【痛点问题】 据世界卫生组织国际癌症研究机构（IARC）报道，中国患癌人数已居全球第一，2020年新发癌症病例457万例，癌症死亡病例300万例，其中死于恶性转移的癌症患者高达90%，因此研究癌症转移分子机制能够进一步探明恶性肿瘤的生物学本质，为精准癌症治疗提供理论依据。 近年来以类器官等拟人化模型为代表的功能性检测技术为临床研究和药物开发带来新的选择。2021年科技部下发的《关于对“十四五”国家重点研发计划6个重点专项2021年度项目申报指南征求意见的通知》中，把“基于类器官的恶性肿瘤疾病模型”列为“十四五”国家重点研发计划中首批启动重点专项任务。2021年国家药监局药审中心发布的《基因修饰细胞治疗产品非临床研究技术指导原则（试行）》中提到，当缺少相关动物模型时，可以采用类器官开展药品有效性和安全性的评估。2022年美国众议院通过法案《2022年食品和药品修正案》，首次将包括类器官在内的微生理系统作为独立的药物非临床试验评估体系纳入法案，与动物模型等视为同等重要的研究手段。 【成果介绍】 本项目组在肿瘤类器官技术的基础上首创癌症转移类器官培养系统，可根据客户提供的不同器官的CT扫描图像，利用3D打印技术制备个性化的支架，模拟相应癌组织的内部三维结构。独创的细胞外基质替代物，可发挥有效的促细胞黏附和分泌蛋白的作用，通过取代昂贵的进口胶原材料大幅降低生产和存储成本。本项目组已开发出第一代基础款骨转移和肺转移类器官培养系统，并完成高通量制备（图1），在骨肉瘤类器官和乳腺癌肺转移类器官的构建上取得成功，在特异性生物标志物的检测上与临床样品的相似度可高达80%以上。使用本产品可在体外完整重现癌细胞在转移中的形变、增殖、运动等全过程，有望逐步取代用于机制研究和药物筛选的动物模型。 核心技术包括： ① 原位癌和转移癌微环境的模拟 根据常见肿瘤转移灶的特点，本项目组使用生物材料模拟对应的组织结构和功能，再进一步进行转移癌肿瘤类器官的构建。目前已经成功构建骨肉瘤原位癌类器官、乳腺癌骨转移类器官和乳腺癌肺转移类器官。 ② 复杂肿瘤类器官的构建 在新鲜肿瘤细胞经体外3D培养的基础上，通过生物医学工程手段构建包含多种细胞和组分的微生理系统，实现对肿瘤实体、免疫微环境和血管化的多角度模拟。 ③ 高通量药物筛选与评价平台 利用本项目搭建的药物评价平台，模拟真实的药物测试环境，可以进行不同类型肿瘤药物的敏感性检测。本项目组开发的第一代基础款的肿瘤骨转移和肺转移类器官培养系统，初步实现了复杂肿瘤类器官的批量化构建。在特异性生物标志物的检测上与临床样品的相似度可高达80%以上，使用本产品可在体外完整重现癌细胞转移的全过程。 【竞争优势】 本项目组开发的肿瘤类器官，旨在实现癌症转移微环境的体外有效模拟，为抗肿瘤药物的个性化筛选提供廉价有效的新方法。凭借“用户友好、价格亲民、存储方便”三大优势（图2），更便于在科研院所、医院、制药企业推广普及。 【资质荣誉】 湖北省博士后创新创业大赛优胜奖（2023）； 第九届“求是杯”大学生课外学术科技作品竞赛三等奖（2023）； 第四届医学3D打印技术与临床应用全国创新大赛一等奖（2022）； 华中科技大学第十二届“求是杯”大学生创业计划竞赛优秀奖（2022）。 【发展规划】 ① 初期 定点选择高校、研究所、医院和制药企业，向从事癌症研究和药物筛选评价的一线研发人员提供免费的试用产品，旨在将“取代动物实验”的新型类器官产品的理念进行有效渗透，同时收集研究人员使用产品后的反馈意见。 ② 发展期 经过初期的产品使用和意见反馈，对产品进行优化调整，形成行业咨询报告；积极推动“基于肿瘤转移类器官的精准用药评价平台”的商标专利和相关生产工艺的知识产权获取的进程；启动融资和生产扩大化。 ③ 壮大期 利用该产品“价格低”、“货期短”、“使用方便”等优势，形成能够与进口Matrigel、Transwell等产品对峙的半壁江山；进行多轮融资，为上市做准备。 ④ 成熟期 一方面将“骨转移和肺转移类器官药物评价平台”发展成国内从事癌症转移研究必备的明星产品，另一方面根据用户需求打造个性化定制方案，实现“基础研究+临床试验+市场推广+用户反馈”全流程服务；完成公司上市。 【专家介绍】 刘熙秋副教授，华中科技大学同济医学院药学院副教授，研究方向为体外疾病模型的构建。华中科技大学海外引进人才、湖北省回国科技人员创业促进会成员、欧洲癌症研究协会大使、中国生物医学工程学会高级会员、广东省精准医学应用学会类器官和器官芯片分会委员。2007年和2012年于中国科学技术大学取得生命科学学士和生物材料博士学位，2012-2016年任法国国家科学院研究员。以第一作者或通讯作者发表高水平SCI论文20余篇，其中包括Advanced Materials, Biomaterials,  Journal of Controlled Release等国际一流期刊，出版英文专著1部。近5年主持国家自然科学基金2项、湖北省自然科学基金2项、华中科技大学校级基金2项，授权专利2项。担任英文期刊《Materials Today Bio》和《Acta Materia Medica》编委、广东省科技咨询专家库候选专家、中国深圳创新创业大赛评委等职务。曾获中国科学院院长奖、2021湖北省科学技术进步一等奖、第三届“花果山英才”创新创业大赛二等奖等荣誉。

基于人工智能的新方法、新技术，项目核心产品为面向多脏器多功能恶性肿瘤介入机器人系统和与之配套的放射治疗计划系统。 一、项目进展 已注册公司运营 二、企业信息 企业名称 南京恒乐医疗机器人有限公司 企业法人 陆建 注册时间 2020.6.1 注册所在省市 江苏省南京市 组织机构代码 91320102MA21LKJQ4K 经营范围 许可项目：第三类底料器械经营；货物进出口；进出口代理；技术进出口（依法须经批准的项目，经相关部门批准后方可开展经营活动，具体经营项目以审批结果为准）一般项目：智能机器人的研发；服务消费机器人销售；第二类医疗器械销售；第一类医疗器械销售；软件开发；技术服务、技术开发、技术咨询、技术交流、技术推广；人工智能理论与算法软件开发；智能机器人销售（除依法须经批准的项目外，凭营业执照依法自主开展经营活动） 企业地址 江苏省南京市玄武区长江后街6号 获投资情况 获2000万天使轮融资；A轮融资进行中 三、负责人及成员 姓名 学院/所学专业 入学/毕业时间 徐易 医学院/临床医学 2016.09/2021.06 蒋扬 上海交通大学/临床医学 2021.09/2026. 06 鲍珂盈 经济管理学院/金融学 2017.09/2021.06 秦小桅 西安交通大学管理学院/会计学（MPAcc） 2017.09/2021.06 林晓锋 东京大学/Bioengineering 2021.10/2024.9 苏俊杰 机械工程学院/机械制造及自动化 2019.09/2022.06 陈嵘 医学院/临床医学5+3一体化 2018.09/2023.06 江玲 北京航空航天大学/模式识别与智能系统 2019.9/2022.1 张弘毅 医学院/影像医学与核医学 2018.09/2021.06 四、指导教师 姓名 学院/所学专业 职务/职称 研究方向 陆建 医学院/介入放射学 无/主治医师 血管介入 王澄 深圳先进技术研究院/计算机系统架构 无/高级工程师 计算机系统架构 滕皋军 附属中大医院/影像医学与核医学 院长/教授 介入放射学 谢波 医学院/影像医学与核医学 副院长/副研究员 影像医学与核医学 五、项目简介 我们的项目是“2018年国家重大科研仪器研制项目”及“2019国家重点研发计划项目——变革性技术关键科学问题”的产业化孵化。基于人工智能的新方法、新技术，项目核心产品为面向多脏器多功能恶性肿瘤介入机器人系统和与之配套的放射治疗计划系统。该产品有望克服本领域国外同类手术机器人影像导航模式单一、应用场景局限、机器人系统智能化不足、缺乏手术风险防范机制等局限。本项目从放射剂量的监控与优化、自动化封装和植入机器人等方面入手，为难以手术的腔道恶性肿瘤、实体恶性肿瘤等提供高效治疗的新途径、新疗法。产品能够极大程度减少患者和医生术中辐射量，减少治疗相关并发症。同时，公司产品将全面实现手术医生无辐射、放射剂量精确计算、精准穿刺，成为介入内放疗技术的新一代领航产品。 产品目前已经完成了技术定型和临床前实验，正在提交型检，有望在2025年上市。近年来，在中国科学院滕皋军院士的带领下，项目团队成员开拓创新。不断进行产品的性能完善以契合临床诊治需求，同时也开拓了消融、活检、血管手术机器人的研发布局。近年来，我们的项目已经斩获了2020第六届中国国际“互联网+”大学生创新创业大赛全国金奖等荣誉，受到中央政治局委员、国务院副总理孙春兰等高度评价。

2020年2月10，中南大学湘雅公共卫生学院李广迪博士与比利时鲁汶大学的 Erik De Clercq教授联合在Nature reviews drug discovery杂志发表了关于新冠病毒（2019-nCoV）的最新研究，研究题为Therapeutic options for the 2019 novel coronavirus (2019-nCoV)。该研究基于当前现实的需求，特别是结合目前已批准的一些抗病毒药物以及SARS和MERS的治疗，主要讨论了2019-nCoV的药物开发和潜在治疗选择，对当前抗新冠病毒的治疗和药物开发具有重要的知道意义。

清华大学药学院和GHDDI将充分发挥扎实的疾病和药学基础研究，先进的药物研发能力、平台设施以及国际顶尖资源等优势，除在内部积极投入针对新型冠状病毒的药物研发以外，将采取以下初步举措，免费高效地开放给全社会科研人员，共同加速新型冠状病毒药物研发。初步举措包含：1.GHDDI高通量药物筛选平台和多个化合物分子库面向外部研究机构和科研人员开放，旨在共同开展基于不同靶点或表型的药物筛选。2.开放GHDDI计算化学和药物虚拟筛选平台。3.运用GHDDI人工智能药物研发和大数据平台，针对SARS/MERS等冠状病毒的历史药物研发进行数据挖掘与集成，开放相关临前和临床数据资源，以及针对新型冠状病毒“老药新用（drug repurposing）”预测结果，并跟进新型冠状病毒最新科研动态，实时向科学界和公众公布，为新型冠状病毒科学研究提供重要数据支撑。4.协同药物研发服务公司，提供小分子化学合成、药物设计、药物化学、药代动力学、靶点蛋白生产/生物物理实验/结构生物学等多项服务。5.为相关研发人员提供疾病生物学、药学、药物研发的专业答疑和技术咨询。

利用结构生物学和生物信息学手段设计融合蛋白的构建方式，通过生物制备获得融合蛋白，结合生物反应器工程技术和生物过程智能控制技术，建立大规模制备融合蛋白的工艺，实现长效药物蛋白的生产和临床应用。其中长效多肽/蛋白类药物的发酵水平达 1g/L,纯化得率达 20%,体内半衰期较第一代基因工程药物提高 30 倍以上。 

世界上还没有这类产品上市或进入临床研究。本项目技术具有完全的我国知识产权，有关技术与工艺正准备申请国家发明专利。 与国内外现有的抗癌药物相比，靶向性纳米与微球抗癌药物具有以下的优点： （1）毒性低。本产品在体内具有较低的渗透压与毒性，特别是能在肿瘤部位选择性地释药，特异性地杀死癌细胞同时又不损伤正常细胞，有效地降低药物的毒副作用，其毒性比临床应用的抗癌药物至少低2倍。 （2）具有肿瘤靶向性与专一选择性。小鼠体内药物分布实验表明，靶向性纳米与微球抗癌药物能与肿瘤细胞特异性结合和内化，主动地改变在体内的自然分布，导向并富集至肿瘤组织或细胞内，可被肿瘤摄取，在体内显示特异性分布，在靶肿瘤中的浓度较高，选择性杀伤癌细胞，从而实现靶向给药。 （3）疗效好，抗癌活性高。靶向性高分子抗癌药物具有良好的控制释放性能，且在释药过程中能较好地维持有效血药浓度，特别是能在肿瘤部位选择性地释药，特异性地杀死癌细胞同时又不损伤正常细胞，能有效地诱导人体肝癌等细胞（Bel-7204）凋亡。其抗癌活性至少是临床应用抗癌药物的4倍。 （4）疗效时间长。临床应用的抗癌药物在体内最多只能维持30分钟，而靶向性高分子抗癌药物可富集于肿瘤组织或细胞内，在肿瘤（如人体肝癌Bel-7204等细胞）具有较长的停留时间，便于长时间选择性杀伤癌细胞，从而实现靶向给药。而且疗效时间长短，可以随意调节控制。 （5）用药量小。靶向性高分子抗癌药物具有良好的控制释放性能，极大提高药物的生物利用率，而且对药物具有很好的保护功能，减少药物在体内被破坏。与临床应用的抗癌药物相比，其给药剂量至少可以减少2倍。 （6）不需要频繁服药，可以减少病人的痛苦。 （7）具有完全的我国知识产权，有关技术与工艺正准备申请国家发明专利。 目前已经完成了靶向性高分子抗癌药物实验室小试研制、制备工艺优化与体内外动物实验。将进行中试研究，生产足够的产品，重新进行正式的结构表征，并邀请有权限的专业医院进行临床前体内外动物实验，收集整理充足的药物数据，准备申请进入临床试验。

成果与项目的背景及主要用途：创新药物高效设计与筛选(Computer-Aided Innovative Drug Development， CAIDD)技术是集计算化学，药物化学及结构生物学为一体的靶向药物创新平台。 CAIDD 利用先进的计算机辅助药物设计技术从分子水平上确立和发现创新药物 的生物靶点，阐明药物吸收及传递的机理，并通过构建生物靶点的三维结构模型， 高效设计和筛选靶向型创新药物。 CAIDD 技术是生物医药领域创新药物研发的核心技术。主要应用于高效设 计和筛选靶向性小分子药物，蛋白及抗体药物，有效缩短从先导药物发现到药物 开发上市的整个过程。 技术原理与工艺流程简介： 利用先进的计算机辅助药物设计技术从分子水平上模拟和研究药物吸收和 药物传递的机理，发现和确立新的生物靶点，分析药物分子的三维构效相关，针 对取得的药效团模型和药物相互作用模式进行靶向药物的合理设计和高效筛选 最终实现靶向型新药的创制和高效药物传递。 靶点发现→药物设计→化学合成→药理验证→结构生物学 技术水平及专利与获奖情况： 基于有机化学方法论的药物数据库包含 351 亿个化合物，拥有世界最大的先 导药物虚拟数据库 技术应用： 1、靶向型一类新药先导化合物的高效设计与筛选 利用 CAIDD 技术开展或参与企业创新药物先导化合物的快速设计与发现。 针对企业研究方向和课题需要，在课题立项及创新药物研发源头为企业提供最先 进的技术服务。 2、靶向型换代产品快速开发 利用 CAIDD 技术提高现有上市药物的靶向性，生物利用度，降低药物毒副 作用，从本质上提高企业已上市药物的临床应用价值，帮助企业快速开发具有自 主知识产权的新一代靶向型替代产品，延续企业产品生命力和企业竞争力。 应用领域：医药领域。 应用领域举例：1、现代化靶向型中药开发 CAIDD 技术利用针对多种生物靶点的药物传递技术，结合 Dendrimer 药物 包接及靶向诱导技术的应用为企业开发具有自主知识产权的中药靶向新制剂与 新剂型，从本质上实现中药的靶向传递和现代化。 2、蛋白质欧联药物开发 利用抗体对生物靶点的特异性识别特征，CAIDD 技术帮助企业实现蛋白欧 联型靶向药物的快速开发，取得一类新药自主知识产权。 3、一类兽药快速研发 CAIDD 平台提供兽药现代化改良服务，通过 CAIDD 靶向化技术改良现有上 市兽药的靶向功能，提高药物生物利用度，水溶性，消除药物异味，为企业创造 具有自主知识产权的一类新药。 应用前景分析及效益预测： 与传统通过规范化的实验手段进行新药开发筛选相比，CAIDD 技术具有节 约成本与时间的显著优势且筛选效果与传统手段媲美。 合作方式及条件：具体面议 1、 提供新型先导化合物→结合企业在研项目在一定时间内为企业提供具有 自主知识产权的新型先导化合物； 2、 参与筛选先导化合物→利用先导药物数据库为企业提供筛选新型先导化 合物的服务； 3、 企业新产品的靶向开发→利用靶向化技术为企业提供具有自主知识产权 的创新新药 4、 企业现有的靶向化换代→利用 CAIDD 技术提高现有药物的靶向性及生 物利用度快速研制换代产品。

一、仿生纳米药物系统的设计构建与应用实例1 二、仿生纳米药物系统的设计构建与应用实例2 本发明公开了一种纳米药物控释体系的制备方法，包括以下步骤：(1)制备纳米级红细胞膜囊泡；(2)制备具有光敏性的载药氧化石墨烯；(3)制备靶向分子；(4)制备纳米药物控释体系。本发明通过红细胞囊泡的包埋可避免纳米载体被体内某些蛋白包被形成所谓的“蛋白冠”，保证靶向分子的活性；其次红细胞囊膜泡为人体内存在的生物相容性好，无毒副作用，不会引起排异反应；再次红细胞的包埋囊泡可有效降低氧化石墨烯的表面自由能，增加纳米药物控释体系的分散性；而且在氧化石墨烯上吸附了光敏剂吲哚菁绿，可结合光热治疗，进一步增强了纳米药物控释体系的抗肿瘤效果。

现有的大多数口服降糖药并不能很好的控制血糖浓度，相反，长期服用还会产生抗药性，甚至于产生低血糖症。所以，研究寻找安全、有效的II型糖尿病治疗药物具有重大的科学意义和巨大的社会经济价值。 二肽基肽酶IV（dipeptidyl peptidase IV，DPP-IV）是治疗II型糖尿病的新靶标，其抑制剂显示出良好的治疗效果和较小的副作用，是最具前景的II型糖尿病治疗药物。 本项目综合运用分子动力学模拟、计算机辅助药物设计、化学合成、药理学等方法，经过“设计－合成/修饰－测试”的多次循环，开发了一系列结构新颖的DPP-IV抑制剂。该类抑制剂活性达到μM级，能有效抑制二肽基肽酶IV，可以作为药物先导化合物，用于制备糖尿病治 疗药物，为广大糖尿病患者带来福音，也向开发我国具有自主知识产权的抗II型糖尿病药物迈进了一步。

药物作用潜在靶标的识别对于早期药物分子的研发、安全性评价和老药新用等领域都有着非常重要的意义，但是受制于通量、精度和费用的影响，实验手段的应用难以广泛开展。作为一种快速而低成本的手段，计算机辅助的靶标识别算法的开发正在受到越来越多的重视，发展快速、精确的靶标识别预测方法对于靶向性药物开发、药物—靶标相互作用网络图谱的构建和 小分子调控网络的分析都具有十分重要的意义。 本项目主要是综合利用化学信息学和生物信息学技术，整合现有药物及其作用途径和调控网络的信息，构建药物效应图谱。包括药物及具有生物活性数据库的建立；药物靶标及调控网络信息数据库的建立、整合及注释；药物作用靶标和调控网络预测分析方法和技术的发展；建立了一个技术先进、具有自主知识产权的集成药物设计、化学信息、靶标预测、药物调控通路信息的药物信息服务平台系统。