縮短癌症藥物研發期！這家美國公司想讓培養皿、動物實驗都靠邊站

你知道癌症藥品從開始研發，到臨床實驗，到最後上市用於廣大患者，需要經過多少個步驟嗎？

小探就以美國為例來說說。一種藥品，從在實驗室進行培養皿實驗，到動物實驗，再到三輪的人體臨床實驗，才能進入新葯申請，最後被美國食品藥品監督管理局（FDA）批准上市。平均時長為8-12年！

然而，這種藥品也面臨著高達95%失敗的可能性，因為無法通過各種前期實驗。

於此同時，伴隨著長期的藥品研發和各項實驗而來的，是癌症藥品價格的高漲。有論文數據指出，每種癌症藥物的生產成本約為12億美元至13億美元。儘管從申請日期起藥品專利壽命為20年，但從開始銷售的實際專利壽命非常有限，往往不到10年。

冗長的階段，昂貴的費用，到底能否從其中一個環節找到突破呢？

細胞晶元出現

早在十多年前，康奈爾大學的研究人員就首次提出設想：用人體不同器官的細胞在晶元上構建人體組織，模擬人體環境。這樣是不是就能跳過小白鼠實驗，直接測試人體細胞對藥物的反應了呢？

晶元＋人體器官細胞究竟如何？靠文字確實有點難以想像，小探上張圖，你就理解了。

沒錯，就是在這樣一塊大小的生物晶元，植入活的人體器官細胞。晶元中有流通的槽道，當研究人員需要測試一種藥物時，只需要將藥物所含化合物加入晶元，再觀察晶元中的各類細胞（如腸道、心、肺細胞等）如何反應，從而跳過小白鼠實驗，縮短藥物研發周期。

這個「organs-on-chips」（人體器官晶元）的研發工作，是2012年美國國立衛生研究中心（NIH）、美國食品和藥物管理局（FDA）和美國國防部高級研究計劃局（DARPA）聯合發起的。計劃投入7500萬美元，由美國最頂尖的高校哈佛大學、霍普金斯大學、麻省理工大學、哥倫比亞大學、康奈爾大學、杜克大學等共同參與。

目前，多款器官的細胞晶元已經研製出來，但僅僅是針對單個器官的。未來我們所期待的應該是把人體器官都集成到一張晶元上，這樣就可以更全面了解新葯對人體重要器官的影響了。

（暢想集成晶元）

然而，在美國波士頓舉辦的「2015世界器官晶元年會」上，許多與會發言人證實了晶元帶來的功效，也討論了這種細胞晶元的局限性所在。例如，藥物作用終究無法全面反映機體器官功能的複雜和完整性，器官晶元更是無法重現機體複雜的內分泌環境所導致的一系列功能變化。

那是否可以把晶元放在真實的人體器官環境中進行測試呢？

嗯，矽谷一家幫助深科技項目對接的平台 Propel(x) 就給小探推薦了這麼一位大學教授，她所創立的公司 zPREDICTA，希望模擬人體不同器官細胞的生存環境並進行 3D 重建。這樣，說不定晶元就能在正確的環境里培養了。

3D重建器官環境

Julia Kirshner 曾在美國普渡大學擔任了5年的助理教授，她在腫瘤研究領域擁有超過15年的經驗。專長涵蓋癌症生物學的多個領域，包括開發生理器官臨床前模型、分子靶標、耐藥性評估、腫瘤微環境等。

她告訴矽谷密探（公號ID: SVS-007），從大學階段開始，自己就關注腫瘤周圍的組織是如何影響癌症發展，以及環境中不同組成部分如何影響腫瘤細胞及其對藥物的反應。在她看來，從實驗室到最終藥物上市，還是很長的過程。於是決定從大學實驗室離開，跟自己的博士生 Mukti Parikh 一起創立公司，就有了zPREDICTA。

左邊為公司 CTO Mukti Parikh，右邊為 CEO Julia Kirshner

zPREDICTA 的產品是重建單個器官的模擬生存環境。重建後，把各類藥劑測試作用於這個平台，以代替過去的培養皿和動物測試階段，從而實現加快藥品測試環節，節省藥物實驗的成本和時間。

聽起來跟器官晶元想要達到的目的可謂「殊途同歸」， 但 zPREDICTA 產品不同在哪？

Julia 告訴密探，首先，傳統培養皿進行的藥物測試屬於2D的，常規細胞培養模型缺乏組織微環境，因此生理相關性較為有限。

細胞晶元是通過創建微流體裝置，允許細胞在通道中流動，並研究藥物對細胞上的剪應力。而 zPREDICTA 的重建器官（R-organ）技術是對細胞晶元的補充，如果將技術整合到細胞晶元中，將提供已有細胞晶元更多的生理學系統。所以，製造細胞晶元的公司或者大學實驗室，並不是 zPREDICTA 的競爭對手，反而是潛在客戶。

Julia 以常見的骨髓細胞為例，介紹了3D重建骨髓平台（rBone）。這個平台包含了人類骨髓（細胞，造血和基質，細胞外，可溶性因子和細胞外基質（ECM））的綜合微環境，能夠維持原始骨髓細胞至少21天不喪失生存能力。可用於生長多發性骨髓瘤和急性骨髓性白血病。

「只要把細胞放到準確的環境里，反應開始變得不一樣。」Julia 表示，目前任何類型的治療劑都可用於重建平台，包括抗體、生物製劑、細胞治療劑等，且已顯示與臨床反應的高度相關性。這意味著，相較於培養皿和動物，能夠更好預測新的治療方案在人體組織微環境生理條件下的長期效果和療效。

跟「類器官」相比？

zPREDICTA 嘗試的是重建器官的生存環境，但密探發現，世界上已經有科學家嘗試「重建」器官了。他們利用胚胎幹細胞培育各種組織和器官，已在培養皿中成功培育出具有三維立體結構的眼、腸、肝、胰、腎等，這都被稱為「類器官」。

「類器官」能夠模擬真實器官的一部分結構和功能，能幫助進一步了解發育機制，也可用作疾病模型和藥物篩選平台。

但是，Julia 告訴密探，「類器官」仍缺乏免疫系統，而 zPREDICTA 已經對免疫系統參與癌症治療進行了相關研究，還與製藥合作夥伴一起使用平台進行免疫腫瘤學劑的評估。

當前，zPREDICTA 正在對能否把兩個不同器官微環境同時模擬進行了嘗試，以及跟不同的藥品研發公司建立合作夥伴關係。當公司希望有某種器官進行模擬藥物實驗時，提供客制化的培養產品。

此外，zPREDICTA 的另一種商業模式是直接把現有的產品賣給各大藥品研發的公司或實驗室，Julia 正在和團隊積極拓寬銷售渠道，其中已有一家北美排名前十的製藥公司成為了他們的客戶。

下一步：胃器官

除了現有的骨髓平台之外，zPREDICTA 將在幾個月內推出 r-Lung（重建肺）產品。而且已研製出跟重建胃部器官環境相關的配方，下一步，希望開發人體器官微環境就有胃部。密探一聽說就很激動，因為這對於廣大亞洲人群，可是個利好消息。

根據我國國家癌症中心最新發布的2017中國城市癌症數據最新報告顯示，中國癌症發病率和死亡率持續上升，每天約有1萬人確診癌症，相當於平均每7分鐘就有一個人得癌症。當中肺癌是頭號殺手，發病率、死亡率雙第一。

而世界癌症研究基金會網站資料顯示，胃癌是世界上第4普遍的癌症種類，並預測到2030年會增加到170萬人數。而且，胃癌有著地區性的差異。在東亞國家像是中國、日本、韓國等地，是全球罹患胃癌人數排前的國家。

「我們真誠地希望，用我們的技術，代替塑料培育皿，以及動物模型，成為藥物檢測的標準，能夠讓病人有更加成功、快捷的治療藥物。」作為全球擴展和整合行業的長期戰略，Julia 還希望，能與 FDA 合作，將 zPREDICTA 的測試方法整合到現有的測試系統中。

要密探說，癌症藥物對於癌症患者而言十分重要，即使對於年平均家庭收入5萬2千美元的美國家庭而言，一旦家裡有人患癌，患者每年需要藥物價值12萬美元，扣除保險之外，其自付費用依舊高達2萬5至3萬美元。如果 zPREDICTA 的技術能夠被證實有效，且加以推廣。癌症藥物的研發過程就能大大縮短，不僅能夠免除動物實驗這樣存在倫理爭議的步驟，最終降下來的費用終將回饋到病人身上，減輕患病者的家庭負擔。

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