体外重建皮肤将代替残忍的动物实验

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想象一下这样的画面:  人们可以打印自己身上的皮肤,以及心脏、肝脏等所有器官,只需要一台3D打印机。而墨水,是活生生的、真正的细胞。

借助生物打印技术,只需要将活的细胞,放到生物打印机里,打印机就会根据器官的真实组织结构,将其建模分层,然后一层层打印出不同的组织。

这已经不是科幻。法国3D生物打印公司Poietis去年底成功融资 250万欧元,用于研发激光辅助3D生物打印技术。皮肤是Poietis将要打印的器官之一,主要供化妆品公司和制药公司进行产品和药物测试。

欧莱雅也正在与芝加哥生物打印初创公司 Organovo 共同研发会呼吸的 3D打印活体皮肤。未来,欧莱雅等化妆品企业或许就可以用人类皮肤的完美替代品做实验,测试产品毒素和效果了。

3D打印器官究竟离我们的生活还有多远,现在有哪些挑战?带着这些疑问,密探拜访了旧金山生物科技孵化器Indie Bio,  与巴西姑娘Carolina Reis Oliveira聊了聊3D打印皮肤及人体其他器官的行业新动向。

(Carolina在 Indie Bio孵化器)

OneSkin

Carolina是生物学和免疫学博士,也是Indie Bio的孵化企业OneSkin的创始人兼CEO。

OneSkin是做什么的呢?简单来说,就是培育真正人体皮肤的 “皮肤农场”的农场主。他们将培育出的皮肤提供给化妆品和护肤品企业,用作检测他们的产品效果如何,是否安全。

化妆品和护肤品企业以往曾大量使用动物来做产品测试。但是在2013年起, 欧盟国家宣布全面禁止销售和进口经过动物测试的化妆品和牙膏、肥皂等产品。由此,体外培育皮肤的市场需求开始被释放。

而OneSkin的技术就是基于三维人体皮肤重建技术,在实验室培植细胞,再由细胞培植各层皮肤组织,例如表皮、真皮、皮下组织等,最后整合为整个的皮肤结构。

(OneSkin与人体皮肤的对照图)

Carolina 2016年之前居住在巴西,运营着自己的第一家创业公司CellSeq。 

CellSeq也是生物高科技公司,主要培育人体器官的干细胞,提供给药企,用于测试药物是否安全有效,对细胞产生什么样的影响。

但是,经过一段时间的市场测试,Carolina发现药企对这样的细胞测试需求并不大,反而是化妆品企业需求强烈。因为化妆品企业面临强烈的外界压力,要求他们取消用动物做实验。

因此,Carolina转变研发方向,不再只是重建某种细胞,而是重建整个皮肤组织。

用人的皮肤的干细胞,在体外重建的人体皮肤,是最好的测试化妆品和护肤品的工具。

在巴西一个孵化器的演讲中,Carolina吸引到了来自硅谷的投资人,并被介绍给了位于旧金山的Indie Bio孵化器。

之后的故事就很顺利啦。Carolina成功申请到了Indie Bio孵化项目,并于2016年3月搬到硅谷,专注研发可商业化的技术并申请了专利。

(Indie Bio 孵化器办公区)

7月份,Carolina从Indie Bio的孵化器毕业,并选择留在硅谷继续发展。“这里是成立OneSkin的最好的地方。不仅聚集着投资人,并且名校云集。我们可以获得关注,并且吸引到最好的人才。”

目前,OneSkin有三个团队成员。除了Carolina,其他两位成员之一是生物药学家,并且负责开发算法,将大数据分析引入现有的“皮肤农场”平台,进行数据搜集和分析,还有一个成员则是器官组织工程博士。

硅谷生物科学初创企业在干嘛?

硅谷不仅生物科学领域的投资人很多,创新企业也云集。那么,硅谷的生物科技企业都在干什么呢?

Carolina告诉硅谷密探,他们中很多都在研究应对人的衰老的技术。例如,如何减缓人体各种器官的衰老,或是整体上如何延长寿命。根据Statista的数据,全球抗衰老市场在2013年达到了1223亿美元,2019年将达到1917亿美元,其中针对皮肤抗衰老的巨大市场正是Carolina的团队踏足的。

事实上,皮肤的衰老不仅是姑娘们该关心的问题;其实,如果能够有效地减缓皮肤的老化,就可以预防很多皮肤疾病。并且,针对皮肤老化的产品对应的市场广大,监管条例相对不那么严格,所以是个很好的切入点。

OneSkin获得了Indie Bio孵化器 20万美元的“预种子轮”投资,并得到了办公设备、实验室设施的免费试用权,以及商业战略的辅导培训。

目前,Carolina的团队已经成功地建立起了“皮肤农场”培育体外重建的皮肤模型用于化妆品、护肤品的测试,下一步,则是要多样化已有的皮肤模型。

(玻璃后面是Indie Bio孵化器的实验室之一)

例如,亚洲皮肤对于某种产品的反应,可能与白种人皮肤、黑人皮肤是不一样的。所以要发展出不同肤色、肤质的模型,用于针对不同人群和市场的产品测试。

同时,Carolina的团队在将大数据与皮肤模型结合。通过搜集无数次实验的结果,他们正在建立一个数据库,通过数据来预测某种产品将会对不同的皮肤模型产生什么样的影响。

3D打印器官的挑战

那么3D打印呢?什么时候从目前的人工培育“皮肤农场”,转向直接3D打印出不同的皮肤模型?

Carolina与密探分享了她对这个前沿趋势的看法,和OneSkin的愿景。

3D打印器官的最大优势是将器官培育规模化。试想,如果OneSkin需要在同一时间生产很多皮肤模型,如果3D打印技术足够成熟,则能在很大程度上帮上忙。

(OneSkin基于三维人体皮肤重建技术培育出来的皮肤样本,为规模化的3D打印做准备,还未真正开始3D打印)

但是,目前3D打印器官技术还很早期,面临很多挑战:

第一,所有的器官都包含血管,并且血管交错密集,深藏于组织之下。器官打印时,要保证所有的血管位置正确并且良好运转,是个很大的挑战;

第二,器官包含不同的细胞,这是个活的个体,细胞和细胞之间需要能很好的互动。例如,如果打印一个心脏,你必须保证构成心脏的所有细胞协同运作,从而心脏能够真的跳动,良好运转。

第三,器官的免疫系统,也是要“打印”出来的哦。。

密探听到这儿,终觉上帝造人是何等不易!

所以,3D打印器官要应对的挑战众多。除了要一层一层的打印各种结构,打印者还需要清楚知道,每种细胞的精确位置,存活条件等等。

Carolina认为,这个领域的技术在非常快速和令人兴奋的发展,目前已经有公司开始在皮肤打印时同步打印毛发。但是成功的公司还很少,并且都还没有商业化。

所以,OneSkin将3D直接打印皮肤作为未来的发展方向,但是在目前阶段,还是更专注于先发展可靠的皮肤农场, 做更多测试,并且优化模型,使之高度有效地用于测试防衰老的护肤品。

OneSkin的下一轮融资

OneSkin将在2017年1月开启种子轮的融资,目标是150万美元。下一轮的资金将被用于深入建造皮肤模型,搜集更多数据,并且寻找新的可以用于延缓皮肤衰老的分子。