一枚器官芯片背后的“創(chuàng)”與“智”

2018年4月2日，中國(guó)東南大學(xué)生物科學(xué)與醫(yī)學(xué)工程學(xué)院趙遠(yuǎn)錦教授在進(jìn)行“心臟芯片”的后續(xù)研究。新華社記者孫參攝

在位于蘇州高新區(qū)太湖科學(xué)城功能片區(qū)的東南大學(xué)蘇州醫(yī)療器械研究院，記者看到兩種規(guī)格的器官芯片，分別只有U盤和硬盤大小。它們由高分子材料構(gòu)成，里面包含很多“小通道”和“小房間”，如同透明的微型迷宮。像這樣大小的器官芯片中，可以構(gòu)建出幾十個(gè)乃至上百個(gè)迷你人體器官。

“薄薄的一片巴掌大小材料，可以模擬人體器官，代替每年因?qū)嶒?yàn)而‘犧牲’的數(shù)以億計(jì)的動(dòng)物，在生命科學(xué)、制藥化工、航空航天等領(lǐng)域?yàn)槿祟惪茖W(xué)發(fā)展做出貢獻(xiàn)。”東南大學(xué)蘇州醫(yī)療器械研究院院長(zhǎng)顧忠澤介紹。

形成新質(zhì)生產(chǎn)力，發(fā)展未來產(chǎn)業(yè)是關(guān)鍵。作為一項(xiàng)變革性生物醫(yī)學(xué)技術(shù)，器官芯片曾被世界經(jīng)濟(jì)論壇列為十大新興技術(shù)之一。在這個(gè)具有顛覆性意義的技術(shù)領(lǐng)域，中國(guó)科研人員不斷攻克關(guān)鍵核心技術(shù)，在國(guó)際競(jìng)技場(chǎng)上展現(xiàn)中國(guó)智慧。

顧忠澤介紹，借助微加工、3D打印、納米自組裝等技術(shù)，“蓋”出模擬人體環(huán)境的“房子”，再往里面按程序化輸入相關(guān)細(xì)胞，就能“長(zhǎng)”出對(duì)應(yīng)器官，并獲得具有“生物活體”的器官芯片。

近期，2023年度中國(guó)生命科學(xué)十大進(jìn)展公布，由顧忠澤領(lǐng)銜的項(xiàng)目“人體器官芯片及多模態(tài)精準(zhǔn)測(cè)量方法構(gòu)建”入選。

顧忠澤說，科研團(tuán)隊(duì)攻克生物力測(cè)量、功能圖像分析、高仿真體外微環(huán)境構(gòu)建、片上傳感分析等關(guān)鍵核心技術(shù)，取得多項(xiàng)國(guó)內(nèi)外領(lǐng)先成果，包括在國(guó)際上首開太空人工血管組織芯片研究先河等。

生物醫(yī)藥產(chǎn)業(yè)事關(guān)國(guó)計(jì)民生，是發(fā)展新質(zhì)生產(chǎn)力的重要領(lǐng)域。國(guó)家發(fā)展改革委印發(fā)的《“十四五”生物經(jīng)濟(jì)發(fā)展規(guī)劃》將“面向人民生命健康的生物醫(yī)藥”作為生物經(jīng)濟(jì)四大重點(diǎn)領(lǐng)域之一。

2018年4月2日，東南大學(xué)向社會(huì)通報(bào)，該校生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)院生物電子學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室趙遠(yuǎn)錦教授課題組，最新研發(fā)出一種可變色的“心臟芯片”。新華社記者孫參攝

器官芯片是生物醫(yī)藥產(chǎn)業(yè)發(fā)展的生動(dòng)縮影。當(dāng)前，蘇州生物醫(yī)藥產(chǎn)業(yè)進(jìn)入加速增長(zhǎng)的爆發(fā)期，新藥研發(fā)、高端醫(yī)療器械、生物技術(shù)及新興療法等重點(diǎn)產(chǎn)業(yè)集群快速崛起，集聚生物醫(yī)藥企業(yè)3800多家，2023年實(shí)現(xiàn)產(chǎn)值2100多億元。

眼下的蘇州，生物醫(yī)藥產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新集群蓬勃發(fā)展，產(chǎn)業(yè)鏈與創(chuàng)新鏈深度融合，內(nèi)生創(chuàng)新動(dòng)力進(jìn)一步增強(qiáng)，產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)高級(jí)化、產(chǎn)業(yè)體系現(xiàn)代化圖景愈加清晰。

“器官芯片不是單一、孤立的科研成果，而是由諸如干細(xì)胞科學(xué)、生物材料工程、納米加工技術(shù)等多領(lǐng)域前沿技術(shù)交叉集成而來。”東南大學(xué)蘇州醫(yī)療器械研究院院長(zhǎng)助理陳早早解釋說，器官芯片不僅是生物醫(yī)學(xué)的突破，更是多學(xué)科集成創(chuàng)新的結(jié)晶。

發(fā)展新質(zhì)生產(chǎn)力，重在創(chuàng)新生產(chǎn)要素配置方式，發(fā)揮市場(chǎng)在資源配置中的決定性作用，為未來產(chǎn)業(yè)培育營(yíng)造良好發(fā)展環(huán)境。

為引導(dǎo)生物醫(yī)藥和大健康產(chǎn)業(yè)集聚發(fā)展，蘇州設(shè)立總規(guī)模50億元的蘇創(chuàng)生物醫(yī)藥大健康創(chuàng)業(yè)投資基金，旨在通過股權(quán)投資和招投聯(lián)動(dòng)方式，為生物醫(yī)藥大健康領(lǐng)域早期優(yōu)質(zhì)項(xiàng)目和領(lǐng)軍人才項(xiàng)目加碼賦能。

蘇州還推動(dòng)建設(shè)創(chuàng)新聯(lián)合體，鼓勵(lì)生物醫(yī)藥龍頭企業(yè)牽頭，會(huì)同行業(yè)企業(yè)、知名大學(xué)、科研機(jī)構(gòu)、海外離岸創(chuàng)新中心、科技服務(wù)機(jī)構(gòu)和金融機(jī)構(gòu)等，自愿組建創(chuàng)新聯(lián)合體。

細(xì)胞培養(yǎng)一次性反應(yīng)袋是單抗生產(chǎn)的關(guān)鍵設(shè)備，過去長(zhǎng)期依賴進(jìn)口。信達(dá)生物制藥（蘇州）有限公司與材料科學(xué)姑蘇實(shí)驗(yàn)室聯(lián)合研發(fā)，通過改進(jìn)膜材料與結(jié)構(gòu)攻克反應(yīng)袋關(guān)鍵材料制備難題，產(chǎn)品在信達(dá)生物成功應(yīng)用后，面向全行業(yè)大規(guī)模推廣。

在中國(guó)，器官芯片產(chǎn)業(yè)發(fā)展主要依托企業(yè)、高校、醫(yī)院、研究機(jī)構(gòu)等創(chuàng)新資源的技術(shù)合作與成果轉(zhuǎn)化，產(chǎn)業(yè)集聚區(qū)覆蓋珠三角、長(zhǎng)三角及北京等地。

根據(jù)統(tǒng)計(jì)，2022年中國(guó)的人體器官芯片市場(chǎng)規(guī)模約0.05億美元，占全球的5.69%，預(yù)計(jì)2023年市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)0.13億美元，占全球的10.8%。

在備受矚目的器官芯片領(lǐng)域，處于國(guó)內(nèi)領(lǐng)先地位的蘇州已完成器官芯片體系全鏈條建設(shè)，攻克了類器官生成和培養(yǎng)、功能性細(xì)胞外支架材料、組織微器官三維成像和精準(zhǔn)測(cè)量等多項(xiàng)核心技術(shù)壁壘。

顧忠澤介紹，未來科研團(tuán)隊(duì)將開發(fā)高仿真體外人源化生理、病理模型，通過這項(xiàng)前瞻性技術(shù)，推動(dòng)中國(guó)藥物創(chuàng)制和精準(zhǔn)診療行業(yè)彎道超車。（劉巍?。?/p>