【所屬領(lǐng)域】
醫(yī)工裝備
【痛點(diǎn)問(wèn)題】
據(jù)世界衛(wèi)生組織國(guó)際癌癥研究機(jī)構(gòu)（IARC）報(bào)道，中國(guó)患癌人數(shù)已居全球第一，2020年新發(fā)癌癥病例457萬(wàn)例，癌癥死亡病例300萬(wàn)例，其中死于惡性轉(zhuǎn)移的癌癥患者高達(dá)90%，因此研究癌癥轉(zhuǎn)移分子機(jī)制能夠進(jìn)一步探明惡性腫瘤的生物學(xué)本質(zhì)，為精準(zhǔn)癌癥治療提供理論依據(jù)。
近年來(lái)以類器官等擬人化模型為代表的功能性檢測(cè)技術(shù)為臨床研究和藥物開(kāi)發(fā)帶來(lái)新的選擇。2021年科技部下發(fā)的《關(guān)于對(duì)“十四五”國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃6個(gè)重點(diǎn)專項(xiàng)2021年度項(xiàng)目申報(bào)指南征求意見(jiàn)的通知》中，把“基于類器官的惡性腫瘤疾病模型”列為“十四五”國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃中首批啟動(dòng)重點(diǎn)專項(xiàng)任務(wù)。2021年國(guó)家藥監(jiān)局藥審中心發(fā)布的《基因修飾細(xì)胞治療產(chǎn)品非臨床研究技術(shù)指導(dǎo)原則（試行）》中提到，當(dāng)缺少相關(guān)動(dòng)物模型時(shí)，可以采用類器官開(kāi)展藥品有效性和安全性的評(píng)估。2022年美國(guó)眾議院通過(guò)法案《2022年食品和藥品修正案》，首次將包括類器官在內(nèi)的微生理系統(tǒng)作為獨(dú)立的藥物非臨床試驗(yàn)評(píng)估體系納入法案，與動(dòng)物模型等視為同等重要的研究手段。
【成果介紹】
本項(xiàng)目組在腫瘤類器官技術(shù)的基礎(chǔ)上首創(chuàng)癌癥轉(zhuǎn)移類器官培養(yǎng)系統(tǒng)，可根據(jù)客戶提供的不同器官的CT掃描圖像，利用3D打印技術(shù)制備個(gè)性化的支架，模擬相應(yīng)癌組織的內(nèi)部三維結(jié)構(gòu)。獨(dú)創(chuàng)的細(xì)胞外基質(zhì)替代物，可發(fā)揮有效的促細(xì)胞黏附和分泌蛋白的作用，通過(guò)取代昂貴的進(jìn)口膠原材料大幅降低生產(chǎn)和存儲(chǔ)成本。本項(xiàng)目組已開(kāi)發(fā)出第一代基礎(chǔ)款骨轉(zhuǎn)移和肺轉(zhuǎn)移類器官培養(yǎng)系統(tǒng)，并完成高通量制備（圖1），在骨肉瘤類器官和乳腺癌肺轉(zhuǎn)移類器官的構(gòu)建上取得成功，在特異性生物標(biāo)志物的檢測(cè)上與臨床樣品的相似度可高達(dá)80%以上。使用本產(chǎn)品可在體外完整重現(xiàn)癌細(xì)胞在轉(zhuǎn)移中的形變、增殖、運(yùn)動(dòng)等全過(guò)程，有望逐步取代用于機(jī)制研究和藥物篩選的動(dòng)物模型。
圖1. 第一代基礎(chǔ)款的骨轉(zhuǎn)移和肺轉(zhuǎn)移類器官高通量培養(yǎng)系統(tǒng)
核心技術(shù)包括：
① 原位癌和轉(zhuǎn)移癌微環(huán)境的模擬
根據(jù)常見(jiàn)腫瘤轉(zhuǎn)移灶的特點(diǎn)，本項(xiàng)目組使用生物材料模擬對(duì)應(yīng)的組織結(jié)構(gòu)和功能，再進(jìn)一步進(jìn)行轉(zhuǎn)移癌腫瘤類器官的構(gòu)建。目前已經(jīng)成功構(gòu)建骨肉瘤原位癌類器官、乳腺癌骨轉(zhuǎn)移類器官和乳腺癌肺轉(zhuǎn)移類器官。
② 復(fù)雜腫瘤類器官的構(gòu)建
在新鮮腫瘤細(xì)胞經(jīng)體外3D培養(yǎng)的基礎(chǔ)上，通過(guò)生物醫(yī)學(xué)工程手段構(gòu)建包含多種細(xì)胞和組分的微生理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)腫瘤實(shí)體、免疫微環(huán)境和血管化的多角度模擬。
③ 高通量藥物篩選與評(píng)價(jià)平臺(tái)
利用本項(xiàng)目搭建的藥物評(píng)價(jià)平臺(tái)，模擬真實(shí)的藥物測(cè)試環(huán)境，可以進(jìn)行不同類型腫瘤藥物的敏感性檢測(cè)。本項(xiàng)目組開(kāi)發(fā)的第一代基礎(chǔ)款的腫瘤骨轉(zhuǎn)移和肺轉(zhuǎn)移類器官培養(yǎng)系統(tǒng)，初步實(shí)現(xiàn)了復(fù)雜腫瘤類器官的批量化構(gòu)建。在特異性生物標(biāo)志物的檢測(cè)上與臨床樣品的相似度可高達(dá)80%以上，使用本產(chǎn)品可在體外完整重現(xiàn)癌細(xì)胞轉(zhuǎn)移的全過(guò)程。
【競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)】
本項(xiàng)目組開(kāi)發(fā)的腫瘤類器官，旨在實(shí)現(xiàn)癌癥轉(zhuǎn)移微環(huán)境的體外有效模擬，為抗腫瘤藥物的個(gè)性化篩選提供廉價(jià)有效的新方法。憑借“用戶友好、價(jià)格親民、存儲(chǔ)方便”三大優(yōu)勢(shì)（圖2），更便于在科研院所、醫(yī)院、制藥企業(yè)推廣普及。
圖2. 產(chǎn)品優(yōu)勢(shì)
【技術(shù)指標(biāo)】
【技術(shù)成熟度】
已有樣品/樣機(jī)。
【資質(zhì)榮譽(yù)】
湖北省博士后創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽優(yōu)勝獎(jiǎng)（2023）
第九屆“求是杯”大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技作品競(jìng)賽三等獎(jiǎng)（2023）
第四屆醫(yī)學(xué)3D打印技術(shù)與臨床應(yīng)用全國(guó)創(chuàng)新大賽一等獎(jiǎng)（2022）
華中科技大學(xué)第十二屆“求是杯”大學(xué)生創(chuàng)業(yè)計(jì)劃競(jìng)賽優(yōu)秀獎(jiǎng)（2022）
【應(yīng)用場(chǎng)景】
在精準(zhǔn)醫(yī)療的臨床實(shí)踐中，腫瘤類器官藥物敏感性檢測(cè)的應(yīng)用場(chǎng)景可實(shí)現(xiàn)多樣化：
①可根據(jù)類器官生長(zhǎng)情況及藥物敏感性檢測(cè)結(jié)果，選擇個(gè)性化藥物方案；
②可根據(jù)患者情況向其推薦超說(shuō)明書適應(yīng)癥的藥物，基于類器官藥物敏感性檢測(cè)結(jié)果，綜合判斷超說(shuō)明書適應(yīng)癥藥物的潛在療效；
③研究者發(fā)起的基于腫瘤類器官藥物敏感性檢測(cè)，指導(dǎo)患者個(gè)性化治療的前瞻性臨床研究。
【市場(chǎng)前景】
在精準(zhǔn)醫(yī)療時(shí)代，腫瘤靶向治療及免疫治療發(fā)展迅速，患者對(duì)個(gè)體化精準(zhǔn)藥物治療的需求越來(lái)越高。采用患者腫瘤組織體外培養(yǎng)的類器官能很好地保留腫瘤組織的細(xì)胞結(jié)構(gòu)、分子特征，且其藥物敏感性檢測(cè)在預(yù)測(cè)患者療效中的準(zhǔn)確性較高，有報(bào)道稱類器官預(yù)測(cè)準(zhǔn)確性可達(dá)80%。因此，采用腫瘤類器官指導(dǎo)患者治療的需求日趨增長(zhǎng)。
未來(lái)隨著該技術(shù)的不斷完善及社會(huì)大眾對(duì)該領(lǐng)域認(rèn)識(shí)逐步提高，其應(yīng)用會(huì)越來(lái)越多。本項(xiàng)目“基于腫瘤轉(zhuǎn)移類器官的精準(zhǔn)用藥評(píng)價(jià)平臺(tái)”發(fā)展前景廣闊，可以廣泛運(yùn)用于包括基礎(chǔ)研究、藥物研發(fā)、臨床實(shí)踐等在內(nèi)的精準(zhǔn)醫(yī)療全過(guò)程。
【發(fā)展規(guī)劃】
① 初期
定點(diǎn)選擇高校、研究所、醫(yī)院和制藥企業(yè)，向從事癌癥研究和藥物篩選評(píng)價(jià)的一線研發(fā)人員提供免費(fèi)的試用產(chǎn)品，旨在將“取代動(dòng)物實(shí)驗(yàn)”的新型類器官產(chǎn)品的理念進(jìn)行有效滲透，同時(shí)收集研究人員使用產(chǎn)品后的反饋意見(jiàn)。
② 發(fā)展期
經(jīng)過(guò)初期的產(chǎn)品使用和意見(jiàn)反饋，對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整，形成行業(yè)咨詢報(bào)告；積極推動(dòng)“基于腫瘤轉(zhuǎn)移類器官的精準(zhǔn)用藥評(píng)價(jià)平臺(tái)”的商標(biāo)專利和相關(guān)生產(chǎn)工藝的知識(shí)產(chǎn)權(quán)獲取的進(jìn)程；啟動(dòng)融資和生產(chǎn)擴(kuò)大化。
③ 壯大期
利用該產(chǎn)品“價(jià)格低”、“貨期短”、“使用方便”等優(yōu)勢(shì)，形成能夠與進(jìn)口Matrigel、Transwell等產(chǎn)品對(duì)峙的半壁江山；進(jìn)行多輪融資，為上市做準(zhǔn)備。
④ 成熟期
一方面將“骨轉(zhuǎn)移和肺轉(zhuǎn)移類器官藥物評(píng)價(jià)平臺(tái)”發(fā)展成國(guó)內(nèi)從事癌癥轉(zhuǎn)移研究必備的明星產(chǎn)品，另一方面根據(jù)用戶需求打造個(gè)性化定制方案，實(shí)現(xiàn)“基礎(chǔ)研究+臨床試驗(yàn)+市場(chǎng)推廣+用戶反饋”全流程服務(wù)；完成公司上市。
【知識(shí)產(chǎn)權(quán)】
團(tuán)隊(duì)擁有多項(xiàng)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)。
【合作方式】
專利許可、專利轉(zhuǎn)讓、作價(jià)入股、技術(shù)開(kāi)發(fā)、面談等。
【專家介紹】
劉熙秋，華中科技大學(xué)同濟(jì)醫(yī)學(xué)院藥學(xué)院副教授，研究方向?yàn)轶w外疾病模型的構(gòu)建。華中科技大學(xué)海外引進(jìn)人才、湖北省回國(guó)科技人員創(chuàng)業(yè)促進(jìn)會(huì)成員、歐洲癌癥研究協(xié)會(huì)大使、中國(guó)生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)會(huì)高級(jí)會(huì)員、廣東省精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)應(yīng)用學(xué)會(huì)類器官和器官芯片分會(huì)委員。2007年和2012年于中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)取得生命科學(xué)學(xué)士和生物材料博士學(xué)位，2012-2016年任法國(guó)國(guó)家科學(xué)院研究員。以第一作者或通訊作者發(fā)表高水平SCI論文20余篇，其中包括Advanced Materials, Biomaterials, Journal of Controlled Release等國(guó)際一流期刊，出版英文專著1部。近5年主持國(guó)家自然科學(xué)基金2項(xiàng)、湖北省自然科學(xué)基金2項(xiàng)、華中科技大學(xué)校級(jí)基金2項(xiàng)，授權(quán)專利2項(xiàng)。擔(dān)任英文期刊《Materials Today Bio》和《Acta Materia Medica》編委、廣東省科技咨詢專家?guī)旌蜻x專家、中國(guó)深圳創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽評(píng)委等職務(wù)。曾獲中國(guó)科學(xué)院院長(zhǎng)獎(jiǎng)、2021湖北省科學(xué)技術(shù)進(jìn)步一等獎(jiǎng)、第三屆“花果山英才”創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽二等獎(jiǎng)等榮譽(yù)。
【聯(lián)系方式】
CG23028
