,旨在利用這些模型的優勢,縮短藥物研發周期,提高新藥研發成功率。去年圣誕節前夕,美國眾議院批準了FDA現代法案2.0,該法案將允許新藥不需要在動物上進行實驗也能獲得美國FDA的批準,為類器官帶來了契機。
目前,全球范圍內眾多藥企,醫院,高校課題組都在積極開展類器官底層技術創新及相關應用,旨在加速類器官技術實現臨床轉化。
以“Organoid”、“類器官”為關鍵詞分別在美國臨床試驗注冊中心和中國臨床試驗注冊中心搜索數據。自2008年至今,在美注冊類器官相關臨床試驗數量共計169項;在中國注冊類器官相關臨床試驗數據共計44項。
從2017年開始,兩地類器官相關臨床試驗注冊數量陡增,2018年類器官技術被Nature Motheds評為“2017年度方法”,隨后在2019年被新英格蘭雜志評為“優良的人類臨床前疾病模型”。
第一項類器官臨床試驗注冊于2008年(NCT00646022),名為“Natural History of Familial Carcinoid Tumor”,目前狀態仍為“招募中”,最近一次更新于上個月初。
該試驗將招募1600名受試者,旨在通過評估具有腸癌家族史的人群,提高腸癌早期檢測率,并發現潛在腫瘤相關性基因。該實驗的次要目標包含了建立腸道類器官。
類器官的一大分支為腫瘤類器官。腫瘤類器官由患者腫瘤組織培養而來,保留了個體腫瘤的異質性,且組織結構、細胞類型和基因特征與來源組織高度一致。
乳腺癌、肺癌、結直腸癌為全球前三大癌種,小編整理分析了中美兩地注冊的213項臨床試驗中與以上三個癌種相關的試驗(此處以腸癌作為統計)。
兩地注冊的臨床試驗中,腸癌相關項目數量均為最多,在美注冊26項,在國內注冊5項。腸道腫瘤類器官臨床研究數量的領先,或許可以歸功于腸道腫瘤類器官是第一個被建立的腫瘤類器官:2011年,Sato等運用類器官技術率先建立了腫瘤類器官,他們在小鼠結腸隱窩的培養條件的基礎上,通過優化調整培養條件,從結腸腺瘤和腺癌及Barrett食管中建立腫瘤類器官模型。
三個癌種在美共計注冊59項,占注冊總數的34.91%;在國內共計注冊10項,占注冊總數的22.73%。
值得注意的是,在美注冊的以上三個癌種相關臨床試驗中,處于臨床1期的試驗有5個(包含Early phase1,Phase1/Phase2),處于臨床2期的試驗有10個(一個已終止),處于臨床3期的有2個(一個已撤回)。預計納入研究的受試者總數為9961人。這些研究引入類器官技術的目的以探索藥物敏感性、藥效評價為主。
新技術的轉化成效,在臨床試驗中的應用是一個考量維度。
目前,唯一在研的類器官相關的臨床3期試驗題為“Precise Therapy for Refractory HER2 Positive Advanced Breast Cancer(精準治療難治性HER2陽性晚期乳腺癌)”(NCT05429684),發起單位為西安交通大學第一附屬醫院。
這是一項開放性、前瞻性和干預性的臨床研究,入組人群為對曲妥珠單抗耐藥的晚期HER2陽性乳腺癌患者。
研究人員將采集活檢組織并構建PDO模型。患者及其組織衍生的PDO模型根據基因組特征被分為六組,每組患者將接受最佳的針對性治療方案,而配對的PDO模型將接受各種潛在的有效方案干預。根據藥物對PDO的抑制率,及時調整患者的未來治療方案。該研究的主要終點為ORR和PDO抑制率,次要終點為PFS1。
基于腫瘤類器官的藥敏檢測以指導臨床藥用為腫瘤類器官的一大發展方向,在新藥研發早期階段,腫瘤類器官也同樣大有可為。
全球市場:TOP20藥企均已直接入場
目前全球類器官芯片市場商業化主要來源于兩方面:設備銷售和測試服務;年復合增長率29%左右;美國市場占比最大約41%,歐洲約38%。
作為新藥研發的重要助力,類器官芯片公司的下游客戶主要包括CRO和藥企。
類器官鼻祖Hans Clevers團隊成立的HubrechtOrganoid Technology(HUB)是全球首個類器官研發中心,而HUB通過技術授權也助力了Epistem、Cellesce、Crown Biosciences、STEMCELL Technologies等第一批類器官公司涌現。
此外,高校研究院成立的技術公司也是這一類器官芯片公司的主力,例如哈佛大學Wyss生物工程學院2013年成立的生物技術公司Emulate。
此前類器官芯片企業大多通過向CRO出售產品間接為藥企提供服務。2015年以后,越來越多的藥企通過購買產品、合作授權以及投資等形式直接入場,成為這一領域的另一股力量。
2015年,強生購買Emulate公司的血栓芯片,用于檢測其在已上市藥物或在研藥物中的促血凝特性。
2016年,默克、Seres Therapeutics等購買Emulate公司類器官芯片用于新藥研發測試。
2018年,阿斯利康與Emulate公司達成協議,將其類器官芯片技術結合到阿斯利康的IMED藥物安全實驗室中;阿斯利康也是首家將類器官芯片技術整合進內部實驗室的TOP藥企。
2018年5月,輝瑞與HUB合作開發人類腸道類器官平臺,用來研究克羅恩病、潰瘍性結腸炎等疾病。
2018年9月,由輝瑞領投的神經治療初創公司System1 Biosciences獲2500萬美元A輪融資,其自研大腦類器官,用于研發神經治療新方法。
2021年,賽諾菲與Hesperos合作,共同進行NCT04658472臨床前研究。
2022年1月,百時美施貴寶與Prellis 達成合作,基于其人體淋巴結類器官平臺創建針對人類蛋白質的高親和力人類抗體。
2022年3月,賽諾菲與Prellis達成合作,利用其平臺在體外重建免疫反應以提供具有顯著遺傳多樣性的抗體。
此外,由艾伯維、默克、諾華等20余家TOP藥企共同成立非營利組織IQ聯盟(Innovationand Quality Consortium),致力于推動類器官芯片的標準化應用,以加速藥物研發進程。目前已針對肝臟、腎臟、肺等模型發表一系列行業標準。
中國市場:恒瑞、百濟;羅氏、默克已領先布局
從2021年起,中國正式從科研和監管層面系統性推進類器官芯片技術的發展。
2021年1月28日,科技部下發《關于對“十四五”國家重點研發計劃6個重點專項2021年度項目申報指南征求意見的通知》,把“基于類器官的惡性腫瘤疾病模型”列為“十四五”國家重點研發計劃中首批啟動重點專項任務。
2021年11月,中國CDE首次將類器官列入基因治療及細胞治療的驗證指南基因治療產品非臨床藥理學研究。
2022年7月,中國首個類器官指導腫瘤精準藥物治療的專家共識面世。
中國類器官芯片發展雖然比美國完了約十年,但是進步速度飛快。
中國科研積累的提升加速相關產業化進程。
2009-2019,在類器官技術相關領域來自于中國的發表文獻占8%,位于全球第6;到2020年,來自中國的發表文獻已達14%,僅次于美國,位于全球第2。
中國資本市場開始關注類器官企業。
從2019年開始,中國類器官企業開始贏得資本關注,紛紛完成天使輪融資,2021年完成A輪融資,
創芯國際完成近億元A輪融資,由趣道資產領投;
丹望醫療完成1.2億元A輪融資,由國方資本領投,德聯資本、昆侖資本跟投,并且類器官“鼻祖”Hans Clevers以聯合創始人和首席顧問科學家身份加盟;
大橡科技完成數千萬元的A輪融資,由鼎暉VGC(鼎暉創新與成長基金)領投,奇績創壇跟投,老股東藥明康德、復容投資及久友資本繼續跟投;
從藥企來看,中國研發“一哥”和曾經的研發“一哥”都已布局類器官相關領域。
百濟神州是IQ聯盟里唯一的中國藥企,2021年12月,其與創芯國際簽署戰略合作協議,共同建立類器官新藥研發技術平臺。
恒瑞醫藥的轉化醫學部門,建立了體外類器官培養(organoid culture),可以在模擬的人體器官及腫瘤微環境中進行藥物研究;
跨國藥企也將中國創新中心項目拓展至“類器官”相關領域。
2020年,默克中國創新中心開始探索創新“類器官”平臺。
羅氏中國藥物科學部門的重點項目之一是將人體模型系統(類器官和微生理系統)應用到藥物發現產品管線中
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