北京基爾比生物科技公司——Kirkstall Quasi-Vivo串聯(lián)類器官芯片系統(tǒng)

1. “自動(dòng)駕駛”實(shí)驗(yàn)室（Self-driving Labs）

- 核心功能：AI驅(qū)動(dòng)的機(jī)器人實(shí)驗(yàn)室網(wǎng)絡(luò)，自動(dòng)化完成材料合成、測(cè)試與優(yōu)化。

- 成果：發(fā)現(xiàn)21種高性能有機(jī)激光材料（2017年僅10種）。

- 最新進(jìn)展：ORGANA系統(tǒng)支持自然語言指令控制實(shí)驗(yàn)流程。

- 意義：提升科研效率10-100倍，應(yīng)對(duì)氣候變化等全球挑戰(zhàn)。

2. CAR-T細(xì)胞療法新突破

- 現(xiàn)狀：已用于治療血液癌癥（白血病、淋巴瘤等），50%以上患者緩解。

- 新方向：

- 實(shí)體瘤：針對(duì)腦瘤、胃腸癌的CAR-T細(xì)胞初步見效。

- 自身免疫病：如紅斑狼瘡，20余例患者停藥后長(zhǎng)期緩解。

- 挑戰(zhàn)：成本高、治療過程復(fù)雜。

3. 生物修復(fù)技術(shù)（Bioremediation）

- 應(yīng)用：利用微生物降解塑料（如微塑料）和有毒化學(xué)物質(zhì)（如PFAS）。

- 創(chuàng)新：

- 細(xì)菌生物膜增強(qiáng)塑料降解效率。

- 真菌-植物纖維系統(tǒng)（RAPIMER）處理廢水中的“化學(xué)品”。

- 瓶頸：轉(zhuǎn)基因微生物的監(jiān)管與公眾接受度。

4. 生物學(xué)基礎(chǔ)模型（Foundation Models for Biology）

- 定義：類似ChatGPT的AI模型，但訓(xùn)練數(shù)據(jù)為基因組、細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組等生物大數(shù)據(jù)。

- 成果：

- scGPT模型：分析3300萬人類單細(xì)胞數(shù)據(jù)，預(yù)測(cè)基因突變影響。

- “虛擬細(xì)胞”計(jì)劃：整合多層生物數(shù)據(jù)，模擬完整細(xì)胞活動(dòng)。

- 應(yīng)用：藥物研發(fā)、疾病機(jī)制研究、合成生物學(xué)。

5. 可持續(xù)城市降溫技術(shù)

- 問題：城市熱島效應(yīng)使局部升溫5-10°C，年經(jīng)濟(jì)損失達(dá)4500億美元。

- 解決方案：

- 超冷材料：反射陽光并輻射熱量至太空，成本僅比傳統(tǒng)材料高10%。

- 固態(tài)空調(diào)：基于“彈性熱效應(yīng)”的無氟制冷系統(tǒng)，實(shí)驗(yàn)室降溫超20°C。

- 目標(biāo)：減少空調(diào)能耗和溫室氣體排放。

6. 單細(xì)胞微生物組分析

- 難點(diǎn)：微生物細(xì)胞壁難裂解，DNA/RNA量少。

- 突破：

- MATQ-seq：高通量分析單細(xì)菌基因表達(dá)。

- DoTA-seq：微滴捕獲單細(xì)胞并測(cè)序基因組特定位點(diǎn)。

- 應(yīng)用：研究腸道菌群耐藥性、環(huán)境適應(yīng)機(jī)制。

7. 光子計(jì)算（Photonic Computing for AI）

- 優(yōu)勢(shì)：光速并行計(jì)算，能耗遠(yuǎn)低于電子芯片。

- 進(jìn)展：

- Taichi芯片：效率比英偉達(dá)GPU高100倍。

- Wuji系統(tǒng)：支持大語言模型，適用于無人機(jī)、機(jī)器人等邊緣設(shè)備。

- 挑戰(zhàn)：需重構(gòu)硬件架構(gòu)，目前僅適用于特定任務(wù)。

總 結(jié) 與 展 望

上述技術(shù)聚焦AI自動(dòng)化、生物醫(yī)學(xué)、環(huán)境可持續(xù)性三大領(lǐng)域，旨在解決氣候變化、疾病治療、污染治理等全球性難題。

Nature 聚焦的七項(xiàng)技術(shù)其底層邏輯——“以人工智能和自動(dòng)化手段加速?gòu)?fù)雜生物系統(tǒng)的研究”——與Kirkstall類器官-串聯(lián)器官芯片平臺(tái)高度互補(bǔ)。

Kirkstall Quasi-Vivo串聯(lián)類器官芯片系統(tǒng)已經(jīng)能模擬多器官通訊，若以AI算法實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)流速、剪切力、藥物濃度，并連續(xù)采集分泌組、阻抗、成像等多模態(tài)數(shù)據(jù)；系統(tǒng)根據(jù)即時(shí)反饋?zhàn)詣?dòng)規(guī)劃后續(xù)刺激，實(shí)現(xiàn)“培養(yǎng)-干預(yù)-分析”的閉環(huán)優(yōu)化，顯著縮短實(shí)驗(yàn)周期。

另一方面，“虛擬細(xì)胞”級(jí)別的生物學(xué)基礎(chǔ)模型可先用公開單細(xì)胞及類器官轉(zhuǎn)錄組、蛋白組進(jìn)行預(yù)訓(xùn)練，再把Kirkstall Quasi-Vivo串聯(lián)類器官芯片系統(tǒng)平臺(tái)產(chǎn)生的動(dòng)態(tài)多器官數(shù)據(jù)作為微調(diào)語料，最終構(gòu)建“虛擬患者”數(shù)字孿生。該模型可提前預(yù)測(cè)候選藥物在肝臟類器官中的代謝路徑、在心臟芯片上的毒性信號(hào)，甚至在腎臟模塊的清除動(dòng)力學(xué)，從而指導(dǎo)實(shí)驗(yàn)人員把最有希望的劑量窗口直接搬到串聯(lián)芯片中驗(yàn)證，形成干濕閉環(huán)。

如此，Kirkstall類器官-串聯(lián)器官芯片將與Nature 2025七大技術(shù)形成協(xié)同：自動(dòng)化驅(qū)動(dòng)實(shí)驗(yàn)規(guī)模，基礎(chǔ)模型提煉機(jī)制，光子計(jì)算保障實(shí)時(shí)性，綠色溫控降低能耗，最終加速精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)與藥物開發(fā)。

北 京 基 爾 比 生物科技公司主營(yíng)產(chǎn)品：

Kilby 全自動(dòng)3D細(xì)胞培養(yǎng)儀，

Kilby Gravity 微超重力三維細(xì)胞培養(yǎng)系統(tǒng)，

動(dòng)植物3D回轉(zhuǎn)重力環(huán)境模擬系統(tǒng)，隨機(jī)定位儀，

Kilby Bio類器官芯片搖擺灌注儀，

Kirkstall Quasi Vivo 3D類器官仿生多功能培養(yǎng)系統(tǒng)