小芯片内藏“数字生命”，3D“打印”器官组织……|芯片_新浪财经

转自：瞭望东方周刊

长三角未来健康产业应用场景丰富，发展前景广阔。

2023年10月16日，张江科学会堂，上海国际生物医药产业周开幕，上海市创新药械出海国际合作伙伴计划启动（方喆/摄）

6月16日，由多名院士发起，依托国家重点实验室、科研院所和知名企业等组成的生物医药未来产业（长三角）创新联合体在江苏南通揭牌成立。

在上海张江生物医药创新引领核心区，新药接连上市：和记黄埔医药的一类新药呋喹替尼，这是首个国内自主研发的抗肿瘤新药；再鼎医药的尼拉帕利，这是全球第一个获批的适用于所有铂敏感复发卵巢癌患者的PARP(DNA修复酶)抑制剂；君实生物的一类新药重组人源化抗PD-1（一种抑制剂）单克隆抗体，这是首个上市的国产PD-1产品……

东南大学苏州医疗器械研究院实验室里，两种规格的器官芯片分别有U盘和硬盘大小，芯片里包含很多“小通道”“小房间”，如同微型迷宫。“器官芯片可以替代动物实验，在新药研发、个性化医疗和航天医学等领域发挥重要作用。”东南大学苏州医疗器械研究院常务副院长葛健军说。

小芯片内藏“数字生命”，3D“打印”器官组织，新药连创全国甚至全球第一，长三角未来健康产业应用场景丰富，发展前景广阔。

工业和信息化部等七部门2024年1月联合印发的《关于推动未来产业创新发展的实施意见》提出，在未来健康领域，要加快细胞和基因技术、合成生物、生物育种等前沿技术产业化，推动5G/6G、元宇宙、人工智能等技术赋能新型医疗服务，研发融合数字孪生、脑机交互等先进技术的高端医疗装备和健康用品。

“保障人民健康是一项系统工程，需要长时间持续努力。作为国家经济发展的重要支柱产业，生物医药产业既是保障人民健康的基石，也是驱动医疗科技创新的关键。”原卫生部副部长、原国家食品药品监督管理局局长邵明立说。

用眼睛“测量”脑健康

打开应用程序，用6分钟完成3组小任务，通过上海织生科技有限公司（以下简称“织生科技”）首创的AI摄像头眼动追踪技术，结合“眼动数字生物标记物”参数，就能评估受评者的认知功能，判断其罹患认知障碍的风险。

2024年5月29日，上海思南路，织生科技工作人员正在展示其脑健康认知风险评估报告（万宏蕾/摄）

“这是一项全新技术，它就像测量脑健康的温度计、血压表，使用也和测体温、量血压一样简单、方便。”织生科技创始人叶剑锋告诉《瞭望东方周刊》，该技术对于阿尔茨海默病（老年痴呆症）的鉴别准确度高达93%。

“基于我们的核心技术，公司正在逐步研发各年龄段人群的脑健康检测产品：针对幼龄儿童的自闭症筛查产品、针对小学生的多动症评估产品、针对初中以上群体的抑郁症评估产品、针对60岁以上老年人群的认知障碍评估产品。”叶剑锋介绍。

以阿尔茨海默病为例，目前我国已确诊的患者将近1000万，如果将此病的前驱期——轻度认知障碍也包括在内，我国认知障碍高风险及患病人群的数量接近5000万大关。并且伴随人口老龄化和平均寿命的提升，风险人群的数量正在不断快速攀升。

“大多数患者到医院初次就诊时，已处于病程中后期。识别早期患者并提供有效干预，对患者、家庭以及整个老龄化社会都有重要意义。”叶剑锋说。

传统上，医院判断患者有没有罹患阿尔茨海默病主要靠生物标记物检测和行为学评估。一系列因素导致生物标记物检测的落地相对困难，具体包括：检查价格不菲、不少基层医院无相关设备、老年人对创伤性检测比较抗拒。

行为学评估方面，大部分医院主要通过几十年前西方设定的临床量表去做检测，受到受评者的年龄、学历等影响，检测结果不够精准。

“所以，一个兼具客观性、准确性和便捷性的诊断工具是阿尔茨海默病防治的当务之急。”织生科技联合创始人兼CEO戴翊钧告诉《瞭望东方周刊》。

2020年，织生科技成立于上海，公司团队成员来自法国顶尖的神经研究所以及爱丁堡大学等院校。

为精准捕捉受评者的眼球变化，织生科技构建了一个包括摄像头、3D头部模型和瞳孔的五维坐标系，通过专门化数据集训练模型，实现精准的眼动追踪和注意力位点的预测。其推出的“视线追踪算法模型”，可以让任何一部智能设备都能具备“眼动追踪”功能，且达到临床级应用的精度（位置精度达到直径1cm以内），相关技术参数国际领先。

“使用眼球追踪做阿尔茨海默病早筛，结论比量表精准，不需要特殊设备，仅用普通摄像头就能完成，检测效力大大提升，特别适合基层医院。”戴翊钧说。

“除了阿尔茨海默病，眼动追踪技术在帕金森病、注意力缺陷多动障碍和孤独症筛查等领域的效果都非常显著。”叶剑锋说，“人际交流中，眼部是一个重要信号区，而孤独症儿童的特点就是避开对方视线。我们设计了包含社交场景的视频，分析儿童看这段视频时眼睛聚焦的视频区域、在人脸区域的停留时长等技术参数，作为孤独症诊断的重要客观指标。”

2022年2月，织生科技完成首轮融资，投资方为诺庾资本。“织生科技的眼动追踪技术模型是阿尔茨海默病早筛的革命性突破。”诺庾资本管理合伙人杨志文告诉《瞭望东方周刊》。

在《上海打造未来产业创新高地发展壮大未来产业集群行动方案》中，“打造未来健康产业集群”的部分重点提到脑机接口、生物安全、合成生物、基因和细胞治疗四个方向。

“对未来健康产业的企业来说，历史性发展机遇期已经到来。”叶剑锋说，“具体到织生科技，运用AI深入理解人类大脑，现在还是第一步，我们要在这条道路上继续努力。”

用“打印”创造器官

一台特殊的“打印机”，可以“打印”出人体皮肤、骨骼、血管，甚至“打印”复杂的器官，如心脏、肝脏组织。

长期以来，器官缺损和肿瘤治疗是全人类共同面临的两大健康问题。人工制造出生物活性组织，用于缓解器官移植供体不足问题，或用于肿瘤药物的精准评价，这是全球相关科学家追求的理想。

“生物3D打印技术，就是在实验室环境下，通过精密的‘打印’，将生物材料、细胞和生长因子等按照预设的3D结构逐层堆叠，将原本液态的材料和细胞混合物变成具有特定形状的固体，这种固体模拟了真实器官或组织的形态和性能。”赛箔（上海）智能科技有限公司（以下简称“赛箔生物”）首席科学家、联合创始人汤忞告诉《瞭望东方周刊》。

汤忞在世界顶级期刊上发表了十多篇组织工程及生物打印相关论文，对生物3D打印技术有深刻见解。“在生物3D打印的基础理论研究方面，近五年来，多国科学家在不同领域取得多项进展。例如，2019年发表了有可交换氧气的肺泡血管网络模型、心脏模型；2020年我们团队发表了肿瘤免疫微环境模型等。”汤忞介绍，“这一技术得到实际应用，将对人类健康发挥巨大贡献。”

赛箔生物成立于2020年12月，2021年8月完成天使轮融资。融资主要用于推进高通量/大画幅光固化3D生物打印机、生物墨水和体外模型产品的研发。

“作为一家科创公司，我们的研发投入远超企业收入。”汤忞说，“我们认为不能依赖外部资本来维持企业运营，一定要培育自身盈利能力。而当下能够较快获得收入的主要是药敏试验，因此过去几年我们做了很多药敏试验。后来，我参加复旦科创企业家营的面试，由于我对生物3D打印的介绍一直聚焦于药敏试验，一位导师提出疑问，为什么我很少提及更具想象力的再生医学？导师的话触动了我，因为我的初心就是投身再生医学。”

“现在，我们把生物打印作为公司的研发和市场重点。通过团队自主研发制造的光固化生物3D打印机，可以将医院所提供的癌症患者的肿瘤组织打印成上百个微组织模型，利用这些微组织，我们可以对多种诊疗方案进行比较性试验，帮助临床医生选择最佳治疗方案，避免患者因治疗方案不理想而承受更多痛苦，同时也能降低患者的经济负担。”

目前，赛箔生物已经研发制造出全球领先的光固化生物3D打印机及品种齐全的光敏生物墨水，同时布局了肺癌、肠癌、脑胶质瘤等肿瘤组织产品以及人造皮肤、人造角膜等再生组织产品的研发管线。

“目前，公司研发制造的生物3D打印设备及生物耗材产品，正处于快速产业化的进程中。”汤忞说，“有上海的政策支持和长三角地区产业链配套，我们对产业的未来很有信心。”

“生物医药产业是上海重点发展的三大先导产业之一，加快建设具有全球影响力的生物医药产业创新高地，是上海建设国际科技创新中心的重要内容。上海将进一步完善生物医药产业全链条创新发展政策。”上海市科委主任骆大进说。

“智”造合成生物

“2014年我们在成都参展的时候，展位还会被众人围观，那时候大家不了解酶是做什么的。”宁波酶赛生物工程有限公司（以下简称“酶赛生物”）创始人及总裁吕震林告诉《瞭望东方周刊》。

“酶是由活细胞产生的具有催化作用的有机物，大部分为蛋白质。工业制造领域经常需要使用催化剂，目前多为非生物催化剂，如铜、镍、钼、铬等金属及其化合物，非生物催化剂可能造成严重环境污染，甚至引起中毒。与之相比，酶在反应条件、反应速率、选择性等方面都有优势。”吕震林说，“在全球碳达峰、碳中和背景下，酶催化技术可以改变很多传统化学技术难以实现的问题，更高效、更绿色，使用酶催化剂是大势所趋。”

酶赛生物共同创始人黄勇开是新加坡国立大学药物化学博士，先后参与过默克、诺华等跨国制药公司的80余个酶法项目。2012年，他在宁波科协举办的“海智宁波行”中寻找到新赛道，在2013年共同组建了酶赛生物。

“市场对于规模生产的工业酶需求很大，但放眼全球，眼下能深度工程化改造酶并实现工业化绿色生产，还能提供酶定向进化服务的企业很少。深耕酶市场，我们团队十多年累计开发了百余个酶法项目，申请了14项国际专利，在酶催化领域积累了丰富的研发和产业化经验。”吕震林说。

“大部分看好未来产业的科创公司都深谙‘互联网思维’，凡事拼速度、比融资。但是打造一个全新的技术平台必须要有耐心，我们坚持坐冷板凳搞研发，终于搭建起的两大底层技术平台——BioEngine® 酶定向进化平台和 BioNavigator® 酶虚拟技术平台，使用生物物理的能量计算与生物信息分析系统，实现酶工程的虚拟计算与进化。”吕震林说，“通过创新，我们造出了此前不存在、但在工业应用中产生关键作用的人工酶，并与我们的客户保持长期合作关系。”

“我们所做的工作，是一种生物技术底层颠覆式的创新，对行业来说是革命性的。所谓革命性，指我们不去分蛋糕，而是自己做大了合成生物、生物‘智’造的蛋糕。”吕震林说。

如今，酶赛生物迎来加速发展期，获宁波高新技术企业、宁波市工程（技术）中心等多个荣誉。公司客户包括全球 Top20 药企和全球Top10 精细化工企业。

酶赛生物是长三角合成生物产业快速发展的缩影。

从“人工”抗疟疾药物青蒿素到“人工”抗癌药物长春花碱，从透明质酸量产到胶原蛋白产业化，合成生物技术正在重构人们的生活。中国工程院院士陈坚介绍，合成生物学也称工程生物学。简言之，就是构建一个自动化的微型细胞工厂，通过设计改造天然的或者合成新的生物体来实现两个目的：一是揭示生命运行的规律；二是变革生物体系的工程化应用。作为生物制造的核心，合成生物发展前景广阔。

近年来，对于发展合成生物产业，长三角各地政策东风不断：

2023年2月，浙江发布《关于培育发展未来产业的指导意见》，合成生物被列入优先发展的九个快速成长的未来产业之一。同年9月，杭州发布《支持合成生物产业高质量发展的若干措施》，这是全国地级（副省级）城市发布的首个合成生物专项政策。