“在未來世界裡，所有人體器官都可以生產製造。器官衰竭再也不是生命終點，更換器官是人們司空見慣的事，就像是給電腦換新硬體那樣習以為常。”這是科幻電影，更是未來世界的現實生活。
從最早的天然藥物、化學藥物，再到傳統的醫療器械以及近來的抗體類的生物製藥，醫療技術的迭代逐步把人類的平均壽命推至80歲左右。以前人們“聞癌色變”，而今全球製藥行業已經踏上了高速列車，我國鼓勵創新藥的政策、海外人才的迴歸、資本市場的大量投資、從去年起湧現的醫療企業IPO潮，都在指向同一個目標：讓治療癌症和罕見病的新藥越來越多，癌症越來越趨向於變成慢性病。
相比逐漸有藥可醫的癌症，器官衰老卻是現在技術難以邁過的坎，幾乎是不可避免的生命終點。人體衰老是必然過程，生命的結尾終會遇到器官衰竭的狀況；另外，突發意外疾病、嚴重的事故，也會導致器官損壞而危及生命。
目前最佳療法就是器官移植，但捐贈器官供體相當短缺，待救助的生命數量遠遠超過被捐贈的器官，而且器官移植有排斥反應而引起嚴重的藥物副作用，使這種醫療技術難以解決社會難題。在這樣的背景下，人造器官成為熱門且尖端的科研焦點。
這個看似遙遠的“科幻”，其實已經在加速走入“現實”，甚至短短几年後，劃時代的畫卷就有可能展開。今天不妨跟著36氪一起，探索全球前沿技術進展，思考從實驗室到商業化落地的可能性。
“觸手可及”的“未來科學”
“用不了50年，人類將能用生物工程的方法培育出人體的所有器官。”諾貝爾獎獲得者吉爾伯特這樣樂觀地預判道。然而，技術的實際落地卻不那麼順遂，無論是營商環境還是政策法規都還有漫漫征途。
從實驗室到商業化的道路中，當前科研進展到了什麼程度，距離終極目標還有多遠呢？這就要從人造器官的幾種實現方式說起。第一種路徑是機械性人造器官，用無生物活性的高分子材料或者合金等材料仿造的器官，以電池為動力，目前日本科學家已利用奈米技術實現人造面板和人造血管。第二種路徑是半機械半生物性人造器官，是指將電子技術與生物技術結合起來製造的器官，目前已經可以實現人造肝臟。人造肝臟將人體活組織、人造組織、晶片和微型馬達結合，已經卓有成效，臨床上已有八位肝功能衰竭的患者在德國接受了人造肝臟的移植。還有一種路徑是異體人造器官，已經在豬、老鼠、狗等身上培育成功。
儘管前兩個路徑和異體人造器官都初見成果，但遠未普及，因為科學家們的終極目標是處於金字塔尖的生物性自體人造器官。
這是利用動物或人身上的細胞或組織，製造出具有生物活性的器官，它的效果最為強大。生物性自體人造器官和人體器官最為相似，大小相似功能相同，不需要電池等外界動力，使用週期長，而且不會讓患者移植器官後產生排斥反應，因此效果和作用也最為強大，是未來能夠真正大範圍普及的主要技術路徑，因此是科學家們集中攻堅的目標。
由於生物性自體人造器官領域的企業實屬鳳毛麟角，全球能夠攻堅這項技術的科學家屈指可數。36氪梳理了當前最新進度，一起分享。
- 生物性人造心臟：
- 今年，來自維也納奧地利科學院的科研團隊，使用人類多能幹細胞成功培養出全球首個體外自組織心臟類器官模型，可自主跳動無需支架支援，且能自我修復損傷。這項研究在5月份發表在《細胞》雜誌。
研究成果釋出在《細胞》雜誌
- 2019年，以色列科學家成功3D打印出人造心臟，這是一個具有細胞、血管、心室和心房的心臟，但這顆心臟不能搏動泵血。2020年，美國明尼蘇達大學的研究人員又利用3D列印技術，得到了一顆釐米級人類心臟泵，可以做到正常運轉。
- 提到人造心臟，值得延伸開來講講我們的“中國心”。今年我國自主研製出的第一顆全磁懸浮人工心臟，它不到180克、乒乓球大小，不輸世界頂級人工心臟。它是由蘇州同心醫療研發，已完成臨床試驗25例，填補了國內人工心臟領域的空白，為晚期心力衰竭患者帶來希望。
我國自主研製出的第一顆全磁懸浮人工心臟
- 就在今年八月，又有一顆“中國心”，讓危重病人重獲“心”生。世界第二個、中國第一個體外磁懸浮人工心臟的臨床試驗順利完成，為一位等待心臟移植的年輕女士迎來12天黃金時間。這顆人工心臟的效能達到國際血液相容性最高標準，中短期體外人工心臟的支援時間可達30天左右。它是由蘇州心擎醫療與武漢協和醫院聯合研發的，具備自主智慧財產權。
2. 生物性人造胰腺和腎臟：
- 總部位於深圳的華源再生醫學，正在開發多個藥械聯合產品，由生物材料支架和細胞結合，植入體內後分別可以替代腎臟和胰腺的關鍵功能。兩個臟器系列產品都已經進行動物實驗，預計2-3年內進入臨床，6-10年陸續登陸市場。
- 東京大學團隊利用藕狀凝膠開發人工胰島。東京大學的竹內昌治教授和小澤文智特任研究員等人開發出了將利用iPS細胞培養的胰腺細胞包裹到藕狀凝膠中後進行移植的方法。利用該方法將胰腺細胞移植到糖尿病小鼠體內後發現，約半年後血糖值控制到了正常範圍。據介紹，移植的凝膠可以取出，也不容易發生免疫排異反應。
將細胞包裹到藕狀凝膠中的移植片（圖片來源於東京大學的竹內教授）
3. 科學家首次構建出人類前腦的三維類器官：作為球狀結構，人類前腦類器官可以自組裝成前腦的不同部分。來自美國斯坦福大學的研究人員不僅首次構建出人類前腦的類器官，還找到了一種方法來極大地延長人類前腦類器官的壽命（長達300天）。這項研究在2020年初發表於Science期刊。
4. 人造肝臟：美國的研究人員開發出了可正常行使功能的人造肝臟，它是一種運用組織工程學構建的可移植到動物體內的人工肝組織。在小鼠實驗中，到小鼠腹腔中的人工肝組織能夠擴增50倍並且可以行使正常的肝臟功能。這是由麻省理工學院、洛克菲勒大學和波士頓大學共同研究的。
人造肝臟具備正常的肝臟功能
從實驗室到商業化：鴻溝與快車道
如果要用一句話形容行業，那麼，生物人造器官就像是一枚待發射的火箭，但還缺少必備助燃劑。
透過上文的梳理，我們能感受到生物人造器官的技術發展的正走在快車道上，但難題是有能力攻堅的科學家屈指可數。當前美國、日本、以色列的技術相對領先，但除已經大面積商業化銷售的面板、軟骨、跟腱等小器官外，步入臨床階段的大器官產品數量只有個位數——全球僅有兩個實驗室的人工胰腺專案進入2期臨床，5-6家進入1期臨床。技術門檻相對更高的人工腎臟，在全世界都沒有人做到臨床，僅有兩家美國公司得到了動物實驗的積極結果。
行業發展的另一卡點是缺少核心原材料“幹細胞”。類器官是由多能幹細胞（PSC）或組織幹細胞（AdSC）透過模仿人類發育或體外器官再生而產生，特定功能的幹細胞是研發的核心原料。幹細胞的製備較為魚龍混雜，國內外都曾出現過大量未經批准的“幹細胞治療”場所，十多年前我國南方曾興起一大批美容院，售賣各種價格昂貴但實際療效不明、甚至有各類嚴重副作用的“幹細胞美容療法”，後來2015年的新政出臺得以肅清亂象。雖然幹細胞這個詞彙並不罕見，但人工器官所需的、用於替代衰竭器官的幹細胞，則與“全民幹細胞”完全不同，類似“將軍與小兵”的差距，其製備門檻極高，資源稀缺。人工器官研發企業很難從上游拿到關鍵的幹細胞資源，多數只能經歷漫長的製備申報過程，原材料的缺乏阻礙了行業的進步。
政策法規的制定往往滯後於技術發展。縱觀美國、歐盟和國內，都沒有出臺專門規制生物性人造器官的政策。在歐盟，生物性人造器官可被歸類為生物材料，也有學者認為它屬於“脫離人體的或者透過技術方法而產生的某種元素”。在美國，生物性人造器官被視為體細胞療法，法律屬性為生物製品。2019年初，美國FDA率先發布了關於再生醫學先進療法的新指南，提供了新研發產品如何符合FDA快速審評計劃的明確要求，生物人造器官也屬於相應範疇，這項指南帶來了政策方面的曙光。中國也是沒有專門規制人造器官的法律法規，如果按照美國和歐盟的歸類方式，把生物性人造器官規定為生物製品，則可應用《生物製品管理規定（1993年）》進行研製、生產、經營上的規制，但這並不適用於人造器官的研發。從研發而言，尚未完善的相關法規，使得關鍵幹細胞註冊、製備的流程繁瑣漫長，拖慢研發速度；從未來幾年就可能迎來的產品上市環節而言，缺乏直接對應的審批依據。
因為技術的“未來”色彩還很濃重，投資圈還普遍抱著觀望的態度，36氪訪問了數位一線投資人，多數對該領域不甚瞭解。從目前公開的資料來看，國內僅有紅杉種子基金出手投資了生物人造器官的專案。根據麥姆斯諮詢的資料，將一款第一代的人造器官推向市場，預估需要15-25年的時間，此外還需要5-10年的測試和法規認證，對待商業化，投資人需要有足夠的耐心。另一方面，人造器官對資本的需求很強烈，華源再生醫學CEO鄭立新說道：“在生物人造器官的研發中，支架材料的研發也是一大難題，生物材料共有幾十種，到底哪一種更合適，需要經過大量的研發與實驗，研發一個生物人造器官沒有一個億的投入，基本上做不出來”，華源再生醫學是目前亞洲較大的生物人工器官研發團隊。也有創業者向36氪表示，一些投資機構為了規避風險，一上來就要求籤對賭協議，這對人造器官企業而言太難了，因為現在人才緊缺，政策法規與社會認知還沒跟上，談對賭要求太高。
處在快車道的技術，碰上由認知、政策、資本、人才、原材料共同構築出的鴻溝。下一步，人造器官亟需補充足夠的助燃劑。
暗流湧動：下一場世界“晶片之戰”？
人造器官將會是劃時代的偉大變革——因為生命終點的訊號燈就是“關鍵器官衰竭”，而未來科技的人造器官，將讓生命紅燈轉為綠燈。
試想一下，人類的平均壽命可能要增加數十年，所有人的生活狀態甚至社會運轉規則都會隨之鉅變。或許，在未來五世同堂也不是什麼新鮮事；或許，退休年齡要重新定義，社會勞動力結構由此改變；或許，社會財富會聚集於人造器官，爭奪優先移植、延續生命的密碼。如此至關重要的核心技術，必然引起激烈的競爭。
縱觀全球，僅有個位數的生物人造器官進入臨床試驗，面向糖尿病群體的人工胰腺，全球僅有八家進入臨床，其中兩家進入臨床2期，其餘為臨床1期。面向尿毒症、腎衰竭患者的人工腎臟，技術門檻更高，還沒有任何臨床實驗，只有兩家美國公司得到了動物實驗的積極結果。總的來說，當前美國、日本、以色列的技術相對領先，但技術差距還沒有完全拉開，可以看到中國加速前進奮起直追的身影。
這是一次全球競爭中的中國機遇。人造器官所在的人體幹細胞領域，是明確禁止外商投資技術開發和應用的，這寫在發改委和商務部發布的《外商投資准入特別管理措施（負面清單）（2019 年版）》裡。加之中國市場人口基數大，患者群體的需求強烈，政策近年對生物技術創新有明確紅利，這是中國企業在全球競爭中的巨大機會。
人造器官掌握生命密碼，關乎國之命脈，或許正如“晶片戰”一般，會掀起技術領域的下一場沒有硝煙的戰爭。華源再生醫學CEO鄭立新表示：“由於涉及基因、遺傳資訊，幹細胞領域是禁止外資進入的。人工器官行業處於技術前沿、醫療需求緊迫、市場廣闊，未來很可能變成像5G、晶片那樣，成為國際競爭焦點。”
“21世紀是生命科學的世紀”，國際間的競賽不僅體現在技術層面，還體現在資本、甚至制度層面。首先，從生物製藥創新的表現來看，美國和歐洲國家是新藥創新的傳統強國，但我國新藥研發憑藉與日俱增的速度，已經趕超很多歐洲國家，2020年首發上市的新藥數量佔全球6%，超越英國、德國、韓國、瑞士、加拿大、丹麥、印度、以色列等多國。美國站在第一梯隊佔比67.6%，日本佔比13.3%，中國排名第三，穩穩站上第二梯隊的前列。
其次，在加速審批層面，也能明顯感到各國對創新力的鼓勵。2017年我國政府推出的審評審批制度改革，給創新的藥品和醫療器械加上了助燃劑，我國批准1類新藥的速度直線上升，2008-2017年十年間僅批准了31個，而2018年就批准了10個，而後更是逐年抬高，2019年12個，2020年15個。而在人造器官領域，美國FDA已經率先做出動作，在2019年初發布了兩個指南，為細胞和基因治療研發人員提供了新研發產品如何符合FDA快速審評計劃的明確要求，清晰的審評路徑無疑會加速技術的開發。
再次，科創板與港股也在三年前對生物科技公司敞開大門，科創板重點支援具有創新力的生物醫藥企業上市，港交所史無前例地允許尚未盈利或者沒有收入的生物科技公司上市。因為生物技術研發是一個前期投入極高、週期極長的行業，常有人說需要“十年十億美金”，此前很多技術壁壘極高的生物企業都因為沒有收入而無法上市。這給創新型生物企業注入了一針強心劑，既鼓勵了技術創新，又鼓勵企業在國內上市。
當前技術尚處於早期，國內科學家還有廣闊的衝刺空間，但這項技術還很需要政策、資本、人才方面的助力，我們倡導政策給予更多指引與鼓勵，倡導幹細胞頭部機構給予更多原材料的資源。
國際間的生物科技競賽已熱火朝天，人造器官作為未來核心科技，必定會成為國際競爭的焦點。畢竟誰先掌握了人造器官的密碼，可能就掌握了“改變世界”的鑰匙。
