文 | 火石家昔时夜脑
日前，清华大学《探臻科技评论》2023“青年最关注的改变未来十大变革科技”榜单发布。类器官芯片被认为“打造仿生人体的体外模型，医药行业的颠覆性技能”上榜。
类器官芯片（Organoids-on-Chips）是一种在芯片上构建的器官生理微系统，以微流控芯片为核心，通过与细胞生物学、生物质料和工程学等多种方法相结合，可以在体外仿照构建包含有多种活体细胞、功能组织界面、生物流体和机器力刺激等繁芜成分的组织器官微环境，反响人体组织器官的紧张构造和功能特色。
类器官芯片可广泛运用于药物筛选、疾病仿照、个性化医疗、毒性测试等领域，市场前景十分广阔。跟随火石创造走进这项新技能，一探类器官芯片家当发展态势。
类器官芯片家当全景图
（一）家当链条
类器官芯片家当上游行业包括生物质料制造商、微流控芯片制造商、化学试剂制造商和医用材料制造商等。生物质料制造商紧张生产和供应类器官芯片制造过程中所需的细胞、蛋白质、细胞外基质等生物质料，是类器官芯片制造的关键组成部分。
微流控芯片制造商生产和供应类器官芯片制造中所需的微流控芯片，卖力掌握细胞培养的环境和微不雅观流体的运动。类器官芯片上游行业是家当链条的主要组成部分，对类器官芯片的质量和效果起到关键浸染。当前，由于类器官芯片行业尚处于发展早期，中下贱需求尚未放量。
据不完备统计，上游的企业数量占比高达80%。中游为类器官芯片生产制造企业。目前市场规模相对较小，但环球范围内已经呈现出了不少干系的科研机构、初创企业和大型企业。下贱行业紧张是医疗和生命科学研究等领域。在医疗领域，可用于药物筛选、毒性测试、个体化医疗、移植医学等方面。在生命科学研究领域，可用于细胞和组织的研究，以及疾病发病机制、药物浸染机理等方面的问题。其余，还可以用于食品安全、扮装品测试、环境保护等方面。
图 类器官芯片家当链全景图，来源：火石创造家当数据中央
（二）功能分类脑器官芯片。
一样平常采取双通道构造，分别形成神经血管单元的血管端和神经端，中间由多孔聚碳酸酯膜隔开，分别由两套流路系统进行掌握，以仿照在体情形的血脑樊篱构造。芯片一侧通道为星型胶质细胞，另一侧通道为脑微血管内皮细胞，微流泵以恒定的流速贯注培养。
肝器官芯片。大多是在芯片上建立肝脏的部分生理学模型，如胆小管、肝小叶、肝血窦模型等，并利用这些生理模型进行药物研发和毒理学研究。芯片肝模型的上风在于能够在微米量级形成具有部分肝功能的细胞簇，进而构成靠近人体形态学的肝模型，在较永劫光内保持肝脏特异性的功能。
肾器官芯片。利用微流控芯片系统对微流体、细胞及其微环境的操控能力，在微流控芯片上构建以在体外仿照肾脏功能为紧张目标的集成微系统。肾芯片技能的涌现为药物和疫苗的有效性和安全性评估，以及生物医学研究供应了更靠近人体真实生理和病理条件的、本钱更低的研究模型。
肺器官芯片。含有高下两个通道，两个通道由一种薄的柔性的多孔膜隔开。将不同的细胞培养在膜两侧：上通道为人肺泡上皮细胞，下通道为人肺微血管内皮细胞。肺芯片的微装置中勾引培养了内皮和上皮细胞，可以表现出繁芜的器官层次的生理功能。
心脏器官芯片。能够仿照心脏的不同特性，如机器性紧缩运动、分子运输、电刺激和对某些药物刺激的特定反应等。在微流体通道中培养不同类型的细胞来产生适当的心脏组织，如心肌细胞（CM）、血管内皮细胞（EC）等。此外，向心脏芯片器官模型中连续贯注培养介质可仿照心肌组织上血流引起的剪切应力，从而准确地研究心肌组织的繁芜体系构造。
肠器官芯片。作为一种主要的研究工具，常用于药物接管、肠道炎症和大肠癌等研究。血管器官芯片。能够加快对血管网络这一繁芜系统的病理、生理学研究。
类器官芯片家当发展情形
（一）市场规模
从环球看，2018-2022年间，类器官芯片市场规模从0.21亿美元增长至0.88亿美元，估量2023年环球类器官芯片市场规模有望达到1.22亿美元。
图 2018-2023年环球类器官芯片市场规模（亿美元），来源：火石创造根据公开资料整理
从全国看，2019年以前，类器官芯片行业由于不具备商业化生产能力，海内类器官芯片需求完备依赖入口。2019年以来，随着我国类器官芯片技能逐步成熟，器官芯片产品加快上市推广，加之价格上风明显，市场规模不断扩大。2022年，我国类器官芯片市场规模为0.05亿美元，占环球的5.69%；估量2023年我国类器官芯片市场规模达0.13亿美元，占环球的10.80%。
我国类器官芯片企业紧张分布于珠三角、长三角以及北京地区。紧张由于类器官芯片企业须要依托创新资源，与高校、医院、研究机构在成果转化上进行密切互助。如东南大学苏州医疗东西研究院由东南大学、苏州高新区、江苏省家当技能研究院三方共建，成立以来在肿瘤类器官、心脏类器官、器官芯片及上游材料与设备自动化方面均有打破，孵化出艾玮得生物等代表企业；复旦大学的遗传工程国家重点实验室“类器官中央”以类器官前沿技能开拓及其再生医学运用为研究内容，构建了环球首例人源类器官新冠病毒传染模型。
图 2022-2026年中国类器官芯片市场规模及预测（亿美元），来源：火石创造根据公开资料整理
从企业看，环球类器官芯片行业市场集中度较高，由北美和欧洲地区厂商主导，紧张企业有Emulate、Mimetas、TissUse和ValoHealth等，TOP3企业市占率为44.87%。近些年，我国类器官芯片行业取得了较大打破，产品成熟度不断提升，并实现商业化运用。目前，我国类器官芯片紧张企业有北京大橡科技有限公司、安徽骆华生物科技有限公司、江苏艾玮得生物科技有限公司、苏州济研生物医药科技有限公司等。
表 环球及中国类器官芯片重点企业，来源：火石创造根据公开资料整理
（二）干系政策
从环球看，各国政府大力支持和推动家当发展，美国尤为重视。2012年，美国的国立卫生研究院（NIH）、食品药品监督管理局（FDA）和国防部高等研究操持局（DARPA）投入了7500万美元联合发起“Organs-on-chips”寻衅项目，首次把类器官干系技能上升到国家计策层面。支持成立国际微生理系统学会（iMPSS）以及IQ同盟（Innovation and Quality Consortium）等干系家当同盟组织，设立多家器官芯片测试中央，推进干系行业标准的建立，加快类器官芯片行业的家当化。
2023年1月，FDA许可类器官芯片替代动物实验运用于药物的临床前研究，由此类器官芯片步入新的发展阶段。欧盟在政策和资金方面对类器官芯片家当支持力度不断加大。政策方面，2013年出台禁止动物用于扮装品测试等政策，极大地促进了行业对类器官芯片等动物替代性技能的关注。资金方面，欧盟投资最多的环球性科技开拓操持——欧盟第七框架操持（7th Framework Programme），个中包含类器官芯片项目。我国近年来相继出台一系列政策，系统性推进类器官芯片家当的发展。2018-2020年，类器官干系课题连续3年涌如今国家自然科学基金项目指南；
2021年1月，国家科技部下发《关于对“十四五”国家重点研发操持6个重点专项2021年度项目报告指南搜聚见地的关照》，把“基于类器官的恶性肿瘤疾病模型”列为“十四五”国家重点研发操持中首批启动重点专项任务；同年11月，国家药品监督管理局药品审评中央首次将类器官列入基因治疗及细胞治疗的验证指南基因治疗产品非临床药理学研究；2022年7月，中国首个类器官辅导肿瘤精准药物治疗的专家共识面世。此外，海内支持实验室自建检测方法（LDT）试点，极大引发了类器官芯片干系企业将产品运用于临床发展的激情亲切，目前上海、广州等地的部分公立医疗机构已经被列为试点综合类单位。
表 我国在类器官芯片行业的部分政策、专项支持及标准规范制订情形，来源：火石创造根据公开资料整理
未来发展
近年来，类器官芯片技能逐步开释自身运用代价，落地运用处景不断拓展和丰富，家当发展进入新阶段。未来，类器官芯片家当将会加快与人工智能、高通量检测技能、基因编辑、3D生物打印和新型生物质料多种创新技能领悟，不断拓展运用边界，向自动化、高通量、体外实时检测、风雅化、系统化方向发展。从海内市场看，在政策勾引下，随着创新药和生物药领域发展迅速，对类器官芯片的需求将进一步飞腾。
