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2023-05
伴隨著FDA的幾項大動作，類器官與器官芯片在近兩年吸引了大量的行業(yè)關(guān)注。由于該類技術(shù)與傳統(tǒng)生物模型存在的巨大關(guān)聯(lián)性，一時之間，各種討論甚囂塵上。
行業(yè)發(fā)展初期，由于大多數(shù)行外人對該行業(yè)還不甚了解，“該類新技術(shù)即將改變當下行業(yè)發(fā)展秩序，不久就能展現(xiàn)一幅更為人道的世間圖景——‘不再倚靠動物，就能進行各項臨床前的必要試驗以測試各類物質(zhì)的安全與有效性’”的熱烈憧憬已經(jīng)在大多數(shù)行外人的腦中映射。
廣泛的應用前景、巨大的發(fā)展?jié)摿?，一時之間讓賽道變得滾燙。無盡的想象背后，伴隨著體內(nèi)腎上腺素的飆升。資金的快速流動表達著市場的熱切情緒與期望，甚至是在多數(shù)人尚未厘清類器官與器官芯片兩者概念之間區(qū)別的時候。
但理想國的世界從來都不容易到達，前進路徑往往呈螺旋式，伴隨著諸多困難與挑戰(zhàn)。
為展現(xiàn)類器官與器官芯片行業(yè)當下最真實的發(fā)展樣貌，也為探尋許多相異言論背后的真相，我們對全球近50家類器官與器官芯片行業(yè)的代表企業(yè)進行了深入研究，細致梳理了全球類器官與器官芯片行業(yè)的背景起源和發(fā)展脈絡(luò)，并與國內(nèi)近30家企業(yè)的核心高管以及多位行業(yè)投資人進行了深度對話，同時還將話筒遞給了有相關(guān)行業(yè)背景但目前不存在相關(guān)利益關(guān)系的專家，力求展現(xiàn)一幅客觀中立的行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀圖。
核心觀點
1、類器官和器官芯片分屬不同細分領(lǐng)域，但應用場景、應用目的有相似，因此常并行提及甚至混為一談。器官芯片是指將類器官作為器官芯片的細胞來源以結(jié)合兩者優(yōu)勢。
2、中國患癌人群基數(shù)大，且呈現(xiàn)不斷上升的發(fā)展趨勢，中國患者早篩意識薄弱，一經(jīng)診斷往往是中晚期，腫瘤類器官在藥敏檢測領(lǐng)域有很大應用前景。新藥研發(fā)模型要求和治療方案的復雜化推動類器官與器官芯片行業(yè)快速發(fā)展，國際去動物化趨勢進一步助力。
3、類器官與器官芯片行業(yè)尚處于發(fā)展早期，中下游需求尚未放量。隨著未來行業(yè)進一步發(fā)展以及相關(guān)政策和標準落地，行業(yè)對于上游的需求放量，率先深度布局上游的企業(yè)具有先發(fā)優(yōu)勢。
4、國外政策、資金支持更到位，研究開展更早，類器官與器官芯片整體產(chǎn)業(yè)發(fā)展進度快于國內(nèi)。具體表現(xiàn)在國外部分類器官企業(yè)已解決類器官培養(yǎng)和使用的合規(guī)和倫理問題；國內(nèi)類器官行業(yè)發(fā)展快速，但在類器官培養(yǎng)質(zhì)控及樣本合規(guī)方面的能力有待進一步提升。國外器官芯片企業(yè)處于主導地位并占領(lǐng)大部分市場份額，國內(nèi)器官芯片的研究起步時間與美國相當，但技術(shù)積累較慢、產(chǎn)業(yè)化進程相較落后。
5、國內(nèi)產(chǎn)業(yè)發(fā)展，類器官的風頭更盛，國外產(chǎn)業(yè)器官芯片企業(yè)數(shù)量占比更大，主要原因在于不同的技術(shù)積累基礎(chǔ)以及因為國情不同導致的市場需求發(fā)展差異。
6、全球類器官與器官芯片行業(yè)主要的兩種商業(yè)模式：產(chǎn)品直銷和提供服務。行業(yè)未來的三條發(fā)展路徑：精密儀器設(shè)備企業(yè)、CRO以及Biotech。
7、將類器官用于藥敏測試的市場十分火熱，但也有一些發(fā)展上的局限性需要客觀看待。比如腫瘤高度異質(zhì)性導致產(chǎn)品規(guī)?；瘧美щy，真正有需求的也有機會通過類器官精準醫(yī)療來獲益的腫瘤患者在存量和增量人群中的比重相對有限等。
8、自動化、高通量、體外實時檢測、精細化、系統(tǒng)化以及與AI、基因編輯等技術(shù)的結(jié)合是行業(yè)發(fā)展的必然趨勢。
“突然”火熱的類器官與器官芯片
伴隨著FDA的幾項大動作，近兩年類器官與器官芯片的產(chǎn)業(yè)熱情達到歷史頂峰。
2021年、2022年，類器官與器官芯片行業(yè)投融資增長趨勢迅猛，不論是融資事件還是融資總金額都連連創(chuàng)新高——2021年中國類器官與器官芯片行業(yè)共計發(fā)生融資事件6起，融資總金額2.5億元；2022年中國類器官與器官芯片行業(yè)共計發(fā)生融資事件9起，融資總金額近4億元。
拉長時間線來看，近5年，我國類器官與器官芯片行業(yè)投融資一直在升溫。
▲ 數(shù)據(jù)來源：動脈橙數(shù)據(jù)庫，蛋殼研究院制圖
為方便讀者了解目前在市場上走得相對較快的企業(yè)情況，蛋殼研究院整理了國內(nèi)類器官與器官芯片行業(yè)企業(yè)的最新融資情況如下。
我國類器官與器官芯片領(lǐng)域最新融資情況
▲ 數(shù)據(jù)來源：動脈橙數(shù)據(jù)庫，蛋殼研究院制圖
擴大視角，再從全球情況來看，類器官與器官芯片領(lǐng)域融資情況波動相對較大，但同樣呈持續(xù)上升趨勢。
其中，2018年和2021年全球類器官與器官芯片領(lǐng)域在融資事件和融資總金額均創(chuàng)新高，2018年共計發(fā)生8起融資事件，融資總金額達到7.7億元；2021年共計發(fā)生11起融資事件，融資總金額達到14.6億元。
2014-2022年全球類器官與器官芯片行業(yè)融資情況一覽
▲ 數(shù)據(jù)來源：動脈橙數(shù)據(jù)庫，蛋殼研究院制圖
由于行業(yè)處于發(fā)展早期，全球市場整體融資表現(xiàn)受個別明星企業(yè)的融資影響大。
比如，全球類器官與器官芯片領(lǐng)域迄今為止每一次投融資“新高峰”的形成，基本背后都有Emulate這家企業(yè)的大力助推——2016年，Emulate完成B輪2800萬美元融資；2018年，完成C輪3600萬美元融資；2021年，完成E輪融資8200萬美元。
另外一家明星初創(chuàng)企業(yè)，成立于2019年的Xilis，也已經(jīng)成為推動投融資市場新高峰形成的重要“合力”，如2021年全球類器官與器官芯片行業(yè)投融資史上最高峰的形成，其中有將近一半是Xilis的“功勞”。
從投融資次數(shù)和金額來看，類器官和器官芯片行業(yè)都還處于早期發(fā)展階段，競爭剛剛起步。擁有核心技術(shù)優(yōu)勢和完整生產(chǎn)鏈、盡早布局該行業(yè)的企業(yè)無疑具有先發(fā)優(yōu)勢。
各國政府：大力支持和推動行業(yè)發(fā)展，美國尤為重視器官芯片
基于類器官和器官芯片的廣泛應用前景和發(fā)展?jié)摿?，各國政府大力支持和推動行業(yè)發(fā)展。其中，美國政府尤為重視器官芯片領(lǐng)域的發(fā)展，提供了大量研究經(jīng)費和實際支持。
美國對于器官芯片行業(yè)的重要支持
▲ 數(shù)據(jù)來源：動脈橙數(shù)據(jù)庫，器官芯片網(wǎng)，蛋殼研究院制圖
自2011年宣布啟動人體芯片(Human-on-Chip)計劃起，美國相關(guān)政府機構(gòu)在對于器官芯片領(lǐng)域的研究，不僅投入了大量研究經(jīng)費，還鼓勵支持成立了像國際微生理系統(tǒng)學會（iMPSS）以及IQ聯(lián)盟（Innovation and Quality Consortium）等在內(nèi)的相關(guān)產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟組織，設(shè)立多家器官芯片測試中心推進相關(guān)行業(yè)標準的建立以及積極召開會議論壇加強行業(yè)間交流等多種方式，推進器官芯片行業(yè)的產(chǎn)業(yè)化。
IQ聯(lián)盟簡介及主要成員
IQ MPS作為IQ聯(lián)盟的附屬機構(gòu)，專門致力于推進微生理系統(tǒng)在科研和制藥領(lǐng)域的發(fā)展和規(guī)范化應用，并為聯(lián)盟內(nèi)的跨制藥領(lǐng)域協(xié)作和數(shù)據(jù)共享提供交流平臺。
▲ 數(shù)據(jù)來源：各家企業(yè)及IQ聯(lián)盟官網(wǎng)，蛋殼研究院制圖
歐盟在近幾年也不斷增加對人體器官芯片相關(guān)研究的支持，無論是在具體的政策落地還是資金支持方面。比如歐洲禁止動物用于化妝品測試等政策的出臺，極大地促進了行業(yè)對類器官和器官芯片這些可能的動物替代性技術(shù)的關(guān)注。
資金支持方面，歐盟投資最多的全球性科技開發(fā)計劃——歐盟第七框架計劃（7th Framework Programme，簡稱FP7，2007年1月1日啟動第七個科技框架計劃，總預算為505.21億歐元）就包含器官芯片項目，以及2016年開始的EU-Tox風險項目等也包含支持器官芯片的部分。
我國政府目前則更為重視類器官領(lǐng)域的發(fā)展。近兩年，隨著政府的重視以及資本的關(guān)注愈發(fā)密集，《人腸癌類器官》、《人腸道類器官》、《人源肺癌類器官培養(yǎng)技術(shù)規(guī)范》、《皮膚芯片通用技術(shù)要求》、《人正常乳腺及乳腺癌類器官制備、凍存、復蘇和鑒定操作指南》等團隊標準和國家標準草案被陸續(xù)推出，大大加速了行業(yè)的發(fā)展進程。
我國在類器官與器官芯片行業(yè)的部分政策、專項支持及標準規(guī)范制定情況
▲ 數(shù)據(jù)來源：動脈橙數(shù)據(jù)庫，蛋殼研究院制圖
此外，國內(nèi)近幾年對于實驗室自建檢測方法（LDT）試點的積極支持，也極大促進了類器官與器官芯片企業(yè)將產(chǎn)品應用于臨床發(fā)展的熱情，讓企業(yè)在早期申報注冊產(chǎn)品的過程中能獲得一部分現(xiàn)金流收入支持企業(yè)更好的生存發(fā)展。目前上海、廣州等地的部分公立醫(yī)療機構(gòu)已經(jīng)被列為試點綜合類單位。
火熱發(fā)展背后：新藥研發(fā)困境、精準醫(yī)療時代的到來與國際去動物化產(chǎn)業(yè)趨勢
任何一項商業(yè)化的技術(shù)都伴隨著需求誕生，類器官和器官芯片也是如此。破解新藥研發(fā)當前面臨的困境，是促進類器官與器官芯片行業(yè)發(fā)展的重要動力。
新藥研發(fā)困境促進類器官與器官芯片行業(yè)發(fā)展
▲ 數(shù)據(jù)來源：調(diào)研訪談，蛋殼研究院制圖
隨著更多的新藥獲批上市，藥物研發(fā)標準正在被不斷提高，造成新藥研發(fā)難度越來越高，新藥研發(fā)研發(fā)成本越來越高，投資回報率越來越低，加劇新藥研發(fā)困境。制藥界迫切地希望能夠找到新的方法、范式和工具來提高新藥研發(fā)的成功率。
能夠高度模擬和再現(xiàn)人體生理環(huán)境和復雜反應的類器官與器官芯片等體外仿生模型，成為有望打破制藥界困境的新寄托。
2D細胞、小鼠模型、非人靈長類、類器官、器官芯片應用的優(yōu)劣勢
▲ 數(shù)據(jù)來源：調(diào)研訪談，蛋殼研究院制圖
通過利用類器官與器官芯片等體外仿生模型，能有效提升藥物臨床療效預測準確度，降低藥物開發(fā)成本。
傳統(tǒng)生物模型、類器官、器官芯片應用的優(yōu)劣勢比較
▲ 數(shù)據(jù)來源：調(diào)研訪談，蛋殼研究院制圖
同時，由于技術(shù)的不斷進步，精準醫(yī)療時代的到來以及新藥研發(fā)日益復雜等原因，市場對類器官和器官芯片等人體高仿生度模型的需求進一步增加，行業(yè)迎來蓬勃發(fā)展期。
精準醫(yī)療是近年來公眾關(guān)注的焦點。在癌癥精準治療方面，腫瘤類器官的出現(xiàn)為癌癥精準醫(yī)療創(chuàng)造了新的機遇。
利用腫瘤類器官進行藥敏檢測，可以精準預測患者對抗癌藥物的反應，指導患者避免使用有毒副作用而無效果的藥物，選擇有效殺傷癌細胞的藥物方案，降低患者的耐藥風險和腫瘤復發(fā)的幾率。中國患癌人群基數(shù)大，且呈現(xiàn)不斷上升的發(fā)展趨勢，讓腫瘤類器官在藥敏檢測領(lǐng)域有很大的應用前景。
另一方面，對新藥研發(fā)模型的要求復雜化以及治療方案的復雜化，也推動類器官與器官芯片行業(yè)快速發(fā)展。
傳統(tǒng)2D細胞模型由于不能模擬進行不同器官細胞間的溝通及微環(huán)境層面代謝物、激素以及免疫系統(tǒng)的復雜相互作用，傳統(tǒng)動物模型又存在種屬差異、對實際人體反應預測能力較差、倫理問題以及成像觀察的局限性等不足的問題，一旦涉及到免疫、代謝、感染、CNS、罕見病等非常具有人類特異性的疾病，傳統(tǒng)的2D細胞模型和模式動物等傳統(tǒng)方案難以進行有效疾病建模。
除了新藥研發(fā)模型的要求愈發(fā)復雜化，治療方案的復雜化進一步引發(fā)對類器官與器官芯片等技術(shù)的需求。
十年前，大多數(shù)制藥企業(yè)的管線都以小分子為主，而現(xiàn)在，它們布局了從小分子到大分子，從化藥到單抗、雙抗、ADC、Protac、多肽、小核酸藥、基因治療、細胞治療等為代表的創(chuàng)新治療方案。由于大多創(chuàng)新治療方案的作用機制多在微環(huán)境（也就是細胞間），解決多細胞共培養(yǎng)的問題是必然要求。
最后，國際去動物化發(fā)展趨勢進一步推動行業(yè)快速發(fā)展。
隨著動物保護力度的加強，目前世界許多國家和地區(qū)都已經(jīng)出臺了禁止使用動物進行化妝品檢測的法律法規(guī)。比如歐盟、挪威、新西蘭、以色列、印度都已經(jīng)全面禁止化妝品動物實驗，并對新近做過動物實驗的化妝品上市銷售予以禁止。
歐洲一些國家甚至已經(jīng)開始實行禁止利用動物進行實驗。中國的化妝品目前也已經(jīng)逐步去除了強制性動物實驗的要求。
綜上，技術(shù)、政策、市場各方面因素的共同推動造成行業(yè)如今領(lǐng)域的繁榮。
科研方面，類器官和器官芯片相關(guān)的科研文獻數(shù)量快速上升。
近10年全球類器官與器官芯片科研文獻發(fā)表數(shù)量
▲ 數(shù)據(jù)來源：PubMed數(shù)據(jù)庫，蛋殼研究院制圖
據(jù)PubMed數(shù)據(jù)庫，涉及類器官與器官芯片技術(shù)的相關(guān)研究在近10年呈直線上升態(tài)勢，且不乏多篇CNS等各大頂級期刊文獻。基礎(chǔ)科學研究方面的研究積累正在進一步加速類器官與器官芯片的產(chǎn)業(yè)進程。
產(chǎn)業(yè)方面，多家創(chuàng)新企業(yè)相繼成立，多家企業(yè)通過創(chuàng)新布局入局類器官與器官芯片賽道。據(jù)蛋殼研究院不完全統(tǒng)計，全球目前有超過49家企業(yè)專門布局類器官與器官芯片賽道。
2011-2021年全球類器官和器官芯片領(lǐng)域企業(yè)成立情況
▲ 數(shù)據(jù)來源：動脈橙數(shù)據(jù)庫，蛋殼研究院制圖
撥開類器官與器官芯片的概念“云霧”
在開始全球類器官與器官芯片發(fā)展現(xiàn)狀的剖析之前，或許我們有必要厘清類器官與器官芯片的概念。
由于類器官與器官芯片尚處于發(fā)展早期，此前國內(nèi)對類器官與器官芯片的界定與理解存在模糊地帶。但相關(guān)概念的厘清與規(guī)范，對行業(yè)的有序競爭和良性發(fā)展無疑是重要的。
蛋殼研究院在動脈新醫(yī)藥此前采訪的基礎(chǔ)上，向行業(yè)更多專業(yè)人士進行了調(diào)研，得出以下結(jié)論：類器官和器官芯片分屬不同的細分領(lǐng)域，但應用場景有相似。
類器官、器官芯片與類器官芯片之間的關(guān)系
▲ 數(shù)據(jù)來源：調(diào)研訪談，蛋殼研究院制圖
具體來講，類器官偏向生物學，屬于干細胞相關(guān)領(lǐng)域，類器官中的干性細胞在培養(yǎng)過程中會向不同類型細胞分化，且分化后的細胞在空間排布、生理功能上與人體器官高度相似，但在可控性、可重復性上具有局限，其復雜程度受細胞分化能力限制。
器官芯片則偏向于生物醫(yī)學工程，通過微流控等技術(shù)的引入，在建模的可控性和標準化上具有優(yōu)勢，可通過共培養(yǎng)技術(shù)實現(xiàn)更復雜模型的構(gòu)建，但往往難以兼具通量、成本和復雜度的要求。
雖然類器官與器官芯片分屬不同賽道，但目前國內(nèi)常常將類器官和器官芯片一并提及甚至混為一談的現(xiàn)象，原因在于兩者同屬替代性前沿技術(shù)，在應用場景上有一定的結(jié)合點，且其應用目的均在于構(gòu)建體外仿生生理模型以更好地進行疾病和藥理研究等。
器官芯片和微生理系統(tǒng) (microphysiological system，MPS) 作為復雜體外模型 (complex in vitro model, CIVM)的子集，通常在文獻里是近似的指代。
但多位行業(yè)專家一致認同，微生理系統(tǒng)的涵蓋范圍大于器官芯片。白皮書中對各類體外模型相關(guān)定義做了清晰詳盡的解釋，此處限于篇幅，不再展開。
類器官、器官芯片、微生理系統(tǒng)及復雜體外模型之間的關(guān)系 
▲ 數(shù)據(jù)來源：調(diào)研訪談，蛋殼研究院制圖
類器官與器官芯片行業(yè)全球發(fā)展現(xiàn)狀分析
■ 全產(chǎn)業(yè)鏈分析：中下游需求尚未放量，80%企業(yè)兼做上游
目前，全球類器官與器官芯片產(chǎn)業(yè)鏈上游主要包括儀器設(shè)備研發(fā)生產(chǎn)企業(yè)、試劑耗材研發(fā)生產(chǎn)企業(yè)，為行業(yè)提供類器官及器官芯片自動化高通量操作儀器、芯片制造、成像設(shè)備等儀器設(shè)備，以及包括培養(yǎng)板，試劑盒、水凝膠、納米纖維、基質(zhì)膠、合成支架、蛋白和專用耗材，微流控芯片及基材等在內(nèi)的試劑耗材。
中游為提供類器官、器官芯片及配套技術(shù)服務的企業(yè)。下游主要包括制藥和生物技術(shù)企業(yè)（藥企）、CRO、高校及其他科研院所、化妝品行業(yè)企業(yè)、醫(yī)院、患者等。
類器官與器官芯片全產(chǎn)業(yè)鏈圖譜
▲ 數(shù)據(jù)來源：各家企業(yè)及科研院所官網(wǎng)，蛋殼研究院制圖
值得注意的是，由于目前類器官與器官芯片行業(yè)尚處于發(fā)展早期，中下游需求尚未放量，因此類器官與器官芯片的許多企業(yè)某種程度上扮演了部分上游角色，多自行進行類器官及器官芯片自動化、高通量操作儀器以及成像設(shè)備的研發(fā)。
據(jù)蛋殼研究院不完全統(tǒng)計，全球類器官與器官芯片企業(yè)布局上游儀器設(shè)備或試劑耗材的企業(yè)占比高達80%。
全球類器官與器官芯片企業(yè)布局上游情況
▲ 數(shù)據(jù)來源：動脈橙數(shù)據(jù)庫，蛋殼研究院制圖
隨著行業(yè)的進一步發(fā)展，中下游需求對于上游儀器設(shè)備/試劑耗材的需求總量進一步增加，像伯楨生物這類專門打造相關(guān)儀器設(shè)備以及研發(fā)生產(chǎn)試劑耗材的企業(yè)開始出現(xiàn)。
隨著未來行業(yè)進一步發(fā)展以及相關(guān)政策和標準落地，行業(yè)對于上游的需求放量，會促進更多專業(yè)性質(zhì)的上游企業(yè)誕生以及部分類器官和器官芯片企業(yè)的業(yè)務轉(zhuǎn)型，率先深度布局上游的企業(yè)無疑具有先發(fā)優(yōu)勢。
■ 行業(yè)現(xiàn)狀分析：海外發(fā)展進度快于國內(nèi)且表現(xiàn)出明顯發(fā)展差異
由于國外政策、資金支持更到位，研究開展更早，國外類器官和器官芯片整體產(chǎn)業(yè)發(fā)展進度快于國內(nèi)。
從類器官的產(chǎn)業(yè)應用來看，國外部分類器官企業(yè)已經(jīng)解決了類器官培養(yǎng)和使用的合規(guī)和倫理問題。如Hans Clevers參與創(chuàng)辦的類器官技術(shù)孵化企業(yè)HUB已經(jīng)搭建了具有一定數(shù)量和種類豐富度的類器官模型庫，讓其中部分的類器官可以被隨時調(diào)用，進行有目的的擴增和凍存，從而開展針對性的科學研究，或者服務于藥企等下游客戶。
諸如InSphero、OcellO（已被CrownBio收購）、Cellesce等海外類器官企業(yè)已經(jīng)解決了類器官培養(yǎng)在高通量、可重復性以及手動培養(yǎng)非標準化等方面的一些問題，順利將其用于藥物研發(fā)領(lǐng)域，主要客戶群體是藥企及科研院所。
國內(nèi)類器官行業(yè)發(fā)展快速，但在類器官培養(yǎng)質(zhì)控及樣本合規(guī)方面的能力有待進一步提升。比如在解決類器官樣本合規(guī)和倫理方面的工作還不夠到位，以及一些類器官庫中的模型尚未達到可應用的標準，缺乏相關(guān)的質(zhì)量控制標準。
在器官芯片領(lǐng)域，全球器官芯片核心廠商主要分布在北美及歐洲地區(qū)，包括Emulate、TissUse、Hesperos、CN Bio等頭部器官芯片企業(yè)占據(jù)全球超過50%以上的市場份額，國外器官芯片企業(yè)目前處于主導地位，我國產(chǎn)業(yè)化進程相較落后。
原因在于，器官芯片是一項多學科高度交叉的前沿技術(shù)，技術(shù)門檻較高。此外，由于處于不同發(fā)展階段國家解決問題的重心不同，相較于歐美，我國器官芯片行業(yè)在國內(nèi)整體缺乏資金和政府系統(tǒng)性組織的支持。
國內(nèi)產(chǎn)業(yè)發(fā)展類器官的風頭更盛，國外產(chǎn)業(yè)器官芯片企業(yè)數(shù)量占比更大，國內(nèi)外在類器官與器官芯片領(lǐng)域發(fā)展的重心上幾乎相反。
據(jù)蛋殼研究院不完全統(tǒng)計，目前中國以發(fā)展類器官為主要業(yè)務的企業(yè)占比國內(nèi)類器官與器官芯片領(lǐng)域企業(yè)總量的71%，海外以發(fā)展器官芯片為主要業(yè)務的企業(yè)占比海外類器官與器官芯片領(lǐng)域企業(yè)總量的63%。
海內(nèi)外類器官與器官芯片企業(yè)成立差異表現(xiàn)
▲ 數(shù)據(jù)來源：動脈橙數(shù)據(jù)庫，蛋殼研究院制圖
我們認為，導致這個現(xiàn)象發(fā)生的的原因主要有兩個方面：一是技術(shù)積累的基礎(chǔ)不同，二是國情不同導致的市場需求發(fā)展差異。
首先看類器官領(lǐng)域，“國內(nèi)產(chǎn)業(yè)發(fā)展類器官的風頭更盛”的背后原因，包括上文已經(jīng)提及的技術(shù)方面的一些問題和阻礙，以及國內(nèi)監(jiān)管審批的指導政策不完善。另外，由于不同的國情，將類器官應用于臨床端發(fā)展癌癥精準醫(yī)療布局藥敏篩查是國內(nèi)區(qū)別于海外的市場需求所在。
中國作為癌癥大國，無論是總癌癥患者基數(shù)還是新發(fā)癌癥人群都非常龐大，且癌癥患者的5年生存率明顯低于海外發(fā)達國家。而影響患者五年生存率的因素除了治療手段本身，還有一個非常重要的因素在于早篩早診。
中國人腫瘤早篩意識薄弱，大部分患者往往在患病且病癥非常明顯的情況下才進行診治。由于大量腫瘤患者在患病早期無癥狀，確診階段更多地集中于發(fā)病中晚期，因此大部分中國癌癥患者一經(jīng)診斷結(jié)果可能就已經(jīng)發(fā)展到了中晚期，此時如果能盡快找出適合患者的給藥方案無疑對患者有極大幫助。中國患癌人群基數(shù)大且呈現(xiàn)不斷上升的發(fā)展趨勢，讓腫瘤類器官在藥敏檢測領(lǐng)域有很大的應用前景。
除了中國資本市場對于精準醫(yī)療市場的期待，海外資本對于類器官企業(yè)Xilis的青睞也在一定程度上表明了其對于將腫瘤類器官應用于癌癥精準醫(yī)療藥敏篩查的認可。
Xilis企業(yè)MOS平臺的優(yōu)勢
▲ 數(shù)據(jù)來源：Xilis官網(wǎng)
Xilis成立于2019年，目前僅A輪融資總額已經(jīng)超過了8900萬美元，是當下市場中炙手可熱的企業(yè)新秀。其專有的MicroOrganoSphereTM（MOS）平臺是一個可擴展的患者衍生類器官模型藥物發(fā)現(xiàn)平臺。結(jié)合AI成像分析工具，Xilis可以基于腫瘤類器官快速準確預測患者治療反應，幫助臨床醫(yī)生制定有針對性的個體化癌癥治療策略。
當然，海外資本青睞Xilis的原因并不在癌癥精準醫(yī)療這一個方面，輔助制藥企業(yè)進行新藥開發(fā)也是Xilis的重要業(yè)務板塊，體現(xiàn)了其技術(shù)實力。
國外產(chǎn)業(yè)器官芯片企業(yè)數(shù)量占比更大，我們猜測主要原因也包括兩方面。
第一方面，在于國外在藥物研發(fā)方面走得更為前沿，對于器官芯片的市場需求更為迫切。
報告前文提到，制藥企業(yè)的研發(fā)方向在轉(zhuǎn)變，從小分子到大分子，從化藥到抗體藥、Protac、多肽、小核酸藥、基因細胞治療等，傳統(tǒng)生物模型已經(jīng)不能滿足當下藥企的研發(fā)需求。
另外，鯤石生物創(chuàng)始人尹秀山博士指出，在進行動物實驗方面，國外相比國內(nèi)面臨著更大的動物實驗倫理方面的壓力以及時間成本。
舉個例子，涉及基因編輯的相關(guān)動物實驗需要用到靈長類，但依照目前歐洲的政策環(huán)境以及動物資源，做基因編輯相關(guān)的動物實驗可能需要花4年以上的時間排隊等待，還會面臨在倫理方面的手續(xù)辦理上面臨較大阻力。相比之下在中國，如果資金資源到位，可能3個月就能直接開始做相關(guān)實驗。
目前，許多歐洲科研院所做動物實驗的量已經(jīng)急劇下降。部分企業(yè)如T-knife Therapeutics已經(jīng)把動物實驗相關(guān)的部署完全遷到了美國。
第二方面，在于器官芯片產(chǎn)業(yè)在美國起步更早，政府部門對器官芯片相關(guān)研究支持力度也更大。
國內(nèi)目前在器官芯片方面技術(shù)方面整體還處于發(fā)展早期，掌握器官芯片核心技術(shù)的團隊較少，大多還在做一些比較簡單或個別種類的器官芯片，還有很大的成長空間。
商業(yè)化探索現(xiàn)狀：以產(chǎn)品直銷和提供服務為主，未來發(fā)展路徑可部分參考CRO
據(jù)蛋殼研究院調(diào)研訪談，全球類器官與器官芯片行業(yè)目前主要有兩種商業(yè)模式：產(chǎn)品直銷和提供服務。具體到類器官和器官芯片行業(yè)表現(xiàn)有些許差異。
類器官與器官芯片企業(yè)主要商業(yè)模式
▲ 數(shù)據(jù)來源：調(diào)研訪談，蛋殼研究院制圖
產(chǎn)品直銷一般是指類器官或器官芯片企業(yè)直接將類器官模型或器官芯片模型以標準化產(chǎn)品的形式提供給客戶，根據(jù)不同客戶的不同要求，具體有多種銷售形式。
對于類器官而言，最為主流的產(chǎn)品直銷形式是標準類器官模型銷售，由類器官企業(yè)提供特定種類的類器官給到客戶（主要是藥企/CRO/化妝品企業(yè)以及科研院所等B端客戶）以滿足客戶的研發(fā)要求。
不過，精科生物類器官研發(fā)總監(jiān)陸政昊博士指出，“目前這種模式還需要探索，尤其是患者源性類器官，除了考慮監(jiān)管政策因素，大家其實更看重的是在附加在類器官上的應用價值。因此，類器官企業(yè)更多是以技術(shù)服務的形式為客戶提供特定種類的類器官的研究價值?！?/span>
類器官行業(yè)的另一種盈利模式是企業(yè)以技術(shù)授權(quán)的形式將技術(shù)對外授權(quán)從而獲得IP授權(quán)費，如HUB通過技術(shù)授權(quán)促進了Epistem、Cellesce、Crown Biosciences等企業(yè)的成立和發(fā)展。
在器官芯片領(lǐng)域，最為主流的產(chǎn)品直銷形式是定制化生產(chǎn)銷售，即器官芯片企業(yè)按照客戶的要求進行定制化的器官芯片設(shè)計與生產(chǎn),并提供相應的設(shè)備裝置給到客戶。另一種盈利模式是企業(yè)以器官芯片相關(guān)儀器設(shè)備+芯片以及其他試劑耗材的形式進行配套銷售：企業(yè)將操作所需相關(guān)設(shè)備以銷售、租賃或贈送等各種形式給到客戶，同時將芯片包括其他試劑耗材銷售給客戶。
服務模式一般是指類器官或器官芯片企業(yè)依托自身的類器官或器官芯片模型直接依據(jù)客戶需求提供相應的配套服務，主要包括兩種服務類型。
其中，CRO服務指類器官或器官芯片企業(yè)按照客戶要求，進行基于類器官或器官芯片的各項實驗，再基于相應的實驗數(shù)據(jù)為客戶提供實驗結(jié)果報告或申報材料。精準醫(yī)療服務主要指基于腫瘤類器官的藥敏測試，針對有需求的癌癥患者提供個性化的用藥方案。
值得注意的是，精準醫(yī)療服務的渠道和以上幾種盈利模型稍有不同，服務的承載主體主要是通過醫(yī)院、第三方醫(yī)學檢驗所或者專業(yè)健康管理機構(gòu)等，因此可以看到很多類器官企業(yè)分設(shè)第三方醫(yī)學檢驗所的布局，如精科生物、科途醫(yī)學、創(chuàng)芯國際、丹望醫(yī)療等。
目前，全球?qū)Ｗ⒂陬惼鞴倥c器官芯片業(yè)務的企業(yè)目前尚未有一家上市。發(fā)展最快的是一家器官芯片企業(yè)Emulate，目前融資到了E輪。行業(yè)的許多企業(yè)，如Epistem、OcellO、TARA Biosystems等目前以被收購的形式實現(xiàn)了下一階段的發(fā)展。那么，類器官與器官芯片行業(yè)企業(yè)未來可能的發(fā)展路徑有哪些？
行業(yè)未來可能的三條發(fā)展路徑：精密儀器設(shè)備企業(yè)、CRO及Biotech
▲ 數(shù)據(jù)來源：調(diào)研訪談，蛋殼研究院制圖
對于類器官及器官芯片企業(yè)未來的發(fā)展路徑，一部分行業(yè)人士認為，諸如Emulate等在內(nèi)的企業(yè)未來可能逐漸向精密儀器設(shè)備企業(yè)（設(shè)備和試劑是其核心）發(fā)展，這從其業(yè)務布局就可見一斑。
遍覽Emulate的產(chǎn)品線，目前正在開發(fā)各種類型的器官芯片。相關(guān)產(chǎn)業(yè)人士指出，“Emulate為了賣它的設(shè)備，所以其器官芯片模型類型越做越豐富?！贝送?，其近兩年人事方面的委任調(diào)動也部分反映了這一點。
另一部分行業(yè)人士則認為，本質(zhì)上講類器官和器官芯片是一種技術(shù)平臺，主要是為新藥研發(fā)流程中的某個環(huán)節(jié)服務，未來發(fā)展的主流方向定位應該是CRO。比如，有投資人認為，類器官賽道屬于生命科學工具領(lǐng)域的大范疇，未來行業(yè)大體的發(fā)展邏輯跟CRO行業(yè)類似，都有一個挖金礦、賣水人的角色和邏輯。
此外，從蛋殼研究院對多位行業(yè)資深人士的調(diào)研訪談中，我們還了解到另一種未來可能廣泛出現(xiàn)的商業(yè)模式，即基于類器官或器官芯片進行新藥開發(fā)的Biotech企業(yè)。由有藥物開發(fā)能力的團隊基于自身在類器官或器官芯片模型構(gòu)建方面的優(yōu)勢自行進行新藥管線的開發(fā)。未來發(fā)展路徑可參考AI+新藥領(lǐng)域 “AI Biotech”類型企業(yè)的發(fā)展模式。
目前主要應用場景分析
目前，類器官與器官芯片行業(yè)目前的主要應用場景包括疾病建模、毒性測試、高通量藥物篩選、藥物評價、藥物適應癥拓展、癌癥精準治療、再生醫(yī)學、航天醫(yī)學等。
類器官與器官芯片目前主要應用場景
▲ 數(shù)據(jù)來源：調(diào)研訪談，蛋殼研究院制圖
其中，癌癥精準治療是國內(nèi)類器官技術(shù)應用目前最火熱的市場。有從業(yè)者向動脈網(wǎng)估計，每年國內(nèi)類器官精準醫(yī)療采集樣本已經(jīng)超過萬例。包括南方醫(yī)院、長海醫(yī)院、華西醫(yī)院、復旦大學附屬腫瘤醫(yī)院等醫(yī)院目前都已經(jīng)開展了相應的臨床研究。
目前，類器官技術(shù)已經(jīng)覆蓋的癌種包括肺癌、乳腺癌、膽管癌、胃癌、結(jié)直腸癌等20余種類器官，部分腫瘤器官體外培養(yǎng)的成功率高達95%。通過與二代測序結(jié)合使用，能夠進一步提升腫瘤患者的精準治療效果。類器官目前以化療藥的敏感性檢測為主，伴隨著技術(shù)進步，未來用于靶向藥和免疫治療也具有很大潛力。
雖然目前將類器官用于藥敏測試的市場十分火熱，但也有一些發(fā)展上的局限性需要客觀看待。
一方面在于腫瘤高度異質(zhì)性導致產(chǎn)品規(guī)模化應用困難。在類器官精準醫(yī)學實驗中，每次都需要基于患者和樣本情況，做個性化設(shè)計，而不同瘤種、不同部位樣本、樣本中的不同細胞類型，都對應著不同的培養(yǎng)方式和配方。這可能會造成短期內(nèi)類器官精準醫(yī)學難以實現(xiàn)產(chǎn)品化，市場規(guī)模提升較慢。
此外，有企業(yè)指出，“即便完成了技術(shù)和工業(yè)化的迭代，真正有需求也有機會通過類器官精準醫(yī)療來獲益的腫瘤患者，在存量和增量人群中的比重也相對有限。”
另外，腫瘤的異質(zhì)性還體現(xiàn)在空間異質(zhì)性上?！坝糜谂囵B(yǎng)類器官的腫瘤組織是否能夠包含所有病灶，會直接影響藥物篩選的準確性。目前，類器官還需要解決如何更準確地反應臨床異質(zhì)性及腫瘤微環(huán)境對藥物影響的關(guān)鍵問題，才能真正實現(xiàn)精準指導患者用藥意義?！?/strong>樸衡科技創(chuàng)始人宋光啟博士此前就職于復旦大學附屬中山醫(yī)院，深諳產(chǎn)品在臨床應用的痛點。
類器官與器官芯片行業(yè)現(xiàn)存挑戰(zhàn)、機遇與產(chǎn)業(yè)趨勢
▲ 數(shù)據(jù)來源：調(diào)研訪談，蛋殼研究院制圖
以上為報告主要內(nèi)容節(jié)選，報告完整框架如下：
報告特別鳴謝（按行業(yè)調(diào)研順序）：
趙小洋-高特佳投資執(zhí)行合伙人、解樹濤-伯楨生物商務副總裁、尹秀山-鯤石生物創(chuàng)始人、宋光啟-樸衡科技創(chuàng)始人、華國強-丹望醫(yī)療創(chuàng)始人、陳早早-艾瑋得生物副總經(jīng)理、陸政昊-精科生物類器官研發(fā)總監(jiān)以及其他未具名的企業(yè)及創(chuàng)投人。
*封面來源：123rf
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