《電子技術(shù)應(yīng)用》
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Bionaut Labs微型機(jī)器人可實(shí)現(xiàn)腦內(nèi)精準(zhǔn)醫(yī)療

2022-12-11
來源:科技前哨
關(guān)鍵詞: 微型機(jī)器人 機(jī)器人

  你好,這里是科技前哨,今天繼續(xù)跟你分享科技產(chǎn)業(yè)的前沿見聞。 根據(jù)科幻小說家艾薩克·阿西莫夫(Isaac Asimov)的小說《夢(mèng)幻航行》(FantasTIc Voyage)改編的同名電影,在1966年上映。在電影里,五名醫(yī)生被縮小到幾百萬分之一后,乘坐一艘微型潛水艇,被注射到一名科學(xué)家的大腦中,去清除腦內(nèi)血液凝塊。 《夢(mèng)幻航行》里的科幻冒險(xiǎn)故事,有望在兩年內(nèi)成為科學(xué)事實(shí)。 11月28日,美國生物科技初創(chuàng)公司Bionaut Labs(生物機(jī)器人實(shí)驗(yàn)室公司)在最新一輪(B輪)融資中籌集了4320萬美元。這筆錢用于資助公司的醫(yī)學(xué)臨床試驗(yàn),以便證明用微型機(jī)器人進(jìn)入人的大腦治療腦部疾病,是安全且有效的。 Bionaut Labs的這款微型機(jī)器人名為“Bionauts”。之前已經(jīng)在活體動(dòng)物上進(jìn)行了實(shí)驗(yàn),成功治療了移植到小白鼠體內(nèi)的人類膠質(zhì)腫瘤。 經(jīng)過幾次試驗(yàn)后,Bionaut Labs優(yōu)化了這款機(jī)器人的尺寸和運(yùn)動(dòng)速度,以確保它在人腦里移動(dòng)時(shí)不會(huì)損傷活體腦組織。公司方面稱,實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明這項(xiàng)技術(shù)對(duì)人的身體是無害的。 這種通過機(jī)器人載運(yùn)藥物,再釋放到疾病區(qū)域的療法,比標(biāo)準(zhǔn)的全身給藥的方法,更為直接、高效。Bionaut Labs希望通過這項(xiàng)技術(shù),徹底改變?nèi)四X中樞神經(jīng)系統(tǒng)疾病的治療方法。

  要點(diǎn)

  在磁力的推動(dòng)作用下,Bionauts可以在腦中實(shí)現(xiàn)三維運(yùn)動(dòng)。

  如果臨床實(shí)驗(yàn)成功,Bionaut Labs能以先發(fā)優(yōu)勢(shì)填補(bǔ)市場空白。

  Bionaut Labs不僅能改變?cè)\斷、治療的傳統(tǒng)方式,還能改變傳統(tǒng)藥物研發(fā)方式。

  1.在腦中自由運(yùn)動(dòng)的微型機(jī)器人 Bionauts相當(dāng)于一個(gè)藥物載運(yùn)機(jī)器人。長度大概有幾毫米,直徑不到一毫米。內(nèi)部有一個(gè)強(qiáng)力微磁鐵。

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  治療時(shí),在患者后腦勺通過針頭把Bionauts注射進(jìn)腦部(針頭比活檢診斷中使用的要窄)。利用外部的控制系統(tǒng),在磁場推動(dòng)力的作用下讓機(jī)器人運(yùn)動(dòng)到患者腦部的目標(biāo)區(qū)域后,再釋放出治療藥物。最后,Bionauts返回到后腦勺針頭處,被提取出來。 外部的控制系統(tǒng)包括患者頭骨外的一個(gè)磁線圈,以及與之相連的計(jì)算機(jī)。具體操作時(shí),就是通過計(jì)算機(jī)遠(yuǎn)程、精細(xì)地操縱微型機(jī)器人進(jìn)入有疾病的大腦部位。 相比光學(xué)、超聲波技術(shù)對(duì)人體的損害,磁場帶來的危害要微小得多。而與核磁共振成像(MRI)設(shè)備相比,這整套設(shè)備釋放的磁能相當(dāng)于MRI的十分之一到百分之一之間。 許多大腦和中樞神經(jīng)系統(tǒng)的疾病之所以都很難治愈,是因?yàn)閭鹘y(tǒng)的口服、注射給藥方式,很難讓治療藥物突破血液和大腦之間的保護(hù)屏障,精確到達(dá)腦部深處。通過磁場推進(jìn),Bionauts可以到達(dá)一般藥物不易發(fā)生效用的腦部區(qū)域——比如中腦,釋放藥物,產(chǎn)生療效,避免全身給藥帶來的副作用和毒性。

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  Bionauts微型機(jī)器人比今天使用的手術(shù)鉆頭和針頭侵入性要小得多。外表看起來有點(diǎn)兒像一個(gè)微小的螺絲釘,通過患者腦外部的磁場產(chǎn)生的磁力實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。一旦進(jìn)入與腫瘤相鄰的腦組織,Bionauts就會(huì)被磁力觸發(fā)以釋放所攜帶的藥物。 Bionaut Labs公司稱,Bionauts的準(zhǔn)確性與外科醫(yī)生相當(dāng),外科醫(yī)生的標(biāo)準(zhǔn)偏差在一毫米范圍內(nèi)。 依靠3D 光刻技術(shù),Bionauts可以根據(jù)需要被自定義打印成不同樣式的幾何形狀。 Bionauts的成型,在很大程度上得益于Bionaut Labs公司與德國著名的研究機(jī)構(gòu)Max Planck的合作。 Max Planck是德國最大的非大學(xué)性質(zhì)的科研學(xué)術(shù)組織,致力于自然科學(xué)、生命科學(xué)和人文科學(xué)等領(lǐng)域的基礎(chǔ)研究工作。自1948年成立至2021年,共有37名研究員獲得了諾貝爾獎(jiǎng)。 早在2018 年,Max Planck就對(duì)外宣布,自己正在開發(fā)一種微型螺旋槳式機(jī)器人,可以在眼球的組織中穿行運(yùn)動(dòng)。[蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院(ETH Zurich)也在開發(fā)一種微型機(jī)器,可以進(jìn)入血液進(jìn)行“手術(shù)”。]

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  2. 微型機(jī)器人+新型藥物=腦疾病精準(zhǔn)治療平臺(tái)

  大多數(shù)常規(guī)的腦外科手術(shù)和大腦干預(yù)僅限于直線運(yùn)動(dòng)。如果沒有一條通往目標(biāo)區(qū)域的直線路徑,手術(shù)很難成功完成。 而Bionauts在腦中運(yùn)動(dòng)時(shí),可以實(shí)現(xiàn)常規(guī)方法無法實(shí)現(xiàn)的三維自由運(yùn)動(dòng)。除了可以到達(dá)常規(guī)方法無法達(dá)到的目標(biāo)區(qū)域,還可以盡可能按照安全的運(yùn)動(dòng)軌跡,多次反復(fù)達(dá)到目標(biāo)區(qū)域。 這家公司也在實(shí)驗(yàn)藥物,用以治療一種惡性膠質(zhì)腦腫瘤和一種罕見的兒科疾?。―andy-Walker綜合癥)。新籌集到的這筆錢,就專注于這種藥物的實(shí)驗(yàn)。 在2021年12月,Bionaut Labs開始與Candel TherapeuTIcs合作,以研究如何使用Bionauts將 Candel的溶瘤病毒免疫療法藥物精確遞送至特定腦腫瘤區(qū)域。 Candel是一家開發(fā)新型溶瘤病毒免疫療法的后期臨床階段生物制藥公司(納斯達(dá)克股票代碼:CADL)。

  雙方共同研究Bionaut在臨床前環(huán)境中的使用,以推進(jìn)臨床試驗(yàn)。 通過與Bionaut Labs的合作,Candel繼續(xù)評(píng)估把經(jīng)過臨床驗(yàn)證的溶瘤病毒免疫療法,擴(kuò)展到其他神經(jīng)膠質(zhì)瘤患者群體中的可能性。 Bionaut Labs公司想把自己的這套遙控機(jī)器人系統(tǒng),打造成一個(gè)精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)治療“平臺(tái)”,用于對(duì)更多類型的腦部疾病實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)治療。公司最終希望,可以通過這套系統(tǒng)治療諸如帕金森、亨廷頓舞蹈癥、阿爾茨海默癥、中風(fēng)、腦積水,這類更常見但卻更難治療的腦部疾病。 Bionaut Labs相信,Bionauts可以長期留在體內(nèi),在癥狀出現(xiàn)之前檢測出疾病,從而成為除治療工具之外的提前診斷工具。除此之外,還可以用Bionauts完成人體組織活檢來診斷疾病。

  類似腦癌、肺癌或卵巢癌,這些在本質(zhì)上是局部部位的疾病。但用傳統(tǒng)方法治療時(shí),卻是通過影響全身的化學(xué)療法治療這些局部癌癥問題。實(shí)際情況是,將抗癌藥物作用于腫瘤,通常必須依靠人的循環(huán)系統(tǒng)來完成,這意味著要將化學(xué)藥物擴(kuò)散到整個(gè)身體系統(tǒng)當(dāng)中。 這種全身治療方案,雖然有效,但它也會(huì)產(chǎn)生副作用,而且它的效率也不如微型機(jī)器人載運(yùn)藥物來得高效。 Bionaut Labs希望自己的這種安全、精準(zhǔn)的磁力導(dǎo)航機(jī)器人,可以對(duì)癌癥部位直接提供化學(xué)療法。 目前,Bionaut Labs的BNL-201型機(jī)器人,已經(jīng)獲得美國食品和藥物管理局(FDA)“人道主義設(shè)備授權(quán)”,用于治療Dandy-Walker綜合癥?!癇NL-101型+阿霉素藥物”的治療方案也已獲得FDA“孤兒藥稱號(hào)”,用于治療惡性神經(jīng)膠質(zhì)瘤(通常被認(rèn)為無法實(shí)施手術(shù)),計(jì)劃2024年臨床。 FDA的授權(quán)為Bionauts機(jī)器人的臨床試驗(yàn)鋪平了道路。

  3. 機(jī)器人專家創(chuàng)立生物科技企業(yè)

  成立于2016年的Bionaut Labs擁有約30名左右的員工,其總部在美國洛杉磯,還在以色列、德國設(shè)有研發(fā)中心。 公司由Michael Shpigelmacher(邁克爾?施皮埃爾馬赫)與Aviad Maizels(阿維亞德?梅澤爾斯)共同創(chuàng)立。施皮埃爾馬赫目前擔(dān)任公司的CEO。 二人之前共同創(chuàng)立的以色列3D傳感器公司PrimeSense,在2013年被蘋果公司以約4億美元買走了,最終成為蘋果公司Face ID面部識(shí)別技術(shù)的基礎(chǔ)。 這兩位創(chuàng)始人都是機(jī)器人專家,之所以創(chuàng)建這樣一家生物科技公司,源于Aviad的母親(一名藥物開發(fā)高級(jí)主管)反復(fù)強(qiáng)調(diào)精準(zhǔn)定位藥物輸送的需求一直未得到滿足。 Bionaut Labs公司的領(lǐng)導(dǎo)團(tuán)隊(duì)由機(jī)器人、神經(jīng)科學(xué)、生物學(xué)和藥物開發(fā)領(lǐng)域的專家組成。 雖然兩位創(chuàng)始人都沒有醫(yī)學(xué)背景,但這也許是一個(gè)獨(dú)到優(yōu)勢(shì)。

  一個(gè)行業(yè)的顛覆式創(chuàng)新,往往來自行業(yè)之外的人,比如,埃???馬斯克之于汽車業(yè),布萊恩?切斯基之于酒店業(yè),特拉維斯?卡蘭尼克之于出租車行業(yè)。 在創(chuàng)立之后的四年里,Bionaut Labs一直處于“隱身模式”,不為大眾所知。直到去年3月,才出現(xiàn)在公眾視野中。 公司的融資情況,目前已知的是2019年的2000萬美元A輪,以及今年的4320萬美元B輪。 兩輪融資的領(lǐng)投方都是Knosla Ventures。這家風(fēng)投機(jī)構(gòu)由Vinod Khosla創(chuàng)立于2004年,專注于互聯(lián)網(wǎng)、硅技術(shù)、生物技術(shù)、醫(yī)療保健技術(shù)、清潔技術(shù)等領(lǐng)域的早期公司的投資。 在A輪的投資機(jī)構(gòu)中,還有BOLD Capital。Peter Diamandis擔(dān)任BOLD Capital的普通合伙人。

  這位億萬富翁曾被《財(cái)富》雜志評(píng)選為“全球50位最偉大的領(lǐng)導(dǎo)人”之一,他還是奇點(diǎn)大學(xué)(Singularity University)的執(zhí)行創(chuàng)始人,該機(jī)構(gòu)為全球領(lǐng)導(dǎo)人提供指數(shù)級(jí)增長的技術(shù)咨詢。 4. 先發(fā)優(yōu)勢(shì)填補(bǔ)市場空白 按照目前的時(shí)間表,Bionaut Labs將在2023年發(fā)布IDE(InvesTIgaTIonal Device Exemption,“臨床器械研究豁免”;需經(jīng)FDA批準(zhǔn))和IND(Investigational New Drug Application,“臨床試用新藥申請(qǐng)”;需經(jīng)FDA批準(zhǔn))的主要臨床前數(shù)據(jù)包,以支持研究,目標(biāo)是在2024年啟動(dòng)人體臨床試驗(yàn)。 照此計(jì)劃,Bionaut Labs也許能以先發(fā)優(yōu)勢(shì)去填充精準(zhǔn)醫(yī)療市場中,用微型機(jī)器人治療腦中樞神經(jīng)系統(tǒng)疾病的空白。 之前Bionaut Labs是在羊、豬、小鼠身上做得動(dòng)物活體實(shí)驗(yàn)。

  而從臨床試驗(yàn)到商業(yè)化,需要解決兩個(gè)關(guān)鍵問題。 第一個(gè),Bionauts微型機(jī)器人在臨床實(shí)驗(yàn)中是否能做到足夠的安全、有效。FDA目前對(duì)此比較關(guān)注。一方面是從小鼠到人類大腦體積增加,是否會(huì)造成機(jī)器人在運(yùn)動(dòng)過程中丟失,是否會(huì)造成比較嚴(yán)重的腦物理損傷,這些都要在臨床實(shí)驗(yàn)后才能知道。 第二個(gè),Bionaut Labs所稱的“平臺(tái)”( 機(jī)器人+藥物),在未來究竟是作為藥物還是醫(yī)藥器械被批準(zhǔn)入市。

  如果是醫(yī)藥器械,獲批速度確實(shí)可能更快,也可以更快速地實(shí)現(xiàn)商業(yè)化。但是,若像BNL-101這種以藥物形式批準(zhǔn)的話,每類藥品的臨床階段都還需要從頭再來一遍,那么商業(yè)化的腳步就不會(huì)太快。估計(jì)Bionaut Labs會(huì)與Candel這類制藥公司的合作將更多,也更加深入。 無論如何,Bionaut Labs都已邁出了第一步。隨著全球老齡化人口中腦神經(jīng)系統(tǒng)的患病率持續(xù)上升,Bionaut Labs為大腦和身體其他難以到達(dá)的部位提供了前所未有的診斷、精準(zhǔn)治療途徑。通過這種方式,還可以提供一種機(jī)制來設(shè)計(jì)治療指數(shù),以獲得最佳的療效和安全性。 預(yù)計(jì)到 2026 年,精準(zhǔn)醫(yī)療市場規(guī)模將達(dá)到 1056 億美元。 Bionaut Labs也許還將改變生物制藥行業(yè)藥物研發(fā)的傳統(tǒng)方式。



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