1.類器官技術(shù)

類器官(Organoids)來源于機(jī)體自身組織或干細(xì)胞，是通過體外3D培養(yǎng)形成的具有原始組織及器官的三維(3D)結(jié)構(gòu)模型，在組織結(jié)構(gòu)、細(xì)胞類型和功能等方面與來源組織高度相似。根據(jù)細(xì)胞來源不同，類器官分為多能干細(xì)胞(Pluripotent stem cell， PSC)、成體干細(xì)胞(Adult stem cell， ASC)和腫瘤類器官(Patient-derived organoid， PDO)，多能干細(xì)胞又分為胚胎干細(xì)胞(Embryonic stem cell， ESC)和誘導(dǎo)多能干細(xì)胞(Induced pluripotent stem cell， iPSC)。

目前應(yīng)用于臨床藥物篩選的模型主要為類器官模型、動(dòng)物模型和2D細(xì)胞模型，這3種模型的具體區(qū)別見下表1。其中，2D細(xì)胞模型可以檢測(cè)靶點(diǎn)的結(jié)合情況以及細(xì)胞的活性，但在傳代后容易喪失原腫瘤的遺傳異質(zhì)性，且臨床相關(guān)性較低。動(dòng)物模型具有明顯的局限性包括移植的成功率較低、構(gòu)建成本高、周期長(zhǎng)、藥物篩選的通量低等。相比于傳統(tǒng)的2D細(xì)胞系模型和動(dòng)物模型，類器官模型具有更接近生理細(xì)胞的組成和行為、更穩(wěn)定的基因組以及更簡(jiǎn)單的操作，在周期、成本、臨床相關(guān)性以及高通量篩選方面具有顯著的優(yōu)勢(shì)。

類器官作為一個(gè)新興的技術(shù)，已顯現(xiàn)出具有巨大的應(yīng)用潛力。迄今為止，類器官技術(shù)已廣泛應(yīng)用于發(fā)育模型和疾病模型的構(gòu)建、藥物篩選、精準(zhǔn)醫(yī)療、再生醫(yī)學(xué)和基因編輯等領(lǐng)域。

近年來，類器官技術(shù)得到了快速發(fā)展。由于類器官能夠模擬真實(shí)器官的結(jié)構(gòu)、細(xì)胞類型和功能，且可以有效地進(jìn)行組織再生和修復(fù)，已經(jīng)廣泛應(yīng)用于精準(zhǔn)醫(yī)療、藥物開發(fā)、發(fā)育和疾病機(jī)制研究及再生醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域。但是，類器官仍然存在一些局限性：與動(dòng)物模型相比，類器官模型缺乏功能性的神經(jīng)系統(tǒng)、免疫系統(tǒng)和血管系統(tǒng)，因此，現(xiàn)階段藥物和疫苗的開發(fā)仍然需要使用動(dòng)物模型。此外，類器官模型的建模成本高、技術(shù)成熟度不足以及自動(dòng)化技術(shù)待完善等也是科研工作者需要攻克的挑戰(zhàn)。相信未來隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步，類器官將用于模擬更復(fù)雜的器官，得到更廣泛的應(yīng)用。

2.微生理系統(tǒng)(MPS)

生理系統(tǒng)是一種通過微流體 3D 細(xì)胞培養(yǎng)裝置，在體外構(gòu)建的器官生理微系統(tǒng)，用以模擬人體組織器官的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)和功能特征，目前主要利用組織或器官芯片技術(shù)構(gòu)建。

作為一種新型體外研究模型，微生理系統(tǒng)可以預(yù)測(cè)正?；蚧颊邔?duì)藥物的治療效果和潛在的不良反應(yīng)，減少動(dòng)物試驗(yàn)?zāi)Ｐ偷钠睿型嵏残缘馗淖兗膊⊙芯亢退幬镅邪l(fā)的模式，加快藥物研發(fā)進(jìn)程，具有顯著的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益，在生命科學(xué)、新藥研發(fā)、精準(zhǔn)醫(yī)療、毒性評(píng)估以及生物防御等方面具有廣闊應(yīng)用前景。

目前，微生理系統(tǒng)正發(fā)展成為具有巨大潛力的、通過模擬人體關(guān)鍵生理過程和疾病狀態(tài)來重現(xiàn)人類生理機(jī)能的體外工具。

我國(guó)在微生理系統(tǒng)研究起步略晚，但發(fā)展迅速。在科技部和中國(guó)科學(xué)院布局下，已在器官芯片構(gòu)筑、復(fù)雜疾病建模、器官互作芯片開發(fā)等方面形成了很好的基礎(chǔ)和技術(shù)積累。2017年開始，科技部國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃部署項(xiàng)目研究基于干細(xì)胞的器官芯片和人體器官芯片的精準(zhǔn)介觀測(cè)量。中國(guó)科學(xué)院“器官重建與制造”戰(zhàn)略性先導(dǎo)專項(xiàng) A 類布局了攻關(guān)項(xiàng)目，開展器官芯片技術(shù)構(gòu)建功能類器官以及多器官芯片體系研究。“十四五”國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃“干細(xì)胞研究與器官修復(fù)”重點(diǎn)專項(xiàng) 2022 年圍繞微生理系統(tǒng)設(shè)置多個(gè)相關(guān)資助方向，支持基于干細(xì)胞的智能多器官芯片系統(tǒng)研究等。

微生理系統(tǒng)研發(fā)具有鮮明的技術(shù)交叉特色，需要多領(lǐng)域研究團(tuán)隊(duì)協(xié)作攻關(guān)。目前，我國(guó)在該領(lǐng)域存在一定研究基礎(chǔ)，具有豐富技術(shù)積累的特色性研發(fā)團(tuán)隊(duì)。在現(xiàn)階段，從頂層設(shè)計(jì)加強(qiáng)引導(dǎo)、加大投入、加快研發(fā)可以加速發(fā)展，牽頭或參與微生理系統(tǒng)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)和評(píng)價(jià)體系的制訂，爭(zhēng)取全球藥物研發(fā)話語(yǔ)權(quán)，對(duì)于健康中國(guó)國(guó)家戰(zhàn)略具有重要意義。

3、國(guó)內(nèi)體外模型行業(yè)整體經(jīng)費(fèi)投入

圖表：2022-2024年國(guó)內(nèi)體外模型行業(yè)整體經(jīng)費(fèi)投入趨勢(shì)

數(shù)據(jù)來源：中研普華產(chǎn)業(yè)研究院

根據(jù)中研普華產(chǎn)業(yè)研究院發(fā)布的《2025-2030年版醫(yī)藥設(shè)備產(chǎn)業(yè)政府戰(zhàn)略管理與區(qū)域發(fā)展戰(zhàn)略研究咨詢報(bào)告》顯示：隨著體外模型行業(yè)表現(xiàn)出良好的市場(chǎng)前景，推動(dòng)行業(yè)整體經(jīng)費(fèi)投入規(guī)模不斷提升，主要用于技術(shù)研發(fā)、人才培養(yǎng)、設(shè)備購(gòu)置以及市場(chǎng)拓展方面，2024年國(guó)內(nèi)體外模型行業(yè)整體經(jīng)費(fèi)投入達(dá)到33.8億元，為行業(yè)的發(fā)展注入新的活力。

4、2022-2024年國(guó)內(nèi)體外模型行業(yè)投融資規(guī)模分析

2022年FDA現(xiàn)代化法案2.0通過，取消藥物開發(fā)過程中對(duì)動(dòng)物試驗(yàn)強(qiáng)制性，推動(dòng)包括3D器官模型在內(nèi)的多樣化臨床前測(cè)試模型的使用，促使國(guó)內(nèi)類器官和器官芯片行業(yè)迎來發(fā)展，吸引資本的關(guān)注，行業(yè)投融資活動(dòng)呈現(xiàn)逐漸活躍的態(tài)勢(shì)，2024年國(guó)內(nèi)體外模型行業(yè)投融資規(guī)模達(dá)到8.7億元，表明投資者對(duì)體外模型行業(yè)創(chuàng)新技術(shù)和產(chǎn)品應(yīng)用前景持樂觀態(tài)度，愿意為具有潛力企業(yè)提供資金支持，以推動(dòng)技術(shù)產(chǎn)業(yè)化和市場(chǎng)拓展 。