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欧必诺:声镊技术,开启生物颗粒无标记操控的新时代

作者:焦艳丽 2021-09-09 08:00

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生物颗粒操控是研究细胞结构的重要手段,随着生物医学市场规模不断扩大,业内对高效、准确、低成本的生物颗粒操控技术需求日益增加。


但目前,生物颗粒操控尚存在大量待解难题。例如,基于免疫和微流控技术进行循环肿瘤细胞(CTC)检测不够精准,假阴性率高;超高速离心技术分离得到的外泌体纯度和效率较低;流式细胞仪则需要标记,对细胞损伤大,无法对不同机械物理特性的细胞进行分选等问题;诱导多能干细胞(iPSC)则存在定向分化速度慢,可控性差等痛点。


声镊技术的诞生为解决这些难题带来了新曙光。


声镊技术又称声流控,是生命科学领域中的全能型操控工具,能够对外泌体、病毒、细胞、精子、细菌、微生物、寄生虫、线虫、斑马鱼、类器官、液滴等进行移位、旋转、分离、富集、清洗、分选、裂解、融合、表型检测等操作。


声镊技术能实现非接触式操控,无需标记,同时不需要昂贵的设备与复杂的实验装置,对生物体的安全性也已得到证明,有望解决药物研发、精准诊断领域的诸多瓶颈问题。


动脉网注意到,全球已有多家医疗企业在布局声镊技术,其中不乏国际巨头身影。2019年,Merck收购美国声镊技术企业FloDesign Sonics;瑞典企业Acousort已在纳斯达克上市;美国企业Applied Cells已完成A轮融资;贝克曼也与中国企业欧必诺达成合作,共同研发声流式细胞仪。


欧必诺是中国声镊技术的早期布局者,公司依托拥有自主知识产权的声镊技术,正在研发一体化生物颗粒操控仪,满足药企、医院、高校科研对CTC、外泌体等细胞样本进行分选、富集、分离的需求,实现精准、高效、低成本地操控细胞。目前,欧必诺已和贝克曼、睿健医药等达成了合作。


声镊技术是理想的生物医学应用工具


欧必诺创始人杨欣教授在医学超声、声镊技术以及生物医学工程方面有近二十年的研发经验。2008年,杨欣教授创建了北京北交科仪科技有限公司,并积累了丰富的企业运营、仪器研发及市场开拓经验。


离开北交科仪后,杨欣教授选择前往英国深造。在英国,他首次接触到了声镊技术,并先后取得了伦敦大学玛丽女皇学院硕士学位与英国卡迪夫大学医学超声专业博士学位,并完成了英国爱丁堡大学医学超声专业博士后工作。


在英国期间,作为英国卡迪夫大学博士生导师与声镊实验室负责人,杨欣教授在英国主持参与了多个医学超声及声镊技术相关项目,主持和参与的科研项目经费累计达130万英镑,并在著名学术期刊发表了多篇论文。


杨欣教授解释道:“声镊技术利用超声和流体力学原理,是依托于微流控平台的创新交叉技术。声镊技术具备非接触、无需标记、无损伤操控生物颗粒等优势,可实现高效、精准、低成本的生物颗粒操控。并且,根据生物颗粒操控的具体应用场景,可快速设计相应的声镊技术平台和工具。”


作为一种理想的生物医学应用工具,声镊技术应用广泛,在CTC分选、细胞清洗、流式细胞检测、外泌体富集与分离、iPSC定向分化等细分场景潜力巨大。


2015年,杨欣教授注意到声镊技术在生物医学领域始现初步应用,借助声镊技术,此前生物医学领域的许多瓶颈问题迎刃而解。到2018年,声镊技术在生物医学领域的发展进一步成熟,2019年,杨欣教授创立了欧必诺,专注于研发声镊技术及生物操控平台。“希望能够通过欧必诺的力量,加速将声镊技术应用于生物医学领域,解决该领域的实际问题。”


一体化生物操控仪,高效率、低成本操控细胞


据了解,与FloDesign Sonics、AcouTrap等企业开发的声镊技术相比,欧必诺研发的声镊技术采用的是新一代声表面波技术。较上一代压电晶体声体波技术,新一代声表面波技术的通量和操控精度更高,工作状态更稳定,应用场景更广,可在纳米到毫米级的尺度上进行生物颗粒操控。


基于声镊技术,欧必诺开发了生物颗粒操控仪,创新性地实现了全自动分离CTC、外泌体等任何细胞样本,在一体化平台上可满足医院、药企、高校科研对细胞分选、富集、分离,以及标准化细胞生物样本制备的需求,用以在不同应用场景下高效率、低成本地操控细胞。


杨欣教授表示:“虽说声镊技术应用场景广阔,但该技术正处于起步期,因此找好落地应用方向至关重要。”欧必诺首先瞄准流式细胞检测场景,正在开发声流式细胞仪。“流式细胞仪应用场景明确且广泛,且这一市场正处于快速增长期,因此,欧必诺将流式细胞仪作为重点布局方向,抢占未来新型流式细胞仪的技术制高点。


传统流式细胞仪首先要对细胞进行标记,并且要知道标记对象才能选择对应标志物。而欧必诺开发的声流式细胞仪不需要对细胞进行标记,能够更好地发现具有不同机械特性的细胞亚型和稀有细胞,提供一个更精准操控细胞的解决方案,满足客户对不同细胞机械特性表型分析的需求。


杨欣教授透露:“预计2021年底或2022年初,声流式细胞仪将在中国启动报证工作。”


此外,欧比诺能够针对不同应用场景的需求,快速开发出相应模块,未来公司将以声镊技术为核心平台,加速向生物医学领域更多应用场景拓展。除流式细胞检测场景外,欧必诺的声镊技术在肿瘤检测、再生医学等场景也有显著优势。


其中,在肿瘤检测场景,目前基于CTC、外泌体的肿瘤检测产品,由于分离率、准确率低,假阴性高,导致检测效果不佳,产品渗透率很低。欧必诺的声镊技术已经得到了超过90%的肿瘤细胞分离率,外泌体分离具有产率高、纯度高的优势,可有效解决行业痛点,促进肿瘤检测行业发展。


在再生医学场景,欧必诺的声镊技术可以促进干细胞分化,通过声场产生的多维细胞分化刺激条件,缩短干细胞分化时间,控制干细胞分化的方向,弥补现阶段干细胞生产时间长,可控性弱的缺陷。


依托在声镊技术上的领先优势,欧比诺已经与睿健医药签订iPSC加速分化战略合作协议,与贝克曼签订声流式细胞仪合作开发协议,与多家三甲医院签订了液体活检临床检测合作研发协议,同时与剑桥大学流体力学实验室、美国杜克大学肿瘤免疫治疗实验室、芝加哥大学再生医学实验室等多个实验室达成了战略合作。


杨欣教授表示:“精准医疗、个性化医疗解决方案一定是生物医学领域未来的发展方向。精准医疗是包含生物学、临床医学、计算机等在内的多学科交叉领域,需要多种技术协同发展。生物颗粒是精准医疗底层技术的研究主体,生物颗粒操控技术的先进性与精准医疗的进步息息相关。虽说目前声镊技术在全球尚处于起步阶段,还未实现大规模落地应用,但相信随着技术成熟,且逐渐在肿瘤早筛、新药研发、肿瘤诊断等场景落地,声镊技术的市场空间将突破千亿。”

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