一、引言
胞老师说NK细胞的续篇又要鸽了,因为FDA新任话事人才上任10天就搞了个里程碑式的大新闻!类器官这个话题是笔者关注了5年的行业发展主线,这个FDA的大新闻也不会例外。按照监管当局“摸着美国人(FDA)过河”的规律,行业的巨变即将发生,很多人的命运齿轮即将开始转动。宣传稿笔者仅仅简单引用。主要聊聊个人看法和对普通人的影响。
二、FDA宣布用AI及类器官逐步替代动物实验的具体内容
2025年4月10日,FDA正式发布消息:计划逐步取消单克隆抗体及其他药物的动物实验要求。以后,会用“新方法论”来替代动物实验,这里面包括AI计算模型、人类细胞系、类器官以及器官芯片系统等。同时,还会利用真实世界数据来确定药物的有效性。
FDA的新任局长Martin A.Makary博士4月1日才上任,发布这个里程碑式的新闻时,他表示:
”长期以来,制药公司对已在国际上广泛用于人类的药物进行着额外的动物试验。此次宣布的新举措标志着药品评估方式的范式转变,有望在加快提供治愈方法和有效治疗的同时减少动物试验。通过利用基于人工智能(AI)的计算模型、基于人体器官模型的实验室测试以及真实世界的人类数据,我们能够更快速、更可靠地为患者提供更安全的治疗,同时降低研发成本和药品价格。这对公共卫生和伦理而言都是双赢“
FDA还发布了一份《减少临床前安全性研究中动物实验的路线图》,详细规划了用科学验证的新方法,逐步减少临床前安全研究中动物测试的步骤。像器官芯片系统、计算建模和先进的体外试验这些新方法,能在减少动物使用的同时,提高预测药物效果和安全性的准确性。而且,FDA会和多个联邦机构合作,加速这些新方法的验证和应用,让药物开发更高效,让患者更快用上更安全的药,也让FDA在全球监管科学和创新领域成为领导者。
1)短期(3年内)行动:
•聚焦单克隆抗体(mAb):减少灵长类动物长期毒性试验(从6个月缩短至3个月);
•数据整合:建立国际药物毒性数据库,利用现有临床数据替代部分动物实验;
•试点项目:允许制药企业提交新方法论数据替代动物实验。
2)技术路径:
•体外系统:多器官芯片模拟人体反应,免疫类器官检测细胞因子释放;
•计算机模型:AI预测抗体免疫原性、PBPK模型优化药代动力学;
•验证流程:通过回顾性分析(对比历史数据)和前瞻性试验验证新方法论可靠性。
3)跨部门协作:
FDA会和联合国立卫生研究院(NIH)、退伍军人事务部(VA)等机构合作,共享数据和资源,加速新方法论的标准化和验证。还会建立联邦级毒理学数据库,推动国际监管协调,让全球在药物研发监管方面更统一、更规范。
4)长期愿景(3-5年)
未来,动物实验会变成一种“例外”情况,只有在新方法论解决不了的特定问题时才会使用。全球的监管框架也会统一起来,新方法论将成为药物安全评估的新标准。这样一来,药物研发周期会缩短(现在平均研发周期是9年),单抗开发成本会降低(现在平均开发成本是7亿美元),非人灵长类等动物的使用也会大大减少。。
三、对行业的影响
1.类器官技术:从实验室走向产业舞台中央
FDA提出的类器官、器官芯片,十多年前就出现了。详细介绍见《肿瘤类器官白话谈-第一部分(前沿技术的前世和今生)》。
在制药行业,关于动物实验到底好不好用,大家争论了十多年。有人觉得动物实验违背伦理,而且毒理学研究结果不一定适用于人体;但也有人担心,目前还没有能完全替代动物实验的技术。
FDA在这个时候做出提升研发效率的动作,是一个极有魄力的举措。一方面这两年类器官和AI技术越来越成熟,另一方面药物研发整体又走入一个死胡同:单抗引领的医药创新革命现在逐渐分化到双抗、多抗和XDC,但设想中的细胞基因治疗、核酸药物等没能快速跟进。动物模型成本高昂阻碍了新药的研发。目前开发一种单抗的成本约为6.5亿-7.5亿美元,耗时长达9年,期间通常会使用144只非人灵长类动物,每只成本高达5万美元。
技术进步推动着监管变革。2017年,FDA首次把器官芯片数据用在新药申请上。2022年8月,FDA批准了全球首个完全基于类器官/器官芯片研究获得临床前数据的新药进入临床试验。这个新药是赛诺菲和Hesperos公司合作研发的,用来治疗两种罕见的自身免疫性脱髓鞘神经疾病。因为没有合适的动物模型,以前根本没办法研究,这次批准可是替代动物实验技术发展的重要里程碑。
在肿瘤新药研发方面,类器官也大显身手。传统的细胞和小动物模型效率低、成本高,而肿瘤类器官能更好地模拟肿瘤在体内的结构和对药物的反应,为药物测试提供更接近真实的环境,大大缩短了研发周期。Merus公司利用结直肠癌类器官样本库筛选了500多种双特异性抗体,最终发现了MCLA-158,这款新药仅用一年就获得了FDA的突破性疗法认定,速度远超传统流程。【背景信息:2023年Merus公司宣布其在研双抗(MCLA-158)获得了FDA授予其用于头颈部鳞状细胞癌患者快速通道的资格(NCT03526835)。2024年5月13日,获FDA授予突破性疗法认定(BTD),用于治疗经铂类化疗和PD-1或PD-L1抗体治疗后病情进展的复发性或转移性头颈部鳞状细胞癌患者。】
2022年9月,美国国会通过的《FDA现代化法案2.0》,其修订1938年法案以允许临床前药物测试采用“非动物或基于人类生物学的测试方法”。2024年2月推出的《FDA现代化法案3.0》,旨在推动FDA落实前法案。2025年4月,FDA新局长上任10天就发布革命性的新规,既有推陈出新的公关色彩,更是雷厉风行的风格体现。
作为全球制药监管的风向标,FDA新规的推出势必会影响其他药监机构的审评操作,按照”摸着美国过河“的监管思路,中国的药监机构的审评政策是否出现变化,近期值得观察。
2.行业玩家的影响-有人能欢喜有人愁
对于CRO行业,这是当头一棒,感觉天都要塌了,屯猴的地主发现杀死自己的不是隔壁的屯猴土豪,而是搞类器官+AI的小玩家。头部CRO的猴场,会计上计提巨额减值准备不可避免。昭衍新药、查尔斯河(Charles River)的股价在FDA公告次日就被巨量砸盘,预计一时半会还止不住。
对于布局类器官的生命科学服务公司,以及在计算毒理模型和药物模拟领域的生物公司来说,这是个极大的利好。
虽然类器官技术还存在技术瓶颈,比如1)取材和培养不够标准化;2)速度慢、成本高;3)模拟不够精准:类器官的肿瘤微环境还不能完全还原真实情况。所以类器官还无法做到完全取代动物实验,尤其是系统性的长期毒性预测方面仍存不足(详见《肿瘤类器官白话谈-第二部分(精准治疗的梦想和现实)》)。但是由于类器官是由干细胞或从病人身上提取的肿瘤组织,在特定的3D体外微环境下自组织发育而成,因而更接近生理细胞组成和行为、具有更稳定以及更接近人体基因组的特征。已被广泛地应用于模拟人类疾病,在化合物筛选、毒性预测(例如肝脏、心脏毒性的临床前预测)和器官模型构建方面有很大贡献。
在政策推动下,药企对类器官技术的需求会增加,这会加快类器官技术的商业化应用,像3D生物打印、类器官芯片建立、单细胞多组学分析等。生命科学服务公司也会加大在类器官领域的投资,提升竞争力。
最近的一个知名案例是2024年12月17日,默克集团的生命科学业务部门MilliporeSigma收购HUB Organoids Holding B.V.(下称HUB)。以增强其在个性化医疗和癌症药物研发方面的能力。
HUB Organoids的创始人Hans Clevers教授是类器官技术领域的核心人物,其团队在2009年使用来自小鼠肠道的成体干细胞培育出了首个肠道类器官,由此开创了类器官研究的新时代。基于多年来积淀的研究成果,2013年Hans Clevers创办了一家类器官技术的孵化公司HUB,这也是全球最早的类器官研发中心。HUB作为一家技术孵化公司,其技术授权催生出了第一批类器官公司的出现,打开了类器官技术产业领域的大门。HUB拥有类器官的基础专利组合,并提供从新模型生成到分析开发和高通量筛选的服务。此次默克收购HUB的行为是类器官领域如火如荼的商业开发事件又一重要佐证,反映出传统老牌药企对类器官的兴趣和信心。
四、对普通人的影响
前面说了这个里程碑事件对行业的潜在影响和未来变化,那么对于普通人,这个大新闻的又有什么意义呢?
1.加速药物上市,提升医疗可及性
1)缩短研发周期
以前药物研发依赖动物实验,时间长、成本高,单抗开发平均要9年,花费7.5亿美元。现在新方法用AI模拟分子相互作用、类器官预测器官毒性,能把早期研发时间缩短30%-50%。比如肝脏芯片预测药物肝损伤的准确率高达87%,比动物实验的60%高多了。这意味着癌症、阿尔茨海默病等重大疾病的新药,可能会提前3-5年上市,患者能更快用上有效的药。
2)降低研发成本
动物实验成本占药物研发总投入的20%-30%。以单克隆抗体为例,传统灵长类动物长期毒性试验(6个月)成本约500万美元,而器官芯片和AI模型可将成本压缩至100万美元以内。药企节省了钱,药价可能就会更便宜。例如基因治疗药物的价格可能从当前的百万美元级降至数十万美元。随着技术门槛降低,更多创新药企可能进入市场,竞争会让药价进一步下降。
3)推动罕见病药物研发
动物实验不太适合罕见病药物研发,很多罕见病甚至没有合适的动物模型,所以全球约95%的罕见病都缺乏有效的治疗方法。新方法可以用患者来源的类器官直接模拟疾病机制,大大提高罕见病药物研发的成功率。比如Accutar公司用AI,在2年内就开发出了全球首个进入临床的乳腺癌新药AC0682。
2.提升药物安全性与有效性
1)更精准的毒性预测
动物和人的生理有差异,这就容易导致药物毒性误判。像沙利度胺,在动物实验中没发现致畸性,可在人体却引发了海豹肢畸形;还有TGN1412单抗事件(读者可以自行搜索“大象人”),也是因为动物实验的误导。现在新方法用人体细胞系和器官芯片直接测试药物毒性,能降低这种风险。FDA的数据显示,基于类器官的药物毒性测试准确率比动物实验高40%呢!
2)真实世界数据优化疗效评估
传统临床试验样本量有限(通常数千人),而真实世界数据(如电子病历、可穿戴设备数据)可覆盖数百万人。例如,SGLT2抑制剂治疗糖尿病的心血管保护作用,正是通过分析超10万患者的真实世界数据得以确认。这意味着药物在实际使用中的长期效果和副作用能更及时被监测,普通人用药更安心。
3.伦理进步与动物保护
美国每年约2500万只动物用于药物实验,其中灵长类动物(如恒河猴)因与人类基因相似性高,常被用于单克隆抗体测试。新方法可将灵长类动物实验需求减少90%,仅保留必要场景(如全新作用机制药物)。这一变革符合全球动物保护趋势,也让普通人对药物研发的伦理争议减少。
4.促进医疗创新与个性化治疗
1)降低创新门槛
以前,小型药企和初创公司因为资金有限,很难承担动物实验的费用。现在有了新方法,像AI药物设计平台,个人研究者也能参与到药物研发中来。比如开源AI工具AlphaFold,已经帮助全球科研团队解析了2亿种蛋白质结构,为新药研发打下了基础。
2)加速个性化医疗发展
类器官和器官芯片可基于患者自身细胞构建,预测药物反应的个体差异。例如,癌症患者的肿瘤类器官可在实验室中测试数十种药物,精准匹配最有效方案。这将推动医疗从“一刀切”转向“量身定制”。
五、未来会是什么样
对于传统制药行业:“传统意义上需要持续9年,耗资9亿的新药开放,通过颠覆性的类器官技术和人工智能分析性工具,缩短一半时间,降低一半的成本。由于药物临床试验的的门槛下降,药企巨头的垄断能力将被弱化,更多创新药企可能进入市场,并通过竞争进一步压低新药开发成本。”
对于精准治疗行业:“随着监管政策的的突破,类器官技术的迭代升级,临床指南的支持,患者意识的提高和认可,一方面肿瘤类器官的药敏测试和药物筛查技术壁垒得以突破,获得官方临床医学诊疗指南的支持;一方面通过药企和类器官服务商的良性互动,类器官精准诊疗技术获得更大规模临床验证,更多的数据、更好的技术、官方的支持使得更多患者愿意采用类器官作为精准治疗方案,从而形成良性循环。”
不妨做出一个更为大胆的预言:
在不久的将来,通过规模化制备的3D脑类器官,结合抗体与细胞基因技术,有望成功探寻出延缓阿尔茨海默病、帕金森病等神经退行性疾病的治疗方案。
利用诱导多能干细胞(iPSC)培育的胰腺类器官,借助高通量3D打印技术,在体外经培养与分化,产生大量功能类似天然胰岛β细胞的细胞群。将这些细胞群移植到糖尿病患者体内替代受损的胰岛β细胞,重建患者自身的血糖调节机制,实现糖尿病的长期缓解甚至功能性治愈。
从肿瘤患者体内快速且标准化制备的肿瘤类器官,经过药敏测试,将精准呈现个性化的肿瘤治疗方案。生物科技公司通过对海量样本的深入研究,也将全力挖掘出根治肿瘤的有效策略。
说到这里,意犹未尽地想到了一些词语:
更好,更快、更便宜,更准确
Valar Morghulis,Valar Dohaeris
参考文献:
1.FDA Announces Plan to Phase Out Animal Testing Requirement for Monoclonal Antibodies and Other Drugs(2025.4.10)《FDA宣布计划逐步取消对单克隆抗体和其他药物的动物试验要求》
2.Roadmap to Reducing Animal Testing in Preclinical Safety Studies(2025.4.10)《减少临床前安全性研究中动物实验的路线图》