在生物芯片上海国家工程研究中心的实验室里,记者见到生物医学前沿的“器官芯片”。这块巴掌大小的东西,可以模拟人体肺部的呼吸节律。而芯片内部布满微米级的细微流道,腔室之间由半透膜隔开,细胞在动态循环的培养液中生长,还原人体真实生理环境。全国五一劳动奖章获得者徐祎春,正是带领团队打磨这项前沿技术的科研骨干。
今年42岁的徐祎春,2010年入职上海生物芯片,历经三次岗位调整,从基因检测、技术服务,一步步走到类器官与器官芯片研发一线。
从实验室样品到中试产品,工艺攻坚是最难一关
很多人会把器官芯片理解为植入人体的电子芯片,其实二者完全不同。器官芯片是带有微流控通道的载体,搭配体外培育的类器官,搭建起模拟人体的微型生理系统。“传统新药研发大量依赖动物实验,物种差异常常造成动物身上有效的药物,在人体临床试验阶段失效。”并且,徐祎春说,器官芯片采用人类细胞构建模型,能够大幅降低研发成本,缩短试验周期,还能用于晚期肿瘤患者的个性化药敏测试,为临床寻药提供新路径。
“实验室阶段芯片良品率只有30%-40%,现在中试阶段,良品率稳定达到95%以上。”徐祎春介绍,气泡、胶水渗漏、表面抛光不平整,任何微小瑕疵都会让整套模型作废。实验室做研究,哪怕一百次实验失败九十九次,只要一次成功就有创新价值;但企业产业化,必须保证稳定可重复。同一个实验,需要不同操作人员独立重复三次,结果保持一致,才算真正成功。
为了攻克注塑、材料等工艺难题,她常年奔走在各地工厂。上海本地适配的精密加工厂不多,她和团队跑遍江苏数十家材料厂、注塑厂,甚至找到一家生产化妆品配件的企业,借助其高精度模具加工能力,完成芯片注塑成型。很多工厂原有加工思路和生物芯片的特殊要求不匹配,只能一点点磨合图纸,调整工艺。
印象最深的还有技术服务阶段的一次紧急任务,国外药厂客户次日就要出境,仪器突发故障,她和团队连续工作十五六个小时,赶完整套实验。在她看来,科研路上失败是常态,“细致耐心,越挫越勇,把失败当成常态,同时追求真实的数据,不能只看单次漂亮结果。”
一支跨学科女工团队,两代科研人接力创新
徐祎春带领的研发部门一共14人,团队成员大多三十多岁,女性居多,是全国工匠劳模创新工作室、上海市工匠创新工作室、上海市三八红旗集体。团队分成工艺、应用开发、生物标志物检测三个小组,不少人原本是生物医学背景,还要跨界自学机械制图、工学知识,主动向外请教工科专家。
团队里有两代科研人并肩作战。杨胜利院士很早就指引团队布局器官芯片赛道,行业前辈周佳菁,是国内最早做生物芯片的一批研究者,早年手工点制生物芯片。徐祎春刚入职做基因检测时,就跟着周佳菁学习,如今两人同在研发部,老一辈基本功扎实,年轻人想法活跃,互补协作。
除了器官芯片研发,团队业务覆盖面很广,还开展宠物基因检测,通过口腔上皮细胞样本检测宠物遗传病、用药敏感。同时他们还在推进科普工作,编写类器官科普书籍,走进中学开展科普课程,让前沿生命科学走进校园。
在生物医药前沿赛道上,徐祎春和团队还在继续打磨产品。器官芯片的临床转化仍处在探索阶段,药企大多持谨慎态度。但她相信,随着行业标准逐步完善,这项扎根上海的技术,终将为新药研发及肿瘤精准治疗打开新空间。