新興的器官芯片市場(chǎng)有潛力從目前的幾百萬(wàn)美元增長(zhǎng)至數(shù)十億美元,。

器官芯片：醫(yī)藥行業(yè)的藥物療效測(cè)試之道

發(fā)現(xiàn)和開發(fā)一個(gè)新的化學(xué)實(shí)體并使之作為新藥推向市場(chǎng)是一個(gè)漫長(zhǎng)、費(fèi)力且昂貴的過(guò)程,，因?yàn)榘l(fā)現(xiàn)具有良好活性,、選擇性、穩(wěn)定性和安全性的新化合物的幾率很低,。醫(yī)藥公司從數(shù)千種可能對(duì)疾病或人類病情產(chǎn)生積極影響的化合物開始,，投入十二年以上時(shí)間和幾十億美元，如果幸運(yùn)的話,，其中一種化合物可以投入市場(chǎng),。開發(fā)藥物是一項(xiàng)風(fēng)險(xiǎn)極大的投資，由于人體的特殊性,，使得研發(fā)過(guò)程充滿了不確定性,。花費(fèi)巨資研發(fā)的藥物好不容易通過(guò)了早期臨床實(shí)驗(yàn),，卻倒在最后一關(guān)的比比皆是,，而且越往后失敗，代價(jià)越高,。目前的主要方法——培養(yǎng)皿中的細(xì)胞培養(yǎng)和動(dòng)物實(shí)驗(yàn),，還不能很好地預(yù)測(cè)人體器官對(duì)藥物的反應(yīng)。實(shí)際上,，由于藥物毒性或缺乏療效,，大約有90%的新藥在臨床實(shí)驗(yàn)中失敗。因此,，醫(yī)藥行業(yè)需要更好的藥物療效預(yù)測(cè)工具,，使得新藥能夠更早且更便宜地進(jìn)行篩選實(shí)驗(yàn)。毒性測(cè)試也是其它一些行業(yè)關(guān)注的內(nèi)容,，如化妝品,、農(nóng)產(chǎn)品和消費(fèi)食品,，同樣要需要類似醫(yī)藥行業(yè)的解決方案，尤其是某些國(guó)家或地區(qū)禁止進(jìn)行動(dòng)物實(shí)驗(yàn),。

新藥研發(fā)及商業(yè)化歷程

器官芯片（Organs-On-Chips）是一種利用微加工技術(shù),，在微流控芯片上制造出能夠模擬人類器官的主要功能的仿生系統(tǒng)。除了具有微流控技術(shù)微型化,、集成化,、低消耗的特點(diǎn)外，器官芯片技術(shù)能夠精確地控制多個(gè)系統(tǒng)參數(shù),，如化學(xué)濃度梯度,、流體剪切力，以及構(gòu)建細(xì)胞圖形化培養(yǎng),、組織-組織界面與器官-器官相互作用等,，從而模擬人體器官的復(fù)雜結(jié)構(gòu)、微環(huán)境和生理學(xué)功能,。經(jīng)過(guò)近幾年來(lái)的快速發(fā)展,，研究人員已經(jīng)在微流控芯片上實(shí)現(xiàn)了眾多人體器官的構(gòu)建，如芯片肝,、芯片肺、芯片腸,、芯片腎,、芯片血管、芯片心臟以及多器官芯片等,。不僅如此,，知名研究單位和制藥公司之間的合作已使器官芯片步入了實(shí)用階段。荷蘭生物技術(shù)公司Mimetas研發(fā)了一種芯片腎,，并與幾家制藥公司達(dá)成了應(yīng)用合作協(xié)議將其用于藥物篩選,。另外，強(qiáng)生公司也計(jì)劃利用哈佛大學(xué)wyss生物工程研究所隸屬Emulate公司的人體血栓仿真芯片系統(tǒng)進(jìn)行藥物試驗(yàn),，并利用肝芯片測(cè)試藥物的肝毒性,。本報(bào)告詳細(xì)介紹了器官芯片的關(guān)鍵技術(shù)及相關(guān)公司的投資情況。

基于微流控技術(shù)的芯片肺的結(jié)構(gòu)

器官芯片公司的投資金額

器官芯片：小市場(chǎng),、好前景,、大炒作

2000年左右，一些先驅(qū)者就開始研發(fā)器官芯片了,，但2010年之后才真正加速發(fā)展,，這主要受益于由于資金支持和媒體宣傳。雖然醫(yī)藥行業(yè)的公司對(duì)此充滿期望,，但是今天仍然沒有看到一個(gè)真正的市場(chǎng),。我們預(yù)計(jì)2016年器官芯片產(chǎn)品及服務(wù)的整體銷售額不超過(guò)750萬(wàn)美元,。實(shí)際上，目前還很少有公司處于器官芯片的生產(chǎn)和商業(yè)化階段,。大多數(shù)公司都是大學(xué)實(shí)驗(yàn)室的附屬機(jī)構(gòu),，正在通過(guò)與醫(yī)藥行業(yè)公司的迭代過(guò)程來(lái)改進(jìn)其器官芯片。醫(yī)藥和化妝品公司渴望測(cè)試不同的器官芯片解決方案,，以評(píng)估哪種技術(shù)最適合于何種類型的測(cè)試實(shí)驗(yàn),，但是他們還是偏于保守，如果廣泛采用該技術(shù),，需要花費(fèi)一定的時(shí)間,。

根據(jù)器官芯片的采用速度，以及器官芯片公司克服技術(shù)挑戰(zhàn)和擴(kuò)大生產(chǎn)的能力,，本報(bào)告詳細(xì)分析了不同情況下的市場(chǎng)增長(zhǎng)情況：2017~2022年的復(fù)合年增長(zhǎng)率位于38%~57%之間,，2022年的市場(chǎng)規(guī)模位于6000萬(wàn)美元~1.17億美元之間。未來(lái)五年僅僅是第一步,，從中長(zhǎng)期來(lái)看,，器官芯片有可能形成數(shù)十億美元的市場(chǎng)。道德問題也是這個(gè)新市場(chǎng)的核心驅(qū)動(dòng)因素之一：每年全世界有超過(guò)1億只動(dòng)物用于測(cè)試實(shí)驗(yàn),，那么這就可以采用基于微流控技術(shù)的器官芯片代替,。雖然媒體大肆報(bào)道以及技術(shù)研發(fā)人員充滿積極性，但是也不應(yīng)該掩蓋“器官芯片的采用仍然面臨著重重障礙”的問題,。由于行業(yè)公司和政府機(jī)構(gòu)對(duì)器官芯片技術(shù)寄予厚望,，因此投資源源不斷。大型制藥和化妝品公司,，如歐萊雅,、輝瑞、強(qiáng)生和賽諾菲等,，已經(jīng)與器官芯片開發(fā)人員建立了合作伙伴關(guān)系,，并相信該技術(shù)將改變現(xiàn)有和正在開發(fā)的產(chǎn)品效能和毒理學(xué)測(cè)試現(xiàn)狀。

器官芯片市場(chǎng)預(yù)測(cè)

多個(gè)技術(shù)挑戰(zhàn)仍有待攻克

盡管器官芯片技術(shù)的前景美好,，但是我們?nèi)匀粵]有看到產(chǎn)業(yè)界的廣泛采用,，目前還有一些主要的技術(shù)挑戰(zhàn)仍然需要解決。其中一個(gè)挑戰(zhàn)就是：必須驗(yàn)證能夠成功地將幾個(gè)器官芯片連接在一起,，以準(zhǔn)確地模擬全身對(duì)藥物的反應(yīng)情況,。幾家公司正在研究多器官模型，但是整個(gè)“人體芯片（body on a chip）”的功能尚未成為現(xiàn)實(shí),。為了應(yīng)對(duì)各種需求,，器官芯片公司正通過(guò)研發(fā)不同類型的器官芯片使其產(chǎn)品多樣化。另一個(gè)挑戰(zhàn)是：根據(jù)市場(chǎng)需求的狀況,，如何將每周或每月的數(shù)十個(gè)芯片的產(chǎn)量提升至更多的數(shù)量,。事實(shí)上,，很少有公司已經(jīng)考慮過(guò)器官芯片的量產(chǎn)階段問題。大多數(shù)器官芯片基于微流控技術(shù),，這意味著微流控芯片晶圓代工廠將越來(lái)越多地接收到來(lái)自器官芯片初創(chuàng)企業(yè)的制造需求,，其中一些代工廠甚至開始為器官芯片企業(yè)提出了量身定制的方案。這也顯示了這一領(lǐng)域的巨大潛力,。還有一個(gè)挑戰(zhàn)是：現(xiàn)有設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)化和兼容性將成為廣泛采用器官芯片的主要條件之一,。

不同類型的器官芯片適用于藥物研發(fā)的不同階段

若需要購(gòu)買《器官芯片-2017版》報(bào)告，請(qǐng)發(fā)E-mail：wangyi#memsconsulting.com（#換成@）,。