器官芯片、類(lèi)器官培養(yǎng)技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀與落地情況?

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一、器官芯片與類(lèi)器官培養(yǎng)技術(shù)的關(guān)系

（1）器官芯片

器官芯片即模擬整個(gè)器官和器官系統(tǒng)活動(dòng)、力學(xué)特征和生理反應(yīng)等的多通道3D微流體細(xì)胞培養(yǎng)芯片。器官芯片以微流控芯片為平臺(tái)，旨在在人體外模擬人體內(nèi)部環(huán)境。到目前為止，已經(jīng)發(fā)表的不同器官的器官芯片研究成果包括以下8種：

圖表1：8種已經(jīng)發(fā)表研究成果的器官芯片

（2）類(lèi)器官

類(lèi)器官屬于三維（3D）細(xì)胞培養(yǎng)物，包含其代表器官的一些關(guān)鍵特性。此類(lèi)體外培養(yǎng)系統(tǒng)包括一個(gè)自我更新干細(xì)胞群，可分化為多個(gè)器官器官特異性的細(xì)胞類(lèi)型，與對(duì)應(yīng)的器官擁有類(lèi)似的空間組織并能夠重現(xiàn)對(duì)應(yīng)器官的部分功能，從而提供一個(gè)高度生理相關(guān)系統(tǒng)。

（3）區(qū)別與聯(lián)系

簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，類(lèi)器官就是用干細(xì)胞制造出來(lái)的微型器官，或稱(chēng)迷你器官，它們具有器官的某些功能。而器官芯片并非硅電子芯片做的人體器官的模擬器，而是含有人體活體細(xì)胞的生物芯片。

類(lèi)器官作為一種微器官，比器官芯片稍大，但作用和功能卻是類(lèi)似的。在我國(guó)，囿于器官芯片需要微流控等技術(shù)的跟進(jìn)和發(fā)展，要實(shí)現(xiàn)完全普及還有很長(zhǎng)的路要走。

二、兩者的國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀

（1）器官芯片

器官芯片的研究始于2000年左右，但一直到2010年后，才由于媒體的報(bào)道和資金的涌入走上了快速發(fā)展的軌道。盡管器官芯片的出現(xiàn)是研究者和工業(yè)界所夢(mèng)寐以求的工具，但現(xiàn)在微流控芯片的相關(guān)產(chǎn)業(yè)仍不能稱(chēng)之為一個(gè)真正的市場(chǎng)。2016年，器官芯片產(chǎn)品及服務(wù)的整體銷(xiāo)售額不超過(guò)750萬(wàn)美元。實(shí)際上，目前還很少有公司處于器官芯片的生產(chǎn)和商業(yè)化階段。大多數(shù)公司都是大學(xué)實(shí)驗(yàn)室的附屬機(jī)構(gòu)，正在通過(guò)與醫(yī)藥行業(yè)公司的迭代過(guò)程來(lái)改進(jìn)其器官芯片。醫(yī)藥和化妝品公司渴望測(cè)試不同的器官芯片解決方案，以評(píng)估哪種技術(shù)最適合于何種類(lèi)型的測(cè)試實(shí)驗(yàn)，但是他們還是偏于保守，如果廣泛采用該技術(shù)，需要花費(fèi)一定的時(shí)間。

根據(jù)器官芯片的采用速度，以及器官芯片公司克服技術(shù)挑戰(zhàn)和擴(kuò)大生產(chǎn)的能力，2017-2022年的市場(chǎng)復(fù)合年增長(zhǎng)率位于38%-57%之間，2022年的市場(chǎng)規(guī)模將位于6000萬(wàn)美元-1.17億美元之間。

圖表2：2015-2022年全球器官芯片市場(chǎng)規(guī)模及預(yù)測(cè)情況（單位：百萬(wàn)美元，%）

（2）類(lèi)器官

迄今，研究人員已經(jīng)能利用人的胚胎干細(xì)胞和其他干細(xì)胞培育多種類(lèi)器官，包括肝、腎、胰腺、食管、肺、器官、胃、眼睛、腸、前列腺、乳腺、大腦、視網(wǎng)膜、膀胱和腺垂體等。這些器官由于比較小，當(dāng)然不可能具有人體器官那樣的完整和完美功能，但是卻表現(xiàn)出了一些獨(dú)特的局部功能在疾病治療和藥物研發(fā)方面起到了比較好的替代作用。

目前類(lèi)器官不僅可用于藥物的毒性檢測(cè)、藥效評(píng)價(jià)和新藥篩選等，用于建立疾病模型研究遺傳病、傳染病和癌癥，還可用于精準(zhǔn)醫(yī)療、研究組織器官發(fā)育及用于組織器官的移植和修復(fù)。