近期,美国众议院批准了FDA现代法案2.0,该法案将允许新药不需要在动物上进行实验也能获得美国FDA的批准; 2023年1月,《Science》发文,FDA表示新药研制不再需要动物实验,也可进入临床阶段。

新法案的批准显然是药物安全监管中中动物使用的重大转变;该法案发布后,替代动物模型的方式会是什么?类器官模型或是首选。
2022年8月,美国FDA首次完全基于在人类器官芯片研究中获得的临床前疗效数据,与已有的安全性数据相结合,批准了赛诺菲补体C1s蛋白靶向抗体药物Sutimlimab治疗新适应症(两种罕见自身免疫脱髓鞘疾病)的临床试验IND申请,由此引发了人们的关注。
结合此前有关法案通过众议院的信号,这也标志着未来器官芯片广阔的应用前景。
01类器官 Organoids
类器官(organoid)是一种能够自发组织、3D培养的体外细胞模型。类器官能够模拟体内器官的微观结构和功能,并能够长期稳定传代培养。
此项技术在2018年首次成功在体外培养出神经系统类器官。此后,各种其他器官的类器官培养技术被相继攻克。
当前许多新药研发阶段已经使用类器官作为药物筛选、临床前药物评价等。

类器官用于疾病建模(来源:参考资料1)

类器官用于高通量药物筛选(来源:参考资料2)

类器官用于临床前PD/PK(来源:参考资料3)
目前,国内药明康德、恒瑞医药、百济神州等药企均已将类器官技术应用到新药研发中;同时,2018年至2021年,国内类器官公司相继成立,行业处于起步阶段。嘉士腾生物、丹望医疗、大橡科技、创芯国际、科途医学等诸多类器官企业在近几年不断涌现,融资事件频发。
与传统的2D细胞系相比,类器官具有更接近的细胞生理状态,高度一致的基因组特征等优势。
与动物模型相比,首先类器官可以降低动物模型培养成本和周期,其次可以避免种属间差异。
从药物筛选角度来说,类器官在成功率、通量、临床相关性等方面均具有优势。

药筛模型对比(来源:澳银资本)
类器官为新模型和新技术的发展提供了更多的机会,不过也有局限性需要克服。目前类器官体系缺乏完全的功能性、分化和生长的不稳定性、技术成熟度等问题。总的来说,类器官技术仍然在发展中,它仍然是一种重要的研究工具,可以帮助科学家理解器官的生理和病理学特征。
02类器官芯片 Organs-on-a-Chip
器官芯片是一种通过微芯片制造方法制造的微流体细胞培养设备。该设备包含连续灌注腔室,具有多细胞层结构、组织界面、物理化学微环境以及人体血管循环。也可认为是可模拟和重构人体器官生理功能的细胞培养微工程设备。
器官芯片技术具有极大潜力,可促进组织发育学、器官生理学和疾病病因学的研究。器官芯片对于研究分子作用机理,药物候选者的优先次序,毒性测试和生物标志物鉴定特别有价值。
两种技术各有优势,类器官良好实现了人体器官的功能与形态,而器官芯片则是实现了人体器官的真实三维结构和微环境构建。
两者优势可以进行互补,也有越来越多的研究将两者结合,将体外模型往更仿真、更稳定可靠的路径去优化。
类器官技术的发展成果有目共睹,类器官的发展势头正盛,我们相信,类器官研究将在不久的将来逐渐替代动物研究。
参考资料:
1.Recapitulating hepatitis E virus–host interactions and facilitating antiviral drug discovery in human liver–derived organoids. DOI:10.1126/sciadv.abj59082.Personalized chordoma organoids for drug discovery studies. DOI: 10.1126/sciadv.abl36743.Transplanted organoids empower human preclinical assessment of drug candidate for the clinic. DOI: 10.1126/sciadv.abj5633