今日，F(xiàn)ierceMedTech公布了第八屆年度醫(yī)療技術“猛”公司（Fierce 15）的榜單。每年，F(xiàn)ierceMedTech都會結合企業(yè)技術實力、合作伙伴、風險投資人和市場地位等諸多因素，從全球數(shù)以百計的私營公司中，評選出年度Fierce 15榜單。FierceMedTech副主編Conor Hale先生認為，“這些技術不僅會改變患者的生活，而且還會改變臨床醫(yī)生和研發(fā)人員自身的日常工作。這些潛在的突破可能帶來新的療法、流程和干預措施，最終將會產生更多的方法去治愈更多的患者。”下面我們來看一看這些創(chuàng)新公司的新技術如何為患者和醫(yī)務人員造福。
Insilico Medicine——使用人工智能快速發(fā)現(xiàn)大量潛在藥物分子
Insilico Medicine是一家人工智能公司，在六個國家和地區(qū)設有辦公室。公司致力于從三個方面推動藥物發(fā)現(xiàn)和開發(fā)：靶標識別、生成新分子（生成化學）和合成生物學數(shù)據(jù)（生成生物學）以及預測臨床試驗結果。該公司在2015年率先應用了生成對抗網(wǎng)絡（GANs）和強化學習（RL）生成具有特定參數(shù)的新分子結構。除了與大型醫(yī)藥公司合作，Insilico Medicine也在內部開展針對多種疾病的藥物發(fā)現(xiàn)項目。
2019年9月，Nature Biotechnology報道了Insilico Medicine使用該公司開發(fā)的人工智能系統(tǒng)“GENTRL”設計DDR1抑制劑的案例。在這一案例中，該公司與藥明康德合作，從靶點選擇到活性分子篩選和初步驗證，總時長僅花費46天。這一方法相比傳統(tǒng)方法大大縮短了藥物開發(fā)的時間。
BioVentrix——創(chuàng)新微創(chuàng)手術修補受損心臟
當心臟病發(fā)作時，血液，氧氣和營養(yǎng)物質的輸送被阻斷，這導致心臟組織緩慢死亡，部分搏動的肌肉會被惰性的疤痕組織所代替。心臟病發(fā)作后，心臟短期內會增大，以保持血液流動并保持人的生命，但是隨著時間的流逝，疤痕組織開始拖累心臟并削弱心肌。冠狀動脈支架植入術和藥物治療這樣的常見介入手段并不能解決這個問題。BioVentrix是一家治療心力衰竭（HF）的微創(chuàng)技術先驅公司，它開發(fā)的Revivent手術系統(tǒng)是一種經導管心室增強系統(tǒng)，可用于解決心肌梗死后缺血性心肌病患者的瘢痕組織問題。它將一系列“訂書釘”（staple）嵌入心室壁，縫合多余的瘢痕組織，以幫助心臟恢復其先前的形狀和功能。目前，該系統(tǒng)已獲得了CE認證和美國FDA授予的突破性醫(yī)療器械認定，并證明它可以重塑心室，幫助改善心臟功能，患者癥狀和生活質量。
DotLab——無創(chuàng)檢測子宮內膜異位癥
子宮內膜異位癥是一種以內膜細胞定植在子宮以外部位為特征的雌激素依賴性常見婦科疾病。它通常引起頻繁出現(xiàn)的骨盆疼痛，影響患者的性生活、心理及其社會行為。據(jù)統(tǒng)計，全世界可能有高達1.75億女性受到這一疾病的影響，它是導致女性不孕的首要原因之一。然而，很多患者需要花上幾年的時間，看過多名婦科醫(yī)生才能夠獲得準確的診斷。DotLab的目標是縮短診斷子宮內膜異位癥患者確診需要的時間，讓患者能夠早日接受治療。該公司開發(fā)的子宮內膜異位癥診斷是一種非侵入式診斷技術，它結合了新型生物標志物和機器學習技術。通過評估體液（如血液或唾液）中存在的疾病特異性微RNA（microRNA）生物標志物，準確診斷子宮內膜異位癥。這些生物標志物可以被重復測試，能夠幫助醫(yī)生跟蹤患者的治療效果，防止疾病復發(fā)。
eGenesis——使用CRISPR基因編輯開發(fā)適于人體移植的豬器官
CRISPR基因編輯技術被譽為“上帝的手術刀”，提供了一種相對快速且簡單的方法，實現(xiàn)對單個基因的精確刪除、替換和修改。自2012年問世以來，CRISPR技術在過去幾年里不斷升級，從基礎生物學研究領域到植物育種、新藥研發(fā)等應用領域，已有廣泛的應用。eGenesis公司由麻省理工學院（MIT）的George Church教授和楊璐菡博士聯(lián)合創(chuàng)建，旨在通過對豬的器官進行基因編輯，以使其滿足安全成功移植到人體內的要求。豬的心臟、腎、肝等器官在大小上與人體器官相似，組織學、生理學等特征也相近，因此很多科學家認為豬是最適合提供異種器官的動物。然而，要移植豬的器官，至少需要解決兩個重要的阻礙。一方面，人體的免疫系統(tǒng)會對其他器官產生排斥，人體血液與豬的組織相互作用會引起異常的凝血和出血。另一方面，豬的基因組里含有病毒的DNA序列，它們被稱為豬內源性逆轉錄病毒（PERVs），會產生潛在的傳染性病毒顆粒，對人體健康有風險。
eGenesis公司致力于解決上述問題，開發(fā)與人類相容的器官、組織和細胞。目前，十幾頭經過CRISPR基因編輯的小豬3.0已成功問世，它們是迄今為止基因編輯數(shù)量最多的動物。根據(jù)研究人員對細胞的各種測試，這些小豬的器官組織特征可以滿足安全成功移植到人類體內的要求。
GT Medical——創(chuàng)新放射療法清除手術后殘余腦癌細胞
從人腦中清除腫瘤是非常復雜的。外科醫(yī)生必須判斷每個動作以及它的利弊，取出過多的組織或許會使患者失去很多功能。通常情況下，標準的臨床實踐包括手術切除大部分腫瘤，然后進行每日的放射治療，以殺死遺留下來的惡性細胞，或至少阻礙它們的生長和復發(fā)。然而，這一階段的治療通常要等到手術后幾周才能開始，因為患者身體需要先從手術中恢復過來，才能接受強劑量的放射治療。在這段時間里，癌細胞可能再度增生。GT Medical旨在改變現(xiàn)有護理標準，在第一時間提供放射治療。該公司開發(fā)的GammaTile是一種包含放射性同位素的生物可吸收植入物。它們在腫瘤切除手術的最后階段被放置在大腦中，將放射性種子分布在手術留下的空腔壁上。在接下來的幾個月里，它會慢慢地融化到體內，在附近區(qū)域釋放恒定的低劑量輻射，起到殺死癌細胞，而不傷害健康組織的效果。GammaTile此前已獲得美國FDA的批準，治療復發(fā)性腦腫瘤，包括侵襲性膠質母細胞瘤患者。這一技術具有在乳腺癌、胰腺癌、肝癌、頭頸癌等其它癌癥患者中使用的潛力。
Inflammatix——利用免疫反應開發(fā)下一代傳染病/炎癥性疾病的精準檢測
全球每年上百萬人因為敗血癥或者其它急性病毒和細菌感染而去世。對于危及生命的感染來說，迅速、準確的檢測結果非常重要，拖延的時間越長，感染造成的嚴重副作用越有可能奪取患者的生命。然而，目前診斷急性感染的手段在準確性和診斷速度上并不令人滿意。Inflammatix力圖改變這一現(xiàn)狀，該公司的分子診斷技術平臺不需要搜尋病原體，而是聚焦于患者產生的免疫反應。由于身體對不同的病原體入侵的免疫反應也不一樣，檢測血液中與人體免疫反應相關的生物標志物就可以判斷入侵的病原體是病毒還是細菌。Inflammatix公司的分子檢測手段是基于血液中的mRNA。“只需要少量mRNA，我們可以判斷患者是否受到感染，感染的是細菌還是病毒，以及它們是否需要接受重癥監(jiān)護室（ICU）水平的護理，”該公司首席執(zhí)行官Tim Sweeney博士說。Inflammatix公司最近與美國生物醫(yī)學高級研究與開發(fā)局（BARDA）簽訂了一項合作，旨在開發(fā)針對急性感染和敗血癥的測試。檢驗敗血癥的HostDx Sepsis是該公司的主打在研診斷測試，目前正在美國多家醫(yī)院進行注冊性臨床試驗。該公司希望在明年年中向FDA遞交監(jiān)管文件，并希望在2022年獲得批準。
Inscripta——擴展CRISPR技術，構建臺式高通量基因組編輯系統(tǒng)
Inscripta是一家基因編輯技術公司，致力于創(chuàng)造創(chuàng)新基因編輯技術和工具。該公司開發(fā)的CRISPR核酸酶MAD7，與其它CRISPR基因編輯系統(tǒng)中的常見核酸酶相比，提供了不同的PAM識別序列，切割效率，酶動力學，而且分子量更小。Inscripta公司的目標是構建一個臺式的高通量基因組編輯平臺。它可以同時對多個樣本進行多種基因組編輯，讓科學家們突破進行單一基因編輯實驗的局限，從而讓CRISPR基因編輯技術的潛力得到最大限度的發(fā)揮。“我們的平臺在幾周內可以完成一個研究人員可能需要幾年才能完成的工作。”Inscripta公司首席商務官Jason Gammack先生說。這一技術目前已經在探索抗生素耐藥性研究方面得到應用，它的目標是針對最難治療的病原體，開發(fā)出定制的創(chuàng)新療法。
Owlstone Medical——基于呼氣中的揮發(fā)性化合物開發(fā)診斷檢測
我們呼出的氣體中不只含有氧氣和二氧化碳，它還包括從身體中排出的超過1000種揮發(fā)性有機化合物。Owlstone Medical公司的目標是通過檢測患者呼出的氣體中攜帶的這些化合物，對患者的身體狀況、潛在疾病，以及環(huán)境暴露進行檢測。該公司的樣品采集設備是一個連接在呼吸面罩上的小盒子，里面裝有吸收性金屬管，可吸收并保存呼出的化合物。然后將這些小盒子寄到位于英國劍橋的Owlstone實驗室，并在其中用氣相色譜法，質譜法和其他技術進行分析。基于呼吸的檢測與血檢相比的一個優(yōu)勢是：如果你想要尋找與早期疾病相關的微量生物標志物，只要患者能夠呼吸，基于呼吸的樣本收集方式可以通過長時間使用，收集相對濃縮的樣本。而血檢通常無法做到這一點。該公司已經與克利夫蘭診所（Cleveland Clinic），英國癌癥研究中心（Cancer Research UK）和英國國家衛(wèi)生局等機構，以及阿斯利康（AstraZeneca）等多家大型醫(yī)藥公司達成生物標志物的發(fā)現(xiàn)合作，覆蓋多個治療領域，包括呼吸道系統(tǒng)疾病如哮喘，慢性阻塞性肺病，以及肝臟和結腸直腸癌。
Rani Therapeutics——將“打針”轉變?yōu)椤俺运帯?mpchecktext id="1583832497096_0.6385039804013088" contenteditable="false">
將生物制品從注射劑型轉化為口服劑型的想法并不新穎，例如，口服胰島素對于需要經常接受注射的1型糖尿病患者來說將改變他們的生活。然而由于生物大分子通常會被胃腸道中的酶水解，而且它們不容易穿過胃腸道被人體吸收，因此這方面的研究進展緩慢。
Rani Therapeutics公司的策略并不是對生物大分子進行改造，而是開發(fā)一種藥片形態(tài)的注射方式。該公司開發(fā)的生物大分子遞送膠囊RaniPill通過一種裝在膠囊中的“微型注射器”，將藥物射入胃腸道組織中，從而幫助生物大分子的吸收。RaniPill的表面有一層腸溶衣，它保證膠囊在通過胃部時不會被胃酸溶解。當膠囊進入腸道時，因為pH值的變化，腸溶衣被溶解，同時觸發(fā)一種化學反應讓膠囊中的一個小氣球膨脹。而小氣球的膨脹會產生足夠的壓力將由藥物構成的微針射入到腸壁組織中，幫助藥物的吸收。這款膠囊中不含任何金屬、彈簧和其它任何不能被人體吸收或者排出的成分。當氣球完成射出微針的使命后，它們會自動放氣，從體內排出。而且由于腸道中不存在感受銳痛的受體，患者不會感覺到疼痛。
去年2月底，RaniPill在首次人體試驗中表現(xiàn)出良好的安全性和耐受性。而且試驗結果表明，不管患者在服用膠囊時是飽腹還是空腹，膠囊在腸道中發(fā)揮作用的時間相似。這意味著食物不會影響膠囊的功能。
Sherlock Biosciences——基于CRISPR技術開發(fā)下一代分子診斷檢測
由著名學者張鋒教授聯(lián)合創(chuàng)建的Sherlock Biosciences利用基于Cas13a的CRISPR技術，能夠在不同樣本中檢測特異性的“基因指紋”，并將其用于分子診斷。它不對基因組進行治療性編輯，而是檢查樣本中的某些核酸序列。這種檢測的優(yōu)勢之一在于幾乎不需要復雜的設備來維持反應溫度，因此可能適合急診室和緊急護理場所的應用。該公司的另一大技術平臺叫做INSPECTR，它利用合成生物學的技術進行分子診斷。從機制上看，如果樣本中含有想要檢測的核酸序列，INSPECTR系統(tǒng)就會形成一個表達框，并在體外的無細胞體系中進行轉錄與翻譯，最終產生一類蛋白質。經過設計，這類蛋白質可以產生不同的信號，告訴人們原始樣本中存在特異的核酸序列。研究人員們指出，這一技術無需復雜的檢測設備，甚至在室溫就能進行操作。
Sigrid Therapeutics——延緩糖尿病進展的口服醫(yī)療器械
2型糖尿病是威脅全球人類健康的重要因素之一。大部分2型糖尿病患者都會經歷糖尿病前期階段，在這個階段，患者的血糖水平比正常值高，但是還沒有達到被認為是糖尿病的水平。如果不進行治療或者控制，糖尿病前期患者患上2型糖尿病的風險顯著增加。Sigrid Therapeutics公司開發(fā)的SiPore15是一種以二氧化硅為材料，直徑只有微米級別的硅顆粒，主要用于治療2型糖尿病患者。這些微小的硅顆粒能夠起到“分子篩”（molecular sieve）的作用，在腸道中將消化酶與未經消化的食物分離開，從而降低食物的消化和吸收速度，“溫柔”地減緩血糖水平的上升。SiPore15看起來是一小袋白色粉末，它每日三餐時兌水服用。它不會被人體吸收，在腸道發(fā)揮作用之后會被人體排出，因此具有非常高的安全性。在名為STAR的概念驗證臨床試驗中，總計40名糖尿病前期或者新確診2型糖尿病患者接受了SiPore15的治療。試驗結果表明，在接受12周的治療之后，患者體現(xiàn)長期血糖水平的糖化血紅蛋白指標降低了1.4 mmol/mol。該公司的聯(lián)合創(chuàng)始人兼首席執(zhí)行官Sana Alajmovic女士表示：“我們的目標是開發(fā)世界上首個獲批在糖尿病前期患者中控制血糖水平的醫(yī)療器械。”
Thrive Earlier Detection——開發(fā)癌癥早篩血檢
Thrive Earlier Detection致力于將癌癥早期篩查整合到常規(guī)醫(yī)療護理中。該公司的主打血檢產品CancerSEEK是一款可以在癌癥早期檢測多種癌癥類型的液體活檢。CancerSEEK檢測將對血液中循環(huán)腫瘤DNA（ctDNA）中的基因組突變，和與癌癥相關的蛋白標志物進行分析，發(fā)現(xiàn)多種不同癌癥類型中的共同特征。在2018年發(fā)表在Science的一項研究中，CancerSEEK能夠以超過99%的特異性，和69%-95%的靈敏度發(fā)現(xiàn)5種癌癥類型。它們是卵巢癌、肝癌、胃癌、胰腺癌和食道癌。這款液體活檢已經獲得美國FDA授予的突破性醫(yī)療器械認定，用于發(fā)現(xiàn)與胰腺癌和卵巢癌相關的基因突變和蛋白生物標志物。目前，Thrive公司在開展一項包含10000名健康志愿者的臨床研究，檢驗CancerSEEK癌癥早篩檢測的效果。
Tidepool——改善糖尿病患者生活的非盈利組織
Tidepool公司是一家非盈利軟件開發(fā)公司。它致力于改善糖尿病患者的生活。該公司開發(fā)了一個簡單的智能手機應用程序，這一名為“Loop “的應用程序可以與不同品牌的胰島素泵，血糖監(jiān)測儀進行通訊，從而自動控制胰島素的使用劑量。Tidepool希望這一軟件能夠最終得到FDA的批準，這款軟件包含了防治胰島素水平過高或者過低的安全措施。目前，該公司與美敦力（Medtronic），Insulet和Dexcom公司達成合作伙伴關系，以確保其應用程序可以與這些公司的多種糖尿病設備進行通訊。
Tyto Care——通過遠程醫(yī)療，將護理帶到患者家里
Tyto Care公司的目標是讓患者在家里就可以檢測自己的生理指標，并且能夠與醫(yī)生進行咨詢。該公司通過將智能手機應用程序連接到遠程醫(yī)療設備上，使患者能夠進行家中自我監(jiān)測。該設備包括用于檢查心臟，肺，耳鼻喉的模塊化手持式數(shù)字聽診器和耳鏡。并且這一系統(tǒng)附帶分步指導，以確?；颊呤褂谜_的檢測方法。它可以將自我檢查時的視頻實時傳輸給醫(yī)生，或者在預定的咨詢之前進行錄制以幫助診斷，幫助治療許多最常見的疾病。遠程醫(yī)療的一個優(yōu)勢是降低患者在醫(yī)療機構中被交叉?zhèn)魅镜娘L險。它也可以用于患有慢性病的老年患者，他們可能無法很容易離開家，或者害怕在醫(yī)院感染上傳染病。
XACT Robotics——開發(fā)讓醫(yī)生無需動手的手術機器人
目前，手動操縱活檢針，膿腫引流針和腫瘤消融針是一項具有挑戰(zhàn)性的任務。患者調整運動和呼吸時，醫(yī)生必須及時避免對其組織造成傷害。這導致大多數(shù)醫(yī)生無法進行這些手術工作。XACT Robotics公司基于成像技術開發(fā)了一種機器人系統(tǒng)，該系統(tǒng)通過CT掃描儀的實時反饋，以及患者組織和呼吸的監(jiān)測器來調整其運動，消除了手術過程中對醫(yī)生技術的依賴。醫(yī)生們可以基于患者的CT掃描做出手術計劃，XACT系統(tǒng)能夠使用活檢針或者消融針完成手術計劃。醫(yī)生在這個過程中無需動手操縱器械。XACT Robotics公司創(chuàng)始人Harel Gadot先生表示，這一系統(tǒng)不但讓手術過程更為精準、一致、和有效率，而且可能讓世界上更多的患者能夠獲得這類手術的治療。
題圖來源：FierceMedTech官網(wǎng)
[1] FierceMedTech's 2019 Fierce 15, Retrieved March 09, 2020, from https://www.fiercebiotech.com/special-report/fiercemedtech-s-2019-fierce-15
