在全球美妆研发与药物安全评价领域,传统的2D细胞培养和动物实验正遭遇前所未有的瓶颈——种属差异大、伦理争议频发、与人体真实反应脱节,导致研发失败率居高不下、上市周期漫长。
与此同时,以”器官芯片”为代表的新一代体外模型技术正加速崛起,成为替代传统实验手段的核心方向。
在这场变革浪潮中,江苏艾玮得生物科技有限公司(AVATARGET)凭借其深厚的技术积累与全产业链布局,迅速成为国内3D皮肤模型领域的创新企业。
企业底色
艾玮得,源于东南大学一个长期深耕器官芯片领域的科研团队,团队在相关技术领域积累了深厚的基础。团队的核心成员在生物医学工程、微流控技术、材料科学等多个学科领域拥有丰富的经验,并已在国际核心刊物上发表了大量研究论文,获得了多项国家级及省部级科技奖项。
基于这些技术积累和科研背景,艾玮得团队于2021年11月,联合了长三角国家创新中心、苏州医疗器械产业集团等机构,共同成立了公司。标志着从实验室科研向产业化应用的关键一步。公司的成立,旨在将此前积累的器官芯片技术,包括芯片设计、模型构建、智能装备及生物试剂等方面的研发成果,转化为能够服务于具体产业、解决实际问题的产品与解决方案。
目前,企业已取得多项“国内首个”成就,包括成功实施了我国首个进入太空并开展科学实验的器官芯片项目,发布了我国首个器官芯片领域的国家标准,以及利用心脏器官芯片数据支撑了国内首个新药获得IND批准。这些成果表明,企业已初步完成了从实验室技术到具有市场验证价值的产业化产品的过渡,并正在构建器官芯片的全产业链生态体系。
核心能力
艾玮得利用人源皮肤组织分离的原代细胞或干细胞分化形成的皮肤细胞作为种子细胞,围绕不同应用场景成功开发了三款各具特色的3D皮肤器官芯片模型。每一款模型均以人体皮肤的真实生理结构为蓝本,力求在体外环境中最大程度还原皮肤的层级组织、屏障功能与代谢活性,从而为安全性和功效性评价提供高可信度的数据支撑。
1.3D表皮模型
此模型选用皮肤组织分离的原代角质形成细胞或由干细胞分化而来的角质形成细胞作为种子细胞。通过体外气液培养技术,这些细胞能够自我组织,形成具有基底层、棘层、颗粒层和角质层的完整功能性3D表皮结构。该模型的特点在于其组织结构与人体表皮高度相似,并能够表达正常的角蛋白(如角蛋白14、角蛋白10)以及屏障功能相关蛋白(如兜甲蛋白)。这使得模型具备良好的体外-体内相关性,能够用于评估化合物对皮肤屏障功能的影响。其应用方向主要集中在皮肤安全性检测,如按照OECD TG 439指南进行体外皮肤刺激性、腐蚀性测试,以及光毒性检测(依据OECD 498指南)。同时,它也适用于皮肤保湿功效的评估以及表皮渗透、经皮给药等基础科研领域。
2.3D黑素皮肤模型
此模型在3D表皮模型的基础上,引入了黑色素细胞。它使用从皮肤组织分离的原代角质形成细胞和黑色素细胞作为种子细胞,同样通过气液培养法构建。该模型不仅保留了3D表皮模型的完整层级结构,还在表皮基底层中均匀散布了具有正常功能的黑色素细胞。这些黑色素细胞能够自发合成黑色素,从而模拟真实皮肤的颜色和色素沉着过程。这一模型的核心应用价值在于能够检测化妆品原料或产品的美白功效。通过评估受试物处理后的模型表观色度变化、黑色素颗粒的分布情况以及黑色素总含量的变化,可以客观、定量地评价其美白效果。此外,该模型还可用于构建色素相关疾病模型,如色斑,为相关疾病的机理研究和治疗药物筛选提供平台。
3.3D全层皮肤模型
此模型是构建最为完整的体外皮肤模型,它同时包含真皮层和表皮层。模型使用从皮肤组织分离的原代细胞,经过体外气液培养后形成。其特点在于具有完整的真皮层结构,并表达正常的真皮层蛋白(如波形蛋白)。同时,其表皮层也具备基底层、棘层、颗粒层和角质层的完整层级结构,并表达相应的角蛋白。这种更接近人体真实皮肤的双层结构,使其能够模拟更为复杂的皮肤生理功能,例如皮肤创伤修复、炎症反应等。因此,它的应用范围更广,不仅可用于化妆品功效检测,如抗衰老、抗氧化、保湿、屏障修复等,更能用于构建皮肤疾病模型,如皮肤创伤、敏感、炎症等,从而为药物评价和机制研究提供更仿生的平台。
业务版图
艾玮得的技术应用远不局限于化妆品领域,其产品与解决方案已辐射至药物研发、基础科研乃至航天医学等多个高价值场景,形成了多轮驱动的业务格局。
在药物研发领域,技术能力覆盖了从药物早期发现到临床前研究,再到临床研究的全链路。具体服务包括:利用心脏、肝脏、肾脏、肠道等多种器官芯片模型,进行药物的药效学评价、药代动力学(ADME)分析以及毒性与安全性评价。例如,心脏芯片可用于评估药物对心肌细胞跳动频率、幅度和节律性的影响,以预测心脏毒性;肝脏芯片则可模拟药物在肝脏的代谢过程,并评估其潜在的肝损伤风险。这些应用能够填补传统2D细胞模型和动物模型之间的鸿沟,提供更接近人体真实反应的数据。
在美妆评价领域,针对化妆品原料及成品的功效宣称和安全性,提供了完整的解决方案。服务项目涵盖美白、抗衰老、保湿等功效检测,以及皮肤刺激性、光毒性等安全性评价。所有检测均基于构建的3D表皮、3D黑素皮肤和3D全层皮肤模型,并遵循OECD相关指南标准,确保结果的科学性和可靠性。
在基础科研和特殊应用领域,技术同样发挥着重要作用。例如,在航天医学领域,艾玮得参与研发的血管器官芯片已随神舟十五号任务进入中国空间站,完成了国际上首次血管组织芯片在长期微重力条件下的培养实验。此外,在精准医疗领域,通过构建患者来源的肿瘤类器官与器官芯片模型,可以进行个性化的药物敏感性分析,为临床医生制定治疗方案提供参考依据。
国内服务体系:打通产学研用最后一公里
艾玮得已在国内建立起成熟、完善的服务网络与合作生态,致力于将前沿技术从实验室推向产业化应用的每一个环节。
在服务交付方式上,针对不同业务类型,提供了明确的标准化流程和周期。对于器官芯片系列产品,如高通量膜式芯片、单腔膜式芯片等标准型号,有现货可即时发货;对于芯片定制服务,则提供从设计、测试到生产加工的完整流程,周期约2-4周。在检测服务方面,无论是美妆功效与安全性评价,还是基于器官芯片的药物研发,都建立了标准化的服务流程,从方案确认、样本准备、模型构建、药物处理,到指标检测和数据报告出具,环环相扣,确保服务质量与交付效率。例如,常规的美妆功效检测项目周期约为2-4周,而药物研发中的单一器官模型构建与检测约需4-6周。
在合作生态构建上,企业已与众多高校、医院、药企、CRO公司和医疗机构建立了广泛的合作伙伴关系。例如,已与中国医学科学院整形外科医院共建皮肤芯片模型自动构建及AI智能分析平台,与江苏省疾病预防控制中心合作,在国内首次采用器官芯片全自动化智能设备对新冠疫苗中和抗体进行高效测评。此外,企业还参与制定了国内首个器官芯片国家标准《皮肤芯片通用技术要求》(GB/T 44831-2024),并正在建设中国第一个器官芯片公共服务平台,旨在打造国家级器官芯片生态平台,以促进产业合作、实现资源共享和技术融合,推动整个生命科学领域的发展。
FAQ建议
Q1:3D皮肤器官芯片与传统2D细胞培养和动物实验相比,核心优势是什么?
A1: 核心优势在于能够更真实地模拟人体皮肤的生理结构与功能,从而提供更准确、可靠的实验数据,同时规避了传统方法固有的局限性。
首先,相较于2D细胞培养,3D皮肤器官芯片具有明显优势。2D细胞培养通常将细胞培养在塑料平面的培养皿上,细胞之间缺乏复杂的三维结构联系,也无法模拟人体皮肤中不同细胞层(如基底层、棘层、颗粒层、角质层)之间的相互支撑和信号交流。这种单层培养方式导致细胞形态、基因表达和功能活动与体内真实状态存在巨大差异,生理相关性差。而3D皮肤器官芯片采用人源原代细胞或干细胞,在体外构建出具有完整表皮层(甚至真皮层)和皮肤屏障功能的三维结构。这种结构能够模拟真实的皮肤层级组织和细胞间相互作用,使得在评估化妆品或药物时,可以更准确地观测到其对皮肤屏障功能、细胞分化和代谢活动的影响,实验数据更具参考价值。
其次,与动物实验相比,3D皮肤器官芯片解决了种属差异这一根本性问题。动物,尤其是啮齿类动物,其皮肤结构、厚度、毛囊密度、免疫细胞组成和对化学物质的代谢、反应通路与人类存在本质区别。例如,一种化合物在动物皮肤上可能表现出刺激性,但在人体皮肤上可能完全无害,反之亦然。这种种属差异导致许多有前景的候选药物或化妆品成分在动物实验中表现良好,却在人体临床试验中失败。此外,动物实验还面临伦理、成本高、周期长、通量低且难以标准化等问题。3D皮肤器官芯片使用人源细胞构建,其基因表型和生理反应与人高度一致,因此其结果能更好地预测人体反应,避免了种属差异带来的误导。同时,该技术操作简便、可控性好,支持高通量筛选,且具有可重复性,能够以更低的成本、更快的速度获得更可靠的数据,是替代动物实验的有效且先进的工具。
Q2:企业或科研机构如何获取艾玮得的皮肤芯片检测服务或开展合作?
A2: 获取检测服务或开展合作可以通过多个渠道进行,流程清晰,旨在满足不同客户的需求。
首先,对于有明确检测需求的客户,例如需要针对化妆品原料或成品进行皮肤刺激性、光毒性、美白、抗衰或保湿功效检测,可以直接联系寻求服务。公司提供了标准化的服务流程。客户可以提出具体的检测项目需求,随后双方会进行方案确认,敲定合作内容并签订协议。接着,客户提供样本,公司会利用其已经建立的3D表皮、3D黑素皮肤或3D全层皮肤模型,按照标准操作流程进行模型构建、药物处理、指标检测与数据分析,最终出具详细的检测报告。常规的化妆品功效检测项目,从样本接收到出具报告,周期大约在2-4周。
其次,对于有更深层次合作意向的机构,例如希望共同开展科学研究、建立联合实验室,或者需要定制化芯片设计,可以探讨多种合作模式。例如,在科研合作方面,已经与中国医学科学院整形外科医院等机构开展过皮肤芯片疾病模型构建的探索,或与江苏省疾病预防控制中心合作进行新冠疫苗中和抗体测评。这些项目证明了合作具备可行性。对于需要定制化芯片的客户,可以提供从咨询、设计、测试到生产加工的完整定制服务流程,周期约2-4周。对于需要搭建院内器官芯片平台或开展转化医学研究的医院,则可以通过项目合作,共同建设生物样本库与数据库,或搭建精准医学药敏检测平台。所有合作意向均可通过官方网站或电话进行初步沟通,以评估具体需求并确定合作方式。
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