Systemic Bio 利用生物3D打印水凝膠和人體細(xì)胞加速藥物開發(fā)

導(dǎo)讀：在全球制藥行業(yè)加速創(chuàng)新的背景下，3D生物打印正逐漸從實(shí)驗(yàn)室走向產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用，應(yīng)用領(lǐng)域不僅包括再生醫(yī)學(xué)方面，也涵蓋了藥物研發(fā)。

2025年9月28日，南極熊獲悉，作為3D Systems旗下的子公司，Systemic Bio 正在探索一種全新的路徑：通過水凝膠與人體細(xì)胞結(jié)合，利用高精度3D生物打印技術(shù)批量構(gòu)建功能性血管化組織，并基于這些數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)藥物研發(fā)的效率提升。這一模式不僅有望縮短新藥研發(fā)周期，更可能改變整個(gè)醫(yī)療創(chuàng)新生態(tài)。

從科研初心到產(chǎn)業(yè)化探索

Systemic Bio的核心人物——首席執(zhí)行官塔西·佩雷拉（Taci Pereira）長期從事于生物工程研究，她在哈佛大學(xué)求學(xué)期間，接觸到組織工程與生物材料領(lǐng)域，深刻認(rèn)識到其在癌癥治療和藥物輸送中的潛力。隨后，她加入初創(chuàng)公司Allevi，從研發(fā)到市場營銷幾乎承擔(dān)了所有角色，積累了從實(shí)驗(yàn)室研究到產(chǎn)業(yè)實(shí)踐的經(jīng)驗(yàn)。

△塔西·佩雷拉（右）

Allevi的快速成長及最終被3DSystems收購，為她帶來了新的舞臺(tái)：接觸工業(yè)級生物打印系統(tǒng)和大規(guī)模應(yīng)用場景。正是在這一階段，她萌生了創(chuàng)立SystemicBio的想法——如果能將高通量、可重復(fù)的生物打印技術(shù)與藥物研發(fā)相結(jié)合，或許能突破傳統(tǒng)模型的局限，為制藥行業(yè)提供全新的預(yù)測工具。

3D打印如何改變藥物開發(fā)邏輯

與公眾熟悉的“打印器官”愿景不同，Systemic Bio的重點(diǎn)并非直接制造可移植組織，而是利用生物打印構(gòu)建高質(zhì)量的人體組織模型，進(jìn)而為藥物研發(fā)提供真實(shí)、可靠的測試環(huán)境。

在傳統(tǒng)藥物研發(fā)路徑中，研究人員往往依賴動(dòng)物實(shí)驗(yàn)或二維細(xì)胞培養(yǎng)來預(yù)測藥物效果。然而，這些方法與真實(shí)人體的差異顯著，導(dǎo)致臨床試驗(yàn)階段的高失敗率。Systemic Bio則希望通過生物打印的組織模型，將人體相關(guān)數(shù)據(jù)直接納入計(jì)算與分析，從而提高預(yù)測的準(zhǔn)確性。

公司采用的技術(shù)是3D Systems研發(fā)的工業(yè)級光固化生物打印平臺(tái)，能夠在水凝膠基底中構(gòu)建精細(xì)的血管化結(jié)構(gòu)，并在其上接種不同類型的人體細(xì)胞。這種方法既保證了組織模型的復(fù)雜性和功能性，又具備規(guī)?；a(chǎn)的可能。目前，Systemic Bio已經(jīng)能夠在受控質(zhì)量體系下，每月制造數(shù)千個(gè)一致的組織樣本，用于內(nèi)部研發(fā)和制藥公司合作項(xiàng)目。

增材制造賦能的獨(dú)特優(yōu)勢

生物打印在藥物研發(fā)中的優(yōu)勢主要體現(xiàn)在三個(gè)方面：

(1)   幾何復(fù)雜性：打印出的組織能夠模擬自然界中的復(fù)雜結(jié)構(gòu)，這是傳統(tǒng)模具或培養(yǎng)技術(shù)難以實(shí)現(xiàn)的。

(2)   高度靈活性：藥物研發(fā)涉及廣泛的作用機(jī)制和疾病模型，而基于藥物3D打印，研究人員只需更新設(shè)計(jì)文件即可更換組織類型或結(jié)構(gòu)，而無需改變硬件設(shè)備，極大提高了研發(fā)效率。

(3)   快速迭代：增材制造天然具備原型驗(yàn)證的速度優(yōu)勢，使得藥物篩選與模型優(yōu)化更加高效。

當(dāng)然，挑戰(zhàn)依然存在。如何確保大規(guī)模生產(chǎn)中的一致性和可重復(fù)性，是當(dāng)前亟需攻克的關(guān)鍵問題。SystemicBio正在通過標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)流程和嚴(yán)格的質(zhì)量控制來應(yīng)對這一難題。

從藥物篩選到智能預(yù)測

Systemic Bio的目標(biāo)不僅僅是打印出功能性組織，更重要的是構(gòu)建一個(gè)數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的預(yù)測平臺(tái)。通過對不同組織在藥物作用下的反應(yīng)進(jìn)行系統(tǒng)化記錄，并結(jié)合劑量、結(jié)構(gòu)和作用機(jī)制等參數(shù)，公司正在建立一個(gè)龐大的數(shù)據(jù)集。

這些數(shù)據(jù)將成為人工智能和機(jī)器學(xué)習(xí)模型的訓(xùn)練基礎(chǔ)，能夠在未來實(shí)現(xiàn)對藥物安全性和療效的智能預(yù)測。例如，預(yù)測某種候選藥物是否會(huì)對肝臟產(chǎn)生毒性，或是否在特定腫瘤環(huán)境中有效。這種模式不僅能大幅度減少臨床試驗(yàn)失敗的風(fēng)險(xiǎn)，還能幫助企業(yè)在早期階段做出更準(zhǔn)確的研發(fā)決策。

未來圖景：從功能性組織到完整器官

在Systemic Bio的愿景中，生物打印將在兩個(gè)層面重塑醫(yī)學(xué)：其一，在中短期內(nèi)，通過批量化生產(chǎn)功能性組織，推動(dòng)藥物研發(fā)、疾病模型建立以及個(gè)性化治療；其二，在長期目標(biāo)上，則是邁向完整器官的生物打印。這一目標(biāo)曾被認(rèn)為遙不可及，但如今，隨著工業(yè)級生物打印、自動(dòng)化技術(shù)以及監(jiān)管機(jī)構(gòu)對動(dòng)物試驗(yàn)替代方案的支持逐漸成熟，未來或許不再遙遠(yuǎn)。

△SystemicBio團(tuán)隊(duì)

Pereira坦言，十年前業(yè)內(nèi)便有人預(yù)測“5到10年內(nèi)可以打印完整器官”，但現(xiàn)實(shí)是，科學(xué)發(fā)展往往復(fù)雜且緩慢。她強(qiáng)調(diào)，Systemic Bio采取的策略是既要雄心勃勃，又要?jiǎng)?wù)實(shí)冷靜：不急于追逐終極愿景，而是通過每一個(gè)可驗(yàn)證的進(jìn)展，逐步積累可重復(fù)、可信賴的數(shù)據(jù)。

“生物打印的前景極其廣闊，但真正實(shí)現(xiàn)突破需要毅力和嚴(yán)格的方法論。”她指出，只有專注于解決正確的問題，才能推動(dòng)這一領(lǐng)域不斷向前。

在全球制藥產(chǎn)業(yè)面對高成本和高失敗率困境的當(dāng)下，Systemic Bio的模式有望成為新的突破口。通過水凝膠與人體細(xì)胞結(jié)合的生物打印平臺(tái)，他們正在搭建一個(gè)橋梁，將人體真實(shí)反應(yīng)與藥物研發(fā)直接相連。這不僅能加速新藥的誕生，也將推動(dòng)整個(gè)醫(yī)療行業(yè)向更加精準(zhǔn)和高效的方向發(fā)展。