类器官从手工艺式培养到机器人规模化“智造”，加速重塑疾病建模与药物研发新范式

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一、2026年1月6日，位于圣地亚哥的Novoron Bioscience公司宣布获得由NIH/NIA提供的250万美元SBIR资助。该资助将用于支持公司人脑类器官平台的开发和商业化，旨在识别能够通过阻断tau蛋白在细胞间的扩散，进而减缓或阻止阿尔茨海默症进展的潜在药物。

1. Novoron Bioscience：人脑类器官驱动神经退行性疾病药物发现的深度解析

Novoron Bioscience此次获得NIH旗下NIA的250万美元SBIR资助，其意义远不止于一笔科研经费的注入。它精准地指向了当前神经科学研究和药物开发中最棘手、最迫切的挑战之一：如何构建能真实反映人类复杂脑部疾病病理、并能高效筛选修复性疗法的模型。

• 靶向关键病理过程：髓鞘再生障碍
• 阿尔茨海默病等神经退行性疾病，传统上聚焦于淀粉样蛋白斑块和Tau蛋白缠结。Novoron的平台独辟蹊径，将髓鞘（包裹神经纤维的绝缘层）的损伤与再生障碍置于研究核心。髓鞘由少突胶质细胞形成，其功能丧失会直接导致神经信号传导失败和神经元死亡，是认知衰退的关键驱动因素。
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• 然而，在非人动物模型中精确模拟人类特有的髓鞘发育、老化及病变过程极为困难。Novoron的人脑类器官平台，能够从人类多能干细胞分化出包含神经元、星形胶质细胞和少突胶质前体细胞在内的复杂神经网络，从而在培养皿中动态研究髓鞘的生成、稳定及在疾病状态下的破坏，并直接测试促进其再生的药物候选分子。

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超越动物模型的根本优势

• 物种特异性：人脑类器官携带人类基因组，表达人类特有的基因和蛋白变体，避免了因物种差异导致的药效和毒性误判（这是许多在动物模型中有效的阿尔茨海默病疗法在人体临床试验中失败的重要原因之一）。
• 病理复杂性：可以整合来自携带特定疾病基因（如APOE4、APP突变）患者的细胞，构建“疾病类器官”，重现从早期分子变化到后期网络功能障碍的全过程。
• 实时观测与干预：允许研究人员在细胞和分子水平上，对活体类器官进行高分辨率成像和生化分析，实时观察药物如何影响髓鞘形成和神经回路功能，这是动物体内实验难以实

SBIR资助的战略信号

NIH的SBIR计划专门支持美国小型企业将创新技术转化为商业化产品。此次资助表明，监管和资助机构已明确认识到：基于人源类器官的临床前数据，其价值足以作为支持药物进入更高级别开发阶段（如临床前IND申报）的关键证据。这为整个生物医药产业利用类器官平台加速神经疾病药物管线树立了政策与信心的标杆。

二.在德国Helmholtz感染研究中心（HZI），科研团队引入了一个人工智能驱动的机器人系统——“Molly”，用于自动化制备类器官。这一系统可以每月向微量孔板中分配多达约30,000个类器官小型模型，包括心脏、肺、脑等类型，用于后续药物筛选或感染实验。

NDR报道：机器人“Molly”与类器官自动化的产业化前奏，揭示了类器官技术从实验室“手工艺术品”迈向工业化“标准产品” 的关键一步。这不仅仅是关于“数量”的增长，更是关于研究“质量”和“范式”的革命。

解决类器官研究的核心痛点：标准化与通量瓶颈

传统的手工培养类器官面临巨大挑战：操作者间差异、培养条件细微波动导致的批次间变异、以及耗时费力限制了大规模并行实验（如药物库筛选、基因组筛选）的开展。机器人“Molly”通过以下方式系统性解决这些问题：

• 全流程自动化：从细胞接种、培养基更换、生长因子添加，到类器官收获与分析，全部由机器人精准完成，消除了人为操作误差。
• 极致标准化：每个类器官都在完全一致的时机、以完全一致的力度和剂量接受处理，确保了前所未有的实验可重复性。
• 规模化产能：每月30,000个类器官的产能，使得之前不可想象的大规模实验成为可能。例如，可以同时用数百个肠道类器官测试一个化合物库的所有成员，或用数千个类器官研究不同基因变异对感染反应的影响。

具体应用场景：以感染研究为例

报道提及的布伦瑞克亥姆霍兹感染研究中心，其核心研究方向之一是宿主-病原体相互作用。利用“Molly”规模化生产的肠道类器官，他们可以：

1. 高通量筛选不同细菌或病毒株的感染性和致病机制。
2. 系统性测试抗生素或抗病毒药物的疗效与毒性。
3. 研究肠道微生物组与上皮细胞的互作。
4. 这种规模和精度，是传统细胞系或动物模型无法比拟的。

伦理与科学的双重驱动：“3R”原则的具体实践

“减少、优化、替代”动物实验的“3R”原则，在此项技术中得到了实质性的、可量化的推进。“Molly”生产的类器官能够在药物早期毒性、吸收代谢、特定器官损伤等方面提供比动物模型更相关的人类数据，从而：

• 减少：在早期筛选阶段淘汰掉对人有潜在毒性的化合物，避免不必要的动物实验。
• 优化：通过类器官数据设计出更具针对性的动物实验方案，使用更少的动物获得更明确的信息。
• 替代：在某些特定研究领域（如病原体侵入机制、上皮屏障功能），类器官可直接提供关键答案，完全替代动物模型。

三、讨论与展望

上文的两篇报道一纵一横，勾勒出类器官领域发展的清晰脉络：Novoron的案例代表了“深度”，即在最具挑战性的疾病领域（神经退行性疾病）中，挖掘类器官在模拟复杂人类特异性病理方面的独特深度价值；而“Molly”的案例代表了“广度”和“强度”，即通过自动化解决标准化和规模化瓶颈，将类器官技术升级为能够支撑大规模、工业化生物医学研究的强大平台工具。

二者的结合，标志着类器官技术正从一项前沿的生物学发现，成熟为能够系统性重塑药物发现流程和基础研究范式的核心驱动力。结合以上报道，类器官研究领域正步入一个技术深度融合与应用场景爆发的关键阶段，未来学术发展可能呈现以下趋势：

1. 自动化与智能化深度融合： “Molly”机器人仅是起点。未来，集成人工智能（AI）图像识别、机器学习优化培养方案、全自动化高通量筛选与数据分析的“智能类器官工厂”将成为标准平台。这将极大提升实验可重复性、数据产出速度与质量，使大规模遗传筛选、药物组合库测试成为常态。
2. 复杂疾病模型与多器官系统： 如Novoron项目所示，针对阿尔茨海默病、帕金森病等缺乏理想动物模型的复杂疾病，人源类器官（尤其是脑、肝、肾等器官）将成为不可替代的研究工具。进一步发展“器官芯片”或“多器官系统” ，模拟器官间相互作用与系统性疾病，将是构建更完整人体生理病理模型的前沿方向。
3. 个性化医疗与临床转化加速： 结合患者来源的诱导多能干细胞（iPSC）构建个性化类器官，可用于预测药物反应、筛选个体化疗法、研究罕见病。随着自动化生产降低成本，此类“患者替身”模型有望更早、更广泛地介入临床决策，推动精准医疗发展。
4. 挑战与标准化建设： 尽管前景广阔，类器官的成熟度、血管化、批次间差异、成本控制以及如何更好地模拟免疫微环境等挑战依然存在。学术界的下一步重点将包括建立统一的培养协议、质量控制标准和数据共享规范，并深入进行类器官与真实组织在基因组、转录组及功能上的系统性比对验证。
5. 学科交叉与伦理法规同步： 类器官研究将持续与生物工程、材料科学、计算生物学等深度交叉。同时，类器官（尤其是神经类器官）可能带来的伦理与监管问题（如意识潜力、法律地位）将引发更多讨论，需要科研共同体主动参与，引导建立负责任的研究框架。

总之，从手工艺式培养到机器人规模化“智造”，从补充工具到核心疾病模型，类器官技术正在引发一场生物医学研究的范式变革。 对研究人员而言，拥抱自动化技术、深耕复杂模型构建、积极参与跨学科合作与标准制定，将是把握这一历史机遇、驱动科学发现与医疗突破的关键。

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