缩短30%新药研发周期，骆华生物推出超10款自研器官芯片

4月11日，FDA发表声明，计划逐步取消对抗体及其他药物的传统动物试验要求，以基于AI计算模型、实验室培养的类器官（Organoids）和器官芯片（Organ-on-a-chip）系统及真实世界数据，提高药物安全性测试的有效性、加速评估过程，同时降低研发成本，最终降低创新药价格。这一举措被视为历史性的药物研发范式转变。

类器官，是利用成体干细胞或多能干细胞进行体外三维培养而形成的，具有一定空间结构、多种细胞类型的三维结构组织类似物。与传统的2D细胞培养模式相比，3D类器官可以更好地模拟复杂结构和功能，从而为疾病研究和临床诊疗提供了更加精准可靠的实验模型。

不过，类器官构建过程不仅涉及细胞分化、分序和空间限制性的系别分化等过程，还需要对特定的细胞培养条件和生物学因素进行控制，可复制性和工程性有限。因此，更具仿生学和工程学因素的器官芯片应运而生。

器官芯片/类器官芯片（Organoid-on-a-chip）是微流控与类器官交叉融合发展的新兴技术，涵盖物理、化学、生物学、材料学、工程学、微机电等多学科。简单来说，器官芯片在传统的类器官培养基础上，利用核心微流控芯片平台实现逆向仿生，高通量培养和精准调控复杂的生理环境（如微环境、组织界面等），进而实现动态持续监测、单一系统集成多种生物学功能、高通量药物筛选等应用。

2019年5月，中国科学技术大学科研团队在合肥市高新区发起成立安徽骆华生物科技有限公司（后简称“骆华生物”）。成立6年来，骆华生物致力于器官芯片技术开发，已推出10余种器官芯片及相关配套产品，在科学研究、再生医学、疾病模型构建、个性化治疗方案、中医药研发、医美相关领域等领域提供具备先进水平的产品和技术服务。

“工程化是器官芯片最突出的特征。只有实现工程化、产品化，器官芯片才有可能在未来真正实现对动物模型的补充和替代。”骆华生物创始人、CEO苗春光博士强调，从技术路径上看，类器官遵循的是生物学路径，形成具有一定组织器官特征的“细胞群”；器官芯片则为多学科交叉的生物工程学领域，通过微型细胞培养装置体外培养人的微型器官。

这一微型细胞培养装置以微流控芯片为核心，搭建多个拟人体组织和器官环境的细胞培养分区，各分区之间进一步通过仿生循环系统进行连接，形成微环境可控、在体外实现器官关键功能的系统。进一步地，器官芯片还可以包含多种“器官”，形成一个微生理系统（Microphysiological systems），在体外建构药物代谢、器官间相互作用等复杂生理作用模型，应用至药物代谢等实操领域。

力学系出身的苗春光，在进入中国科学技术大学攻读博士学位期间，首次接触到器官芯片技术，迅速被其创新性和潜力所吸引，从此开启了对这一领域的深入探索与研究。苗春光指出，“从芯片设计、加工封装到后期的灌流装置、仿生机制研究，器官芯片上深度集成着生物工程、材料工程、力学等多个工程学学科。比如芯片研发和加工使用的软光刻或数控机床的技术体系，就是一个关键的工程学问题。但在传统生物及生物医学教育中，数理化、工程化背景是严重欠缺的。”

因此，2019年苗春光创立了骆华生物，并逐步建立起一支具备医工交叉背景的科学家团队：中科大领衔的研发团队，具备力学、组织工程、材料、生物学等交叉学科背景，完全匹配器官芯片研发体系。其中，中国科学技术大学博导，在约翰霍普金斯大学长期从事生物力学研究的骆天治教授担任首席科学家；中国科技大学博导、多年从事类器官/器官芯片、生物材料、生物传感器的丁卫平教授担任首席技术官。

苗春光的探索与骆华生物的创立恰逢器官芯片刮起的东风——2011年，美国推出“微生理系统”计划，把器官芯片技术的开发和应用上升到国家战略层面。2021年，中国科技部把“基于类器官的恶性肿瘤疾病模型”列为“十四五”国家重点研发计划中首批启动重点专项任务——“当缺少合适的动物模型满足试验需要时，可以使用类器官等替代性模型开展试验”。2022年，美国众议院通过《2022年食品和药品修正案》，正式将器官芯片和微生理系统作为独立的药物非临床实验评估体系替代性模型纳入法案。

从产业发展方向来看，骆华生物选择了双线并进：类器官的临床端应用与器官芯片的平台搭建。

早期探索中，研发团队首先聚焦在肿瘤类器官与临床端合作。相较于传统实验应用的2D细胞系，肿瘤类器官拥有无法比拟的3D异质性结构，能够“继承”患者的肿瘤表型。同时，肿瘤类器官可避开动物模型所面临的种属差异问题，大幅降低实验成本及周期，提高临床一致性，可应用于临床肿瘤患者的个性化用药指导中。

2022年发布的《类器官药物敏感性检测指导肿瘤精准治疗临床应用专家共识》指出，直接来源于患者肿瘤组织的肿瘤类器官，已被证实与患者肿瘤的病理组织学特征、分子特征、药物敏感性等保持高度一致，基于其药物敏感性预测患者的疗效准确性较高，可用于大部分化疗药物和靶向药物的药物敏感性检测。

在这一阶段，骆华生物团队积累了丰富的临床研发经验，并逐步补充起生物学及医学检验领域人才力量。2021年，骆华生物医学检验实验室正式获批第三方检验资质，成为国内最早一批可为临床提供类器官药物敏感性检测的生物科技公司。至今，骆华生物完成了近万例肿瘤患者药敏检测，未来或将进一步探索海外市场。

此外，骆华生物推出一站式、全流程的类器官培养技术支持、配套培养基试剂盒、低粘附培养板。其中，自研类器官培养基涉及肝、脑、胃、结直肠、乳腺等，人脑类器官培养基为国内首创产品，类器官模型构建成功率高。

与临床用药、精准诊疗不同，器官芯片在药物研发方向的发展则要求更高。苗春光指出，“临床段需要的是短时间内的精准反馈，是相对定性的比较，对若干种药物和治疗方案进行排序和择优，因此低通量的类器官即可满足需求。但随着类器官走向成熟化，开始应用到药企研发与筛选端，产品的高通量、标准化与自动化成为进一步发展的刚需。”

原理上看，器官芯片想要成为独立非临床实验评估体系，关键在于其可以实现高通量、高模拟性、具备微环境的三维模型，解决了传统药物研发评价的局限性：2D细胞培养难以模拟组织微环境、缺少体内模拟动态条件；动物模型价格高昂，且动物肿瘤模型难以实时监测药物与细胞的相互作用；普通3D模型无法模拟多结构、多尺度、多组分的生理系统微环境；另外，在细胞与基因治疗、免疫治疗等新型方法，神经系统疾病药物、肿瘤血管及微环境等特殊应用上，有效性评价不足。

基于十余年的研发深耕，骆华生物团队遵循产业逻辑，自主研发了涵盖培养基材料、3D细胞培养板、CO2便携转运箱、活细胞工作站的器官芯片自动化设备等系统性解决方案，打造了覆盖“样本－芯片－设备－数据”的全流程国产化平台：

目前，骆华生物已独立构建包含2000余例、10余种临床常见癌种、30余种分型的肿瘤样本和正常组织的类器官生物样本库。同时，自主研发全层皮肤芯片、肺芯片、肝芯片、肠芯片、肾芯片、肿瘤芯片、高通量芯片等多种芯片模型，可模拟人体器官三维结构与功能。

“例如，我们研发的血管化肿瘤芯片，即具有丰富毛细血管的体外生理模型，能够模拟肿瘤周边血管生长与抑制的微环境，未来将能够作为肿瘤相关抗血管生成药物的临床替代模型。”苗春光强调，尤其在细胞与基因治疗、免疫治疗等新型生物药领域，器官芯片将填补相关产品指导原则的空白。另外，肝脏与肾脏器官芯片的应用场景也非常广泛——涉及药物毒性试验与多种肝肾相关病种药物研发。

与此同时，骆华生物已推出多款自研智能设备与检测系统，包括微流控芯片配套设备（如多器官芯片智能化培养观测系统）、样本处理设备（液体处理系统、自动化培养箱、自动离心机、自动化机械臂等）及高端检测设备（细胞计数仪、酶标仪、高内涵成像系统等），可支持高通量实验的单机或全自动化操作，显著降低研发成本。

更具现实意义的是，器官芯片的应用可以最大程度降低新药研发的成本和周期。“时间就是药物开发最关键的成本。无论是创新药还是生物类似药，首批药物在市场空间和占有率都具备显著的先发优势。”结合AI算法，骆华生物推出了可整合多器官芯片实验数据，智能化预测药物毒性、代谢路径及疗效的多器官芯片智能化培养观测系统，助力新药研发周期缩短30%以上。

今年3月，骆华生物与中华老字号马应龙药业健康研究院达成合作，将从创新药研发、大健康产业与消费品研发等多视角展开深度合作。此项合作基于骆华生物拥有的皮肤器官芯片，涵括表皮、皮肤全层和血管化皮肤等适用不同应用的皮肤模型，模拟人体皮肤的生理环境和炎症反应过程，可精准用于化妆品/中医药的安全性与功效评价。

“通过皮肤芯片在化妆品、中医药、功效性产品研发上的应用，我们可以看见特殊优势——由于是逐层构建组织界面，器官芯片搭建起整体化的微生理环境，能够实现对主动运输、被动运输、基底膜重建等功能单元的观察和实验记录。这在类器官以及过往实验模型中是无法实现的。”苗春光谈到。

全新的实验模型及数据带来的颠覆性在于，搭建更为精准、高效、新维度的评价体系与标准范式。以马应龙药业的合作为例，基于骆华生物皮肤芯片平台，马应龙会提供旗下一系列具有抗炎潜力的药品，详细观察药品在模拟炎症环境下对细胞行为、炎症介质释放等方面的影响。进一步地，双方期望能建立一套更为精准、高效的药品抗炎功效评价体系。

器官芯片的迭代，或是中医药企业面向未来、创新转型的关键接口。苗春光表示，“中医药企业对器官芯片的接受和欢迎程度比创新药更高”。除马应龙研究院外，骆华生物还与多家老字号大型中医药企业、多个中医药大学及科研中心建立了研发合作，包括齐鲁制药，片仔癀等。

“动物模型是西药的金标准，一个原因是其强效应、作用路径清晰，拥有更多种类的动物模型。但中药更看重整体性、长期性，加之当前对中药创新药的数据需求、动物模型的适应性有限，因此研发端急需一种替代模型，应用于毒理、药效、病理等研究。”

与此同时，骆华生物正在研发多种病理模型芯片，探索多个单器官芯片串联的可能性，推进在药物代谢动力学等的实践，比如三层肾小球过滤机制的高尿酸血症。团队已经通过智能化设备，实现了六个脏器的串联模型。按照血液循环顺序，各器官芯片之间通过微血管进行连接，实现肺－心脏－肝脏－其他脏器的连接。

采访最后，苗春光提到，“器官芯片的未来在于高通量与性价比。高通量意味着效率、成本的全面降低，性价比则意味着应用场景的加速拓展和全球市场的可能性。”而作为国产器官芯片，骆华生物在研发阶段就已对标全球市场标准，培养基等产品可以适配瑞孚迪等全球生命科学设备龙头，未来或将进一步打开国内外直销、经销渠道，踩中FDA在药物临床研发上“强制替代”的全球风口。