瓣膜疾病阻擋人類長壽夢,創(chuàng)新治療器械如何打破詛咒?

編者按:近兩年,二尖瓣領域持續(xù)火熱。在一級市場,二尖瓣領域出現(xiàn)估值瘋漲,項目爭搶的現(xiàn)象。在二級市場,二尖瓣介入治療領域吸金超40億元。

近期,葛均波院士發(fā)表了《瓣膜疾病是人類長壽必須跨越的一道坎》,闡明了瓣膜疾病與人類長壽的關系,并指出微創(chuàng)介入治療是治療瓣膜疾病的必然之路。


動脈網(wǎng)在葛均波院士文章的基礎上,對二尖瓣領域進行了梳理,盤點了其中國內領先企業(yè)及產(chǎn)品,以饗讀者。


葛均波院士:瓣膜疾病是人類長壽必須跨越的一道坎


隨著經(jīng)濟生活水平和醫(yī)療技術的提高,人類的平均壽命不斷提高。以我國為例,1949年平均預期壽命僅為35歲,而2018年人均預期壽命達到了77歲。

隨著人類壽命提高,老年性疾病已成為制約人類壽命延長的最主要因素。在眾多老年性疾病中,心臟瓣膜病發(fā)病率高,對健康影響大,將成為制約人類壽命進一步延長的主要疾病之一。本文對心率、瓣膜病對人類健康及壽命的影響進行剖析。
 
一、心率與動物壽命
 
在50多年前,科學家就發(fā)現(xiàn)了在動物界,心率與壽命息息相關。例如人們發(fā)現(xiàn),一種叫格拉帕哥斯的烏龜壽命可長達177年,它的每分鐘心跳僅為6次;老鼠心率達400-500次,壽命只有1-2年。

1997年,Levine HJ教授對這一現(xiàn)象做出詳細總結,繪制了一張被廣為引用的圖(圖1,J Am Coll Cardiol 1997;30:1104–6)。率越高的動物,壽命越短,兩者成反比關系,兩者乘積為常數(shù)。哺乳動物的一生的心跳累積約為8億次(7.3±5.6億次)。
 

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圖1哺乳動物心率與壽命的關系
 
然而,由于進化關系,人類已擺脫圖1中的一曲線,一生累積的總心跳約為30億次。在相同心率情況下,人的壽命遠比動物長。心率與壽命之間關系還被實驗所證實。有人給小鼠喂養(yǎng)地高辛,使其靜息下心率下降50%,結果小鼠壽命增加了20%(Johns Hopkins Med J.1971;128:169–193)。
 
這些現(xiàn)象的確切原因尚未完全闡明,但一般理論認為是和機體代謝有關:哺乳動物恒溫的保持,依賴于代謝率,小動物的體表面積/體重比值大,需要更高代謝率來維持;代謝率高者,心率也需快,才可提供足夠熱量運輸;同時,代謝率高者,細胞分裂也會加快,氧化應激也增加;而細胞分裂越快,機體衰老得越快,越容易出現(xiàn)故障(例如分裂出腫瘤細胞),所以壽命也越短(Cardiology 2015;132:199–212)。這樣就會表現(xiàn)出心率與壽命負相關的表象。
 
然而葛均波院士認為,除此可能機制之外,心血管疾病也可能是影響壽命的重要原因。研究顯示,心率對心血管影響是多方位的,心率過快可引起心肌灌注減少、心肌耗氧量增加、心血管動脈系統(tǒng)內皮損傷及血管僵硬(Scand J Clin Lab Invest.2019;79:108-116)。

來自于美國、德國、以色列、日本等多個國家的研究分別顯示,在健康人群中,靜息下心率與人群的全因死亡和心血管死亡均相關(Am J Cardiol,2009,103:279–283;Clin Res Cardiol,2016,105:601–612;Eur Heart J,2000,21:116–124;J Clin Epidemiol.2001,54:495–500)。

而在本來有心血管疾?。ü谛牟?、心衰)人群,心率與死亡率正相關的結論已被反復驗證和醫(yī)生所熟知。葛均波院士認為,隨著人類壽命延長,與心率相關的心臟瓣膜病,也將成為影響人類壽命的重要因素。
 
二、心血管疾病與人類壽命

世界衛(wèi)生組織(WHO)多次研究顯示,心腦血管是全球死因第一位,占到所有死亡人數(shù)的1/3。其中,心臟病在過去20年里一直是“頭號殺手”,目前死于心臟病的人數(shù)占全部死亡人數(shù)的16%。
 
在過去,冠心病和高血壓等兩種疾病一直受到重視,他們也被列為第一和第二重要心血管的疾病。隨著人口老齡化,老年性心臟瓣膜病也開始受到重視,西方學者提出瓣膜病已成為第三重要的心血管疾病,比房顫、心肌病、心衰及老年心電傳導退化都常見(Med Clin North Am.2006;90(5):849-62)。
 
一項研究顯示,在大于75歲的人群中,心臟瓣膜病的發(fā)病率為13.2%(Lancet 2006;368:1005–11)。在80-89歲的人群中,主動脈瓣狹窄發(fā)病率為9.8%(Heart 2013;99:396–400)。Framingham研究顯示,在一組70-83歲人群,二尖瓣反流(中度以上)發(fā)病率為11.1%(Am J Cardiol.1999;83(6):897-902)。心臟瓣膜病的發(fā)病率與年齡明顯正相關,65歲以后,急劇上升(圖2,Lancet 2006;368:1005–11)。

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圖2心臟瓣膜病發(fā)病率與年齡關系
 
綜合目前文獻研究結果,葛均波院士估測,在80歲以上的人群,心臟瓣膜病的發(fā)病率至少20%。其中二尖瓣反流為最常見的疾病,主動脈瓣狹窄次之(前者約為后者3-4倍)。由于瓣膜病對健康和壽命的影響較大。隨著人類壽命的延長,越來越多人壽命超過80歲,心臟病瓣膜病也將成為影響人類壽命延長的重要因素。
 
實際上,我們對于動物年老死亡的原因還缺乏了解,因為我們沒有動機和環(huán)境對動物進行大樣本的詳細醫(yī)學觀察研究。飼養(yǎng)寵物使得我們能夠對動物進行足夠詳細醫(yī)學研究。我們驚奇的發(fā)現(xiàn),小型老年犬,瓣膜病發(fā)病率(二尖瓣反流)發(fā)病率高達30%以上,成為其年老死亡主要原因之一。因此,瓣膜病也可能是動物年老死亡的主要原因之一。

三、心跳次數(shù)與瓣膜病

心臟瓣膜指心房與心室之間或心室與動脈間的膜片組織,它相當于一個單向閥門在開放時允許血流向前流動,在關閉時阻止血液回流。心臟瓣膜在每次關閉時,均受到血液的撞擊應力,而且這個撞擊力并非很?。▔簭娫?-18Kpa)。人類心臟一天大約收縮10萬次,心臟瓣膜就受到10萬次的撞擊。
 
從力學疲勞損耗角度來講,這是相對驚人的(滴水都可以穿石),對心臟瓣膜要求是相當高的。因此,心臟瓣膜置換所用人工機械瓣采用的材料為超級耐磨的熱解碳,且也是有使用壽命的;而人工生物瓣膜的使用壽命則更短,一般在10-15年。在生物瓣膜體外性能評估中,耐疲勞測試是至關重要。一般,2億次的體外模型瓣膜開關模擬測試(模擬心跳2億次),代表該瓣膜能用5年,4億次則代表能用10年。
 
為什么生物瓣只能耐受4-5億次心跳,而正常人體瓣膜能多數(shù)能耐受25億次以上的心跳。這是因為生物瓣膜是去細胞的沒有活性的纖維組織,而正常人體瓣膜含有內皮細胞及間充質細胞,這兩種細胞可以使得人體瓣膜組織具有再生和修復能力。然而,隨著機體的衰老,這兩種細胞的活力將明顯下降。人體自身瓣膜也很容易落入和生物瓣膜同樣的命運,在日以繼日的血流沖擊下出現(xiàn)衰敗。這種衰敗如同生物瓣衰敗一樣,和累積心跳有關系。
 
一項研究已經(jīng)證實,主動脈瓣狹窄患者,瓣口狹窄進展速度和患者靜息心率正相關。心率越快,狹窄進展得越快(Int J Cardiol.2016;204:149-51)??梢哉f,心臟瓣膜衰?。ò昴げ。┦侨祟愰L壽必須跨越的一道坎。
 
四、微創(chuàng)介入治療為瓣膜病治療必然之路
 
冠心病和高血壓這兩種疾病被列為第一和第二重要心血管的疾病,這兩種疾病可以通過藥物治療得以預防、控制和緩解。隨著藥物治療進步,美國的冠心病發(fā)病率及死亡率早已開始在下降,迎來了心血管死亡率的拐點。
 
而心臟瓣膜疾病是一種物理結構性改變,藥物難以起到糾正作用,需要采用物理方式(如手術治療)才能進行根本性糾治。此外,目前也尚無明確有效的藥物可以預防瓣膜病。
 
隨著人口老齡化,整個人群中瓣膜病發(fā)病率正在逐漸增加。然而,傳統(tǒng)外科手術需要在開胸、心臟停跳下手術,具有創(chuàng)傷大、風險高、恢復慢等缺點,并不太適合老年人。經(jīng)導管瓣膜修復或者置換技術的出現(xiàn),使得高齡老年心臟瓣膜的微創(chuàng)介入治療成為了現(xiàn)實。近10余年來,這方面技術突飛猛進,已成為最熱門的醫(yī)學技術之一。例如,經(jīng)導管二尖瓣微創(chuàng)治療在2018-2019連續(xù)2年被克利夫蘭醫(yī)學中心列為十大醫(yī)學創(chuàng)新方向之一,與癌癥免疫治療、AI醫(yī)學治療、基因組學預防等齊名。我們相信,經(jīng)導管瓣膜介入治療將使得人類跨越瓣膜衰敗的這道坎,幫助人類實現(xiàn)長壽的夢想。
 

  動脈網(wǎng)盤點:吸金超40億元,

二尖瓣介入治療市場前景廣闊


心臟瓣膜疾病是因心臟瓣膜狹窄或關閉不全導致的一種心臟病,其中包括主動脈瓣、二尖瓣、三尖瓣的狹窄與返流。
 
資料顯示,二尖瓣返流和主動脈瓣狹窄是心臟瓣膜疾病中最常見的類型,且二尖瓣返流患病率是主動脈瓣狹窄的3-4倍。也因此,二尖瓣器械市場規(guī)模將有望達到主動脈瓣市場的3-4倍。
 
捍宇醫(yī)療招股書顯示,2019年全球中重度二尖瓣反流的患病人數(shù)為9670萬人,預計到2030年全球將有1.22億患者。從微創(chuàng)介入手術量來看,2019年全球經(jīng)導管二尖瓣修復手術臺數(shù)為2.2萬臺,預計2030年將增至14.4萬臺。
 
隨著二尖瓣返流患者數(shù)量及相關手術量增長,經(jīng)導管二尖瓣修復(TMVr)器械2019年全球市場規(guī)模為6.98億美元,2030年將增至54.49億美元。

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(經(jīng)導管二尖瓣修復器械市場規(guī)模2015-2030)
 
多種技術路徑并行,兩種入路方式可選

二尖瓣領域龐大的市場潛力吸引了雅培、愛德華生命科學、美敦力、微創(chuàng)醫(yī)療、藍帆醫(yī)療等一眾醫(yī)療器械巨頭,同時這個領域還有無數(shù)創(chuàng)業(yè)公司聚集。
 
但是,在全球范圍內僅有7款針對二尖瓣疾病的介入器械獲批,其中6款為經(jīng)導管二尖瓣修復產(chǎn)品,1款為經(jīng)導管二尖瓣置換產(chǎn)品,且目前僅有雅培的MitraClip在中國獲藥監(jiān)局批準,用于經(jīng)導管二尖瓣修復。

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(全球范圍內7款針對二尖瓣疾病的獲批介入器械)
 
二尖瓣領域產(chǎn)品開發(fā)較難,同時上市產(chǎn)品也較少,主要是因為二尖瓣的結構和位置決定了介入產(chǎn)品開發(fā)存在更高難度,產(chǎn)品設計和開發(fā)也還有諸多難點需突破。
 
二尖瓣經(jīng)導管介入治療按技術原理可以分為以下五類:經(jīng)導管二尖瓣“緣對緣”修復術(TEER)、經(jīng)導管二尖瓣環(huán)成形術、經(jīng)導管二尖瓣人工腱索的植入、心室瓣環(huán)重構術、經(jīng)導管二尖瓣置換(TMVR)。
 
其中,緣對緣修復作為最成熟的技術,已在全球救治超10萬患者,并取得良好的臨床效果。
 
針對二尖瓣疾病的微創(chuàng)介入治療方式,另一個重點是入路方式,分為經(jīng)皮入路及經(jīng)心尖入路。經(jīng)皮入路是指治療器械通過股靜脈進入二尖瓣;而經(jīng)心尖入路是指治療器械直接通過心臟進入二尖瓣。
 
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兩種入路方式各有優(yōu)勢,對比來看,經(jīng)皮入路侵害性相對較低,但對于醫(yī)生的操作技術水平要求很高,同時在產(chǎn)品設計上對于輸送系統(tǒng)的要求也更高。經(jīng)心尖入路,縮短了手術入路,手術時間大大縮小,醫(yī)生學習曲線短、醫(yī)生操作更直接、穩(wěn)定。

需要注意的是,由于血管狹窄、間隔增厚或存在異物或左心房過小等因素導致難以彎曲傳輸系統(tǒng),使得患者可能不適合經(jīng)股靜脈入路,此時經(jīng)心尖治療便為唯一方案。

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(全球介入二尖瓣產(chǎn)品商業(yè)化情況)
 
經(jīng)動脈網(wǎng)盤點,捍宇醫(yī)療推出的ValveClamp是全球首個治療二尖瓣返流的經(jīng)心尖緣對緣修復器械。該產(chǎn)品采用了最成熟的緣對緣修復技術,且選擇了經(jīng)心尖入路方式,便于醫(yī)生學習掌握、推廣普及,并利于挽救更多二尖瓣返流患者。
 
全球醫(yī)療器械巨頭發(fā)力,國內初創(chuàng)企業(yè)逐漸突圍
 
經(jīng)統(tǒng)計,二尖瓣反流被認為是繼TAVR之后心血管介入最大的熱點,也是目前被押注最多的賽道。2020年-2021年,二尖瓣介入治療領域已經(jīng)吸金超40億元。其中,捍宇醫(yī)療、德晉醫(yī)療、紐脈醫(yī)療、健世科技等眾多明星項目備受青睞,CPE、高瓴、紅杉、弘暉、云鋒基金等眾多明星投資機構爭相入局。

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此外,捍宇醫(yī)療、紐脈醫(yī)療等企業(yè)已開啟IPO進程,其中捍宇醫(yī)療即將通過聆訊。
 
目前,國內二尖瓣市場的實力參與者可以分為三類:一類是以雅培、愛德華生命科學為代表的全球醫(yī)療器械巨頭;第二類是專注于二尖瓣領域的初創(chuàng)企業(yè),例如捍宇醫(yī)療、紐脈醫(yī)療;第三類是國內瓣膜領域的上市企業(yè),例如微創(chuàng)心通、啟明醫(yī)療、沛嘉醫(yī)療,這些企業(yè)在主動脈瓣領域已經(jīng)取得商業(yè)化進展,正在布局二尖瓣領域。
 
在剛剛起步的二尖瓣市場中,雅培和愛德華生命科學現(xiàn)階段占據(jù)上風。雅培的MitraClip2008年上市,至今仍然是美國市場上唯一批準的經(jīng)導管二尖瓣修復產(chǎn)品。MitraClip已成為雅培結構性心臟業(yè)務增長的主要動力。

根據(jù)JP Morgan的數(shù)據(jù),MitraClip在2019年帶來了約6.9億美元的銷售額,到2020年應該會帶來約6.7億美元的收入。同時,雅培的整個結構性心臟業(yè)務在2019年實現(xiàn)了約14億美元的收入。
 
而專注于二尖瓣領域的初創(chuàng)企業(yè)基于技術積淀、執(zhí)行力強、掌握國內主要臨床專家資源,其臨床進展同樣迅速,有望發(fā)展為瓣膜領域極具競爭力的公司。例如,捍宇醫(yī)療推出了全球首個經(jīng)心尖緣對緣修復器械,并于2021年3月完成臨床試驗,是目前中國研發(fā)進度最快的產(chǎn)品;紐脈醫(yī)療推出了亞洲首個經(jīng)心尖二尖瓣置換系統(tǒng),并于2021年2月宣布啟動臨床試驗;德晉醫(yī)療研發(fā)了二尖瓣經(jīng)心尖修復產(chǎn)品,于2018年5月進入探索性臨床。

二尖瓣參與者眾多,即將迎來IPO熱潮

國內二尖瓣企業(yè)眾多,主要參與者包括捍宇、健世、紐脈、德晉、心泰醫(yī)療。多家企業(yè)都在上市籌備或進行中,捍宇、健世、心泰已經(jīng)遞表,其中,捍宇醫(yī)療即將通過聆訊。
 
捍宇醫(yī)療成立于2016年,是一家致力于結構性心臟病及電生理領域的平臺型創(chuàng)新醫(yī)療器械研發(fā)及商業(yè)化的公司。2018年7月,其推出世界首個經(jīng)心尖緣對緣修復器械ValveClamp,完成首例植入,并于2021年3月完成了上市前臨床試驗入組,是目前中國研發(fā)進度最快的產(chǎn)品。
 
根據(jù)捍宇醫(yī)療的招股書,其研發(fā)的經(jīng)股靜脈TEER器械ValveClasp已完成長期動物實驗評價,計劃2021年3季度進入臨床試驗。
 
同時,捍宇醫(yī)療布局了寵物醫(yī)療市場,其控股子公司竑宇醫(yī)療,作為全球唯一寵物心臟介入治療器械提供商,目前已經(jīng)在全球開始商業(yè)化,其專為中小型寵物犬類二尖瓣反流設計的經(jīng)心尖二尖瓣緣對緣修復產(chǎn)品——V-Clamp已在國內取得營收,并即將在海外實現(xiàn)銷售。
 
健世科技成立于2011年,專注于心臟瓣膜微創(chuàng)介入治療。其產(chǎn)品包括經(jīng)導管主動脈瓣膜置換系統(tǒng)、經(jīng)導管三尖瓣置換系統(tǒng)、經(jīng)導管二尖瓣置換系統(tǒng)、經(jīng)導管二尖瓣修復系統(tǒng)。其中,健世科技核心產(chǎn)品經(jīng)導管三尖瓣置換系統(tǒng)為全球唯一一款完成確證性臨床試驗入組的在研產(chǎn)品,有望成為全球第一款治療三尖瓣返流的商業(yè)化產(chǎn)品。在二尖瓣領域,健世科技研發(fā)的二尖瓣修復夾持系統(tǒng)將于2022年第一季度進入可行性臨床試驗。
 
紐脈醫(yī)療成立于2015年,是一家人工心臟瓣膜系統(tǒng)研發(fā)商。2019年5月,紐脈醫(yī)療推出了亞洲首個經(jīng)心尖二尖瓣置換系統(tǒng)(Mithos)。2021年2月,該公司宣布Mithos進入上市前注冊臨床研究。
 
德晉醫(yī)療成立于2015年,與啟明醫(yī)療同屬德諾醫(yī)療平臺。德晉醫(yī)療在二尖瓣領域研發(fā)了中國首個二尖瓣經(jīng)心尖修復產(chǎn)品MitralStitch,于2018年5月進入探索性臨床,目前正在進行上市前確證性的臨床試驗。
 
總的來看,無論是產(chǎn)品差異化優(yōu)勢、推進速度,還是商業(yè)化情況,國內二尖瓣企業(yè)均有一定的競爭力。尤其是,與全球器械巨頭相比,國內二尖瓣企業(yè)研發(fā)的多種差異化產(chǎn)品具備明顯競爭力,有望在二尖瓣領域實現(xiàn)突圍,并帶動國產(chǎn)高端醫(yī)療器械的發(fā)展。