编者按：

微生物组的快速发展离不开二代测序技术，肿瘤的突破与类器官紧密关联，解密组学大数据与计算机科学的进步息息相关。无疑，学科交叉融合已经成为当前生命领域发展的趋势。交叉融合对于抢占科技竞争和产业竞争的制高点，具有重要的意义。

今天，我们共同关注生物领域的交叉融合，特别编译发表在 israel21c 杂志上关于生物融合（Bio-convergence）的文章。该文探讨了创新国家以色列对生物融合的态度，并介绍了几家生物融合领域的公司。

在 3D 打印的肿瘤细胞上测试新的抗癌药物。分析肠道微生物组以确定克罗恩病的最佳药物。识别基因，让药物“关闭”癌细胞。

这些只是生物学、物理学、计算机科学、数学、工程学、材料科学和纳米技术的一部分融合成果，这些技术的融合构成了一个新的领域——生物融合（Bio-convergence）。

以色列创新管理局（Israel Innovation Authority，IIA）押注生物融合将是创业型国家的下一个重要事件。

2020 年 1 月，IIA 宣布将向生物融合相关的技术公司投资约 3000 万美元。2020 年 7 月，IIA 增加了一项 400 万美元的新预算，以呼吁生物融合领域的学术界和产业界提出研发建议。

2020 年 8 月，IIA 第三次提出呼吁生物融合的提案，这一次是针对以色列和韩国公司的合作，这项提案带来了 416 万美元的预算，并提供高达研发费用 50%的补助。

然而，推动生物融合领域的发展对于 IIA 来说，其实并不符合其一贯的作风。

“我们通常采取‘自下而上’的方式，很少干预，也很少选择特定的技术领域进行战略投资，”国际投资协会创业部门副总裁 Anya Eldan 说，“过去是网络和金融科技，现在我们已经确定生物融合是以色列经济的下一个增长引擎。”

用传统的方法开发抗病药物需要花费几十年的时间和数十亿美元，而制药的新时代将看到来自多个学科的研究人员一起工作。

Anya Eldan 解释说:“当我们开始寻找下一个增长引擎时，我们意识到没有一家大型制药公司在生物融合方面进行投资。他们正在研究生物学，但他们不确定应该如何接近它。”

然而，以色列是一个小国，每个人都认识彼此，这使得组建多学科团队相对容易。

Anya Eldan 说，在更民间的层面上，以色列周五晚上的大型安息日晚餐促进了合作。“人们必须找到话题来谈论。所以，一名医生在餐桌上提到，他有一个病人没有解决方案，家里的工程师说，‘不应该这样，’于是一家初创公司就诞生了。”

这一趋势可能对全球医疗系统危机产生重大影响。甚至在 COVID-19 发生之前，全球卫生支出就预计将在 2022 年达到 10 万亿美元。美国有一半人口患有慢性疾病，约占医疗保健服务总支出的 85%。

Ronit Satchi Fainaro（最左）和她在特拉维夫大学的多学科实验室团队

IIA 已经确定了大约在生物融合领域工作的 80 家公司。大部分的技术都隐藏在以色列的学术中心。

Ronit Satchi Fainaro 就是一个很好的例子。

Satchi Fainaro 被以色列商业出版物 Globes 评为 2019 年年度女性，她领导着一个由特拉维夫大学生理和药理学学系的 30 人参与的癌症研究和纳米医学实验室。

Satchi Fainaro 的实验室成员包括生物学、化学、医学工程、生物信息学的研究人员，“甚至还有一名建筑系的学生，”她说，“我们生活在后基因组时代，所以计算机科学有很大的发展空间。”

Satchi Fainaro 的实验室开发了一种使用核磁共振成像技术 3D 打印癌性脑肿瘤的方法。

“我们进行图像分析，并将其转换成 3D 打印机可以读取的文件。然后我们制作一个 3D 打印肿瘤，就像是肿瘤的‘迷你版’。”她说，就像是电影《王牌大贱谍》中 Mike Myers 的角色。

（编者注：在电影《王牌大贱谍》中，Mike Myers 分饰两个角色，一个是“邪恶博士”，一个是屡屡打败邪恶博士的杰出特工奥斯汀。）

Satchi Fainaro 的实验室制造了不止一个而是多达 20 个微型肿瘤，然后将它们连接到一套管道和泵上，输送模拟的血液。最重要的是，这套系统还能够输送化疗药或其他癌症治疗药物，这使得医生可以在真实肿瘤的完美复制品上测试药物。

Satchi Fainaro 还在研究一种针对黑色素瘤的纳米级免疫治疗疫苗和一类抵抗 COVID-19 的免疫调节反应。

Jonathan Solomon 和 Assaf Oron 分别是以色列另一家生物融合先锋公司 BiomX 的首席执行官和首席业务开发官。

BiomX 正在研究一种治疗克罗恩病和其他炎症性肠道疾病的方法，通过对患者微生物组中的细菌进行测序，然后使用噬菌体对导致症状的细菌进行精准打击。

BiomX 的技术是基于这样一种假设，即这些疾病是由微生物组驱动的，“特定的细菌似乎具有促炎和抗生素耐药性的特征。” Solomon 表示。

生物融合技术可以确保病人获得正确的噬菌体。而噬菌体是一种侵染细菌的病毒，它只杀死致病的微生物。

“抗生素是一种没有选择性的杀手，”Solomon 说，“它会杀死有害和有益的细菌，在许多情况下，还会导致细菌发展成为耐药性细菌。而噬菌体非常精确，没有副作用。”

除了炎症性肠病，痤疮和肝脏疾病是下一个被列入BiomX 名单的疾病，甚至癌症也是其可能的目标。

BiomX 的技术最初是由雷霍沃特的魏茨曼研究所开发和授权的。目前，该公司已有 100 名员工，并已在美国上市。

除了 BiomX 公司，还有 Pangea 公司，它在生物融合领域的研究是“合成致死（synthetic lethality）”。

（编者注：合成致死是指两个非致死基因同时失活导致细胞死亡的现象。）

“这是一个非常简单的概念，却有一个令人困惑的名字。”该公司的首席技术官 Tuvik Beker 表示。

其基本思想是基因经常成对作用。如果一个基因在肿瘤中特异性失活，识别并关闭该基因的伴侣基因就可以选择性地杀死恶性细胞。例如，基因可能由于突变或异常表达而被“关闭”。

为了实现这一目的，Pangea 公司引入了计算元素。

如果人类基因组中有 2 万个基因，“通过简单的数学计算就可以知道，这意味着大约有 4 亿种基因对组合，”Beker 解释说，“测试所有这些基因对的合成致命性非常具有挑战性。”

因此，大多数公司将自己限制在几百个他们知道对癌症很重要的基因上。相比之下，Pangea 公司寻找的是“容易受到间接伤害的成对基因，而不仅仅是驱动肿瘤的基因”，Beker 说。

这家总部位于特拉维夫的公司希望最早在 2021 年开始商业化服务，重点是提供个性化的治疗建议。

原文链接：https://www.israel21c.org/whats-the-next-big-thing-from-israel-bio-convergence/

作者｜Brian Blum

编译｜Jack Chen

审校｜617

编辑｜晴晴大人