追寻一个细胞、一段基因、一种蛋白质背后的产业密码

2025-09-10 11:46:56 世界浙商

手术室内,医生指尖在控制器上轻触,机器人精准为病人进行手术;生物3D打印平台上,机械臂以微米级精度吸取“生物墨水”,灵活“打印”出心脏等人体器官;无菌实验室内,科研人员用移液枪往培养皿上添加试剂,致力研发出副作用更小的抗癌药物……

这是一个个生物医药成果的研发投产之路。它们源于一个细胞、一段基因、一种蛋白质,最终惠及万千民众。它们似乎遥不可及,只有借助显微镜才能窥见分毫,却又和我们息息相关,深植生命健康这一永恒课题。

在浙江,生物医药与医疗器械产业集群正蓬勃崛起,并作为列入“415X”先进制造业集群培育工程的五千亿级产业集群之一。我们循着一个细胞、一段基因的轨迹,走进这一充满创新活力的产业集群,探寻生命科学与健康未来的交汇点。

生物医药科研人员在实验过程中。受访者供图

想象重塑生命:生物3D打印“活器官”

科幻电影中,使用一台机器“打印”跳动心脏的场景,曾让无数观众惊叹。如今,这一想象正照进现实——在杭州医药港小镇,通过微米级精度的生物3D打印技术,不仅能“打印”出皮肤、软骨、血管等简单组织,甚至在逼近更复杂的器官制造,比如心脏、肝脏和肾脏。

“生物3D打印,本质上是一种‘定位装配’的平台型技术。”杭州捷诺飞生物科技股份有限公司联合创始人王玲介绍,所谓“打印”,是按照医学影像数据或设计模型,将生物材料或细胞单元精准叠层,构建出具有生理功能的人体组织。

不过,与普通打印相比,打印活细胞的难度要大得多。“细胞是活的,会动,是非线性的。”王玲坦言,打印过程对器械精密度和操作环境的要求极高,需实时监测细胞状态和三维结构,远比打印非活性材料要复杂。所谓“生物墨水”,不仅要有特定活细胞,还要有细胞外基质材料提供营养。

高分子生物墨水。潮新闻记者 吴馥梅 摄

作为医学界的“造物主”,生物3D打印技术的应用广泛,可用于皮肤修复、药物测试、器官移植等领域。比如,对需要植皮的烧伤患者来说,以往的传统方式相当于“拆东墙补西墙”,而现在,可以用患者细胞在体外打印出具有屏障、修复功能的活皮肤。此外,规模化生产的标准化皮肤模型,还可用于化妆品和药物的筛选,极大提升研发效率。

生物3D打印器官也有难度之分。与耳朵、鼻子、嘴唇相比,肝、肾等器官“打印”仍属世界级难题。“肝脏有7000多条血管,肾脏要代谢、解毒、免疫、合成,涉及多种细胞协同和生化反应。”王玲表示,目前团队已实现肝基本单元白蛋白分泌和胆管网构建等功能,在这一领域处于国际领先水平。

微肝模型。潮新闻记者 吴馥梅 摄

从2013年推出国内首台商业化生物3D打印设备,到如今高通量集成化生物3D打印设备通过官方检测。捷诺飞一路突破海外技术垄断,将国内相关设备的市场价格从数百万降至数十万。多机制协同打印、动态监测等核心技术甚至领先国际,实现了“从齐跑到超越”。当前,捷诺飞自主研发的生物3D打印设备,已占据国内60%的市场,也有来自美国、新加坡的海外客户。

受访者供图

尽管这一场“想象重塑生命”的革命正悄然改变着人类修复身体的方式,但在当下,生物3D打印仍然不是一个很大的市场,产业化之路仍长。“目前还是科研主导。只有下游医疗真正应用起来,设备制造才能爆发。”王玲认为,未来有两大方向值得关注,一是用打印组织模型加速药物筛选,缩短研发周期;二是实现更复杂器官的修复与替代,从皮肤到肝单元,再到心脏、肾脏。

或许有一天,我们真的能规模化打印出一颗颗完整跳动的心脏、一个个具有代谢解毒功能的肾脏,不再需要捐献等待,不再有免疫排斥。那是生物制造融合信息技术的终极愿景,也是一场正在浙江发生的、静默而震撼的医疗科技革命。

微流控芯片的打印过程。受访者供图

从0不断趋于1:造出更精准消灭癌细胞的“生物导弹”

在生物医药与医疗器械产业链上,实现药物产业化图景之前,更为漫长的是历经无数次试错的科研之路。

中国科学院杭州医学研究所实验室内,研究员刘湘圣深耕“核酸适体靶向药物”研究多年。他与团队致力于开发出新型抗肿瘤药物,使其能像“导弹”一样,在人体内精准找到癌细胞并实施杀伤,最大限度保护正常细胞,减少副作用。

刘湘圣在实验过程中。潮新闻记者 吴馥梅 摄

“常说的‘增效减毒’,就是我们研究的核心目标。”刘湘圣解释,现有的一些化疗药物虽能杀伤肿瘤,却往往“杀敌一千,自损八百”。而他们所做的,就是为这些药物装上“导航系统”,提升其靶向性,增强对癌细胞的特异性识别能力,使其精准抵达肿瘤区域,同时降低全身毒性。

抗癌药物消灭癌细胞的过程就如同导弹系统,不仅要锁定目标,还要不断提升制导精度,并配备足够的杀伤力。而肿瘤微环境异常复杂,如同重重屏障,如何让药物穿透并精准作用至癌细胞,是团队持续攻关的难点。

科研人员在超净台上操作。潮新闻记者 吴馥梅 摄

基于多年来的积累,当前中国科学院杭州医学研究所在核酸适体靶向药物这一研究领域处于国际领先水平。与此同时,研究所已建立从核酸适体筛选、机制研究,到动物药效、影像探针开发的一体化平台,并与浙江工业大学、天津大学、中国科学技术大学等多所高校联合培养研究生,推动人才与科研协同发展。

当然,科研成果的转换并非是一蹴而就的。在生物医药领域,有“双十定律”的说法:一款创新药从启动研发到最终上市,平均成本超10亿美元,研发时间超10年。

科研人员在实验过程中。潮新闻记者 吴馥梅 摄

刘湘圣坦言,从细胞实验到动物验证,往往需要耗费大量时间,“细胞实验或许只需两三天,但一次动物实验往往需要几个月、甚至半年”。这背后,是从靶点发现、分子优化,到药效评价、合规生产(CMC),再到多期临床试验的系统工程。“十个进入临床的药物,最终可能只有一个成功上市。”

为什么坚持这个方向?这背后有现实需求的紧迫性。当前,我国肿瘤发病率和死亡率仍居高不下,许多患者仍用不上药、用不起药。即便已有药物问世,也远非完美,总有改进的空间,临床需求依然巨大。

诚然,每一款药物从“0”不断趋于“1”的研发过程,最终都是为了惠及万千民众。相信在未来,更多搭载“中国造”、“浙江造”靶向技术的抗肿瘤药物,将为全球患者带来新的曙光。

科研人员在实验过程中。受访者供图

崛起“基因”逻辑:五千亿产业集群,如何惠及百姓?

在钱塘江畔的潮涌声中,一座引领生物医药革命的创新极核在拔节生长。作为浙江省重点打造的五千亿级先进制造业集群之一,生物医药与医疗器械产业集群2024年实现营收3127.9亿元,同比增长4.6%,正在全国生物医药版图中绘制出越来越清晰的“浙江坐标”。

当眼科手术机器人以微米级精度进行缝合,在头发丝般细的仿真血管上“穿针引线”;当生物3D打印皮肤实现规模化生产,3-7天就与原有皮肤融为一体,守护身体……一个个画面书写的不只是简单的产业叙事,更是浙江省打造全球生物医药科创高地的战略实践。

浙北生命健康产业园二期。受访者供图

作为全省单体规模最大的生物医药园区,位于安吉的浙北生命健康产业园以园区为载体招大引强、全面播种,在“招一个、引一串”的连锁效应下,迅速崛起一个以先进科技为底色,以蓬勃发展为亮色的产业高地;

坐拥莫干山得天独厚的珍稀中药材资源,自“十二五”以来,德清坚持发展特色中药材产业,建立了1000余亩的铁皮石斛中药材生产基地,荣获省中药材精品园区示范基地称号,致力打造“莫干山药谷”;

仙居县积极推进医疗器械知识产权特色小镇试点建设,全力布局高价值专利组合培育和专利导航指引,扶持医疗器械产业加快发展……

从杭州医药港“万亩千亿”新产业平台到德清“莫干山药谷”,从浙北生命健康产业园到台州化学原料药基地,当前,浙江已构建起“3大核心区+7大协同区”的立体化产业生态。

杭州医药港。受访者供图

与此同时,创新成果也在不断涌现:2024年全省获批5个国内首仿药、5个三类创新医疗器械、9个二类创新医疗器械;8个创新药上市申请获得国家药监局受理,2个医疗器械产品进入国家药监局创新审批通道,5个医疗器械产品进入省药监局创新审批通道,总数位居全国第一梯队。10家企业入选2023年度中国医药工业百强榜,入选数量居全国前列。寿仙谷公司“食用菌全产业链关键技术创新及应用”荣获国家科学技术进步一等奖,诺尔康“特殊作业环境噪声聋防控防护防治创新技术与应用”项目荣获国家科学技术进步奖二等奖。

中国科学院杭州医学研究所。潮新闻记者 吴馥梅 摄

置于浙江省“415X”先进制造业集群宏图下观察,这一个个缩影背后,是浙江省生物医药与医疗器械产业集群政策赋能与市场活力形成的双重共振。

2024年年初印发的《浙江省生物医药与医疗器械产业集群建设行动方案》提出,力争到2027年,生物医药与医疗器械产业集群营业收入达到5000亿元,营业收入超百亿企业10家左右力争培育形成500亿级产业集群4个,努力打造全国生物医药与医疗器械制造中心,产业发展规模、质量和水平居于全国第一方阵。

这不仅是一场产业规模的变革,更是一次生命健康的科技革命。随着细胞与基因领域的奥秘被逐步揭开,科技与产业在此深度融合,悄然重塑着生命健康的未来范式。在高端制造基础与数字智能浪潮的交汇赋能中,浙江的实践,也正在为中国乃至全球生物医药进步,贡献出一份沉甸甸的“浙江方案”。

设计制图 胡祥宇

设计制图 胡祥宇

来源:潮新闻