眾所周知,藥物從研發(fā)到上市大致經(jīng)歷3個階段:藥物研發(fā)、臨床前研究以及臨床Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ期研究,上市同時進(jìn)行臨床Ⅳ期研究,漫長復(fù)雜的研發(fā)過程使得工作者們希望用新的方式替代藥物研發(fā)上的一些必要步驟,其中Fabio Mota等4位科學(xué)家從臨床前研究出發(fā),分析176項專利,并對全球1472名相關(guān)研究員的想法進(jìn)行評估,認(rèn)為3D/4D生物打印人體組織/器官在代替甚至取代實驗動物上有值得期待的前景,并可以解決法律或道德問題,相關(guān)論文以“3D and 4D bioprinted human model patenting and the future of drug development”為題,于2020年6月9日發(fā)表在《Nature biotechnology》上。

3D/4D生物打印未來可期!50%以上研究人員認(rèn)為:有望代替實驗動物

[從專利入手,了解生物打印與藥物研究的密切性]

圖1(a)是176項專利所涉及的相關(guān)技術(shù),從圖中可以直觀反映出3D組織/器官以及3D疾病模型是優(yōu)先被研究人員考慮的。以3D組織/器官為例,相關(guān)專利檢索量為28.4%(50項);50項專利被分為5類技術(shù)用途(圖1(b)),其中人工組織/器官(21項,41%)以及細(xì)胞/組織/器官打?。?6項,31%)占比較高;在21項專利中,又被分為14項相關(guān)技術(shù)應(yīng)用,其中藥物試驗(10項)、疾病模型研究(9項)和毒性試驗(8項)是最常見的專利應(yīng)用(圖1(c))。

3D/4D生物打印未來可期!50%以上研究人員認(rèn)為:有望代替實驗動物
圖1 專利涉及的相關(guān)技術(shù)、使用與應(yīng)用

 

[相信or不相信,先來場簡單粗暴的回答]

首先,對研究人員的想法進(jìn)行大致歸納,就“3D/4D打印的人體組織/器官在藥物研發(fā)過程中能否替代實驗動物”這個話題,分別有54.8%的生物組織工程領(lǐng)域研究員、50.1%的藥物研發(fā)領(lǐng)域研究員認(rèn)為:3D/4D打印的人體組織/器官在20年內(nèi)即可取代實驗動物; 對于實驗動物領(lǐng)域研究員而言,3種看法占比較為均勻。(下文分別稱為“相信組”與“不相信組”)

3D/4D生物打印未來可期!50%以上研究人員認(rèn)為:有望代替實驗動物
圖2 3D/4D生物打印人體組織/器官替代實驗動物用于藥物研發(fā)的可能性

 

[各抒己見,機遇是什么?]

接著,對“相信組”的研究人員進(jìn)行進(jìn)一步了解,談?wù)勊麄兙汀凹夹g(shù)對新藥研發(fā)的影響”發(fā)表看法。如圖3所示,大多數(shù)研究員認(rèn)為生物打印對藥物研究的影響主要集中在3個方面:成為藥物研發(fā)過程的主流、提供一種新的藥物研發(fā)模式以及根本上解決藥物不良反應(yīng)的問題;對于“能否從根本上減少臨床試驗的需求”這一點上,持“不太可能”的研究員明顯增加。

3D/4D生物打印未來可期!50%以上研究人員認(rèn)為:有望代替實驗動物
圖3 3D / 4D生物打印的人體組織/器官對藥物研發(fā)過程的影響

 

同時,也對“不相信組”的研究員進(jìn)行了解,圖4可以直觀反映出:對于提及的5點影響中,“不相信組”認(rèn)為“不太可能”的比例更高。例如,大多數(shù)“不相信組”的研究員認(rèn)為,3D/4D生物打印的人體結(jié)構(gòu)不太可能準(zhǔn)確地預(yù)測人體的毒性,而大多數(shù)“相信組”的研究員則表達(dá)了相反的觀點;總體而言,不論是“相信組”還是“不相信組”,他們一致認(rèn)為生物打印技術(shù)對于藥物研發(fā)的影響可以在20年內(nèi)實現(xiàn)。

3D/4D生物打印未來可期!50%以上研究人員認(rèn)為:有望代替實驗動物
圖4 3D/4D生物打印人體組織/器官在藥物研發(fā)過程中的影響

 

[挑戰(zhàn)與機遇并存]

最后,研究員就“3D/4D生物打印人體組織/器官在藥物研發(fā)過程中的挑戰(zhàn)”發(fā)表見解。圖5指出,不管是“相信組”還是“不相信組”,對于提及的5點挑戰(zhàn)總體上相似,但是某些觀點存在較大差異,尤其是“對完整生物模型的需求”這一觀點,“不相信組”中有69.2%至70.4%的研究員認(rèn)為相當(dāng)重要,因為他們認(rèn)為,藥物測試需要在整個生物體內(nèi)進(jìn)行(與之對應(yīng)的“相信組”只有29.8%至35%);就“倫理挑戰(zhàn)”,“相信組”的研究員比例分布更平均,而“不相信組”的研究員觀點差異大;就“科學(xué)界對新技術(shù)的抵制”這一點,很大一部分“相信組”的研究人將其視為中等至重要的挑戰(zhàn),而“不相信組”的研究員認(rèn)為并不是很重要;同時,兩組的大多數(shù)研究人員都認(rèn)為,“監(jiān)管方面的挑戰(zhàn)”和“缺乏科學(xué)驗證”重要或非常重要。

3D/4D生物打印未來可期!50%以上研究人員認(rèn)為:有望代替實驗動物
圖5 3D/4D生物打印人體組織/器官在藥物研發(fā)過程中的挑戰(zhàn)

 

[小結(jié)]

在藥物研發(fā)過程中,利用3D / 4D生物打印模型在未來幾年有望成為現(xiàn)實。如果期望得以實現(xiàn),這些模型不僅會改變藥物研發(fā)的模式,也會改變研究與教學(xué)的方式:實驗動物的飼養(yǎng)、管理設(shè)施可能不再需要、研究方案也可能會被改變、使用實驗動物也不會受到道德輿論的壓力。相信在眾多研究員的期待、認(rèn)同與不斷努力下,藥物研發(fā)必將以新的方式被人們所熟知!

 

全文鏈接:

https://www.nature.com/articles/s41587-020-0540-1

相關(guān)新聞

微信
微信
電話 QQ
返回頂部