神经调控疗法——神经电刺激市场初研

随着更多适应症的开发,以及无创型电刺激技术的进步,神经电刺激必然还有相当广阔的未来。
2019-10-11 16:43 · 投资界综合     
   

本文作者创璟资本投资部,创璟资本成立于2016年,隶属于中恒星光投资集团,集团旗下共管理了5支人民币基金,目前资产规模35亿人民币。创璟资本专注于投资早期及成长期的创业公司,重点投资领域包含智能制造、半导体、光电、信息技术、云计算等高科技领域,投资案例包括大疆创新、鲲游光电、DaoCloud等知名企业。

神经电刺激属于神经调控疗法的一种,利用植入或非植入式设备来影响人体神经系统状态,如兴奋、抑制或调节神经元及神经网络活动,进而达到治疗的目的。早在20世纪初期,科学家就发现对人体特定部位施加低频电流能够影响生理状态,随着对人体神经生理的研究日益透彻,至20世纪末、21世纪初涌现了大量的神经电刺激应用,包括对帕金森症、肌张力障碍、特发性震颤、癫痫、尿失禁等的治疗。截止至今,神经电刺激已经成为重要的治疗手段,全球近百万病患从中获益,美敦力更将神经电刺激称作慢性病治疗的未来,大量应用正在如火如荼的开发当中。而中国市场虽然起步晚,但发展迅速,临床上已经有数万实际案例,更有多个优质的初创公司、国产产品出现。本文将介绍电刺激领域的应用概况、技术发展及相关市场情况。

一、神经电刺激的应用

目前主流的神经电刺激手段以植入式为主,即通过在特定部位植入电极,利用电脉冲对靶点进行刺激来改善患者症状。与外科手术类似,神经电刺激也需要选择病灶或靶点进行治疗。根据刺激的部位不同,可分为深部脑刺激(Deep Brain Stimulation,DBS)、迷走神经刺激(VagusNerve Stimulation,VNS)、脊髓刺激(Spinal Cord Stimulation,SCS)、骶神经刺激(Sacral Nerve Stimulation,SNS)、周围神经刺激(Peripheral Nerve Stimulation,PNS)等。

  1. 深部脑刺激(DBS)

DBS指将电极植入大脑深部,通过调控其发射的电脉冲影响疾病相关脑区的功能及神经网络传导,是当前最为主流的神经电刺激手段。其主要被应用于帕金森症、肌张力障碍、抑郁症、强迫症等。

帕金森症

帕金森症是一种神经系统变性疾病,主要表现为静止性震颤、运动迟缓、肌强直和姿势步态障碍等症状。根据流行病学数据,中国帕金森症患病率在55岁以上人群中为1%,65岁以上人群为1.7%,年龄越大患病风险越高。在国际上,DBS已经基本取代Gpi毁损术或Vim毁损术用来治疗帕金森症及特发性震颤,成为治疗PD患者的首选方法。

肌张力障碍

肌张力障碍是以持续肌肉收缩、频繁扭转、重复动作以及异常姿势为特征的综合征,其在所有运动障碍疾病中发病率仅次于帕金森症。有报告指出,国内相关患者约3-10万人,且呈现较强的遗传性。目前,经过长期临床证实DBS能够有效改善原发性肌张力失常,是除药物治疗外的重要辅助治疗手段,但在继发性肌张力障碍上还难以界定疗效。

抑郁症、强迫症、抽动秽语综合症

近年来DBS被发现了在精神障碍或心理疾病上也同样有非常好的治疗效果,抑郁症、强迫症、抽动秽语综合症是最主要的应用,此外还在药物、酒精依赖症状治疗上也有不俗的表现。

除此之外,随着大脑更多机制的探明,越来越多的靶点正在等待开发当中。例如针对大脑食欲中心进行刺激,能够抑制食欲、减轻体重;或通过刺激多个部位来促进脑卒中康复甚至唤醒植物人,都成为DBS未来发展的目标。

2.迷走神经刺激(VNS)

迷走神经起于脑疑核,穿出脑干后广泛分布于颈、胸、腹等部位,支配呼吸、消化两大系统绝大部分器官及心脏的感觉、运动和腺体的分泌。VNS系统一般植入在前胸部位,通过对迷走神经进行电刺激,再将信号传递到脑部,进而调节脑功能。

VNS最常见于癫痫的治疗中,特别是针对那些药物难治性的患者。癫痫是一种慢性脑部疾病,以脑部神经元过度放电所致的中枢神经系统功能失常为特征。根据数据统计,我国有900万癫痫患者,约20%-30%无法通过药物进行控制,需要外科手术或者VNS进行治疗。目前对于VNS治疗癫痫的机制尚未完全明确,最常见的推断指出VNS直接或间接抑制了脑内某些电线回路的放大作用,从而抑制癫痫发作。

并且,由于迷走神经在人体内的广泛分布,使其有更加广泛的应用方向,例如已经获得批准的肥胖治疗,以及正在开发当中的心衰、耳鸣、哮喘等治疗也是研究热点。更有趣的是,美国Feinstein医学研究所发现,通过刺激迷走神经能够重建大脑炎症抑制信号系统,从而有望实现类风湿关节炎、克罗恩病等炎症的治疗。

3.脊髓刺激(SCS)

脊髓是人体痛觉信号处理的初级中枢,通过位于脊髓后角的神经元进行传递。SCS即是通过干预疼痛传递信号进而缓解疼痛,但目前尚不清楚是由于电刺激切断痛觉传导,还是提高疼痛阈值,或是激活了人体某种移植疼痛的机制所致。虽然原理上不清楚,但SCS对疼痛的缓解已经得到了长期临床证明,特别是对神经源性疼痛效果最佳。此外,SCS也被大量应用于顽固性心绞痛的治疗,但同样尚不完全清楚其治疗机理。

4.骶神经刺激(SNS)

骶神经是脊神经的一种,控制着括约肌、盆底肌、膀胱、肠道等,对骶神经进行刺激能够进一步调节膀胱、尿道括约肌、肛门括约肌、盆底肌的功能,从而实现治疗尿失禁、尿储留、尿频尿急、大便失禁、便秘等目的。同样的,SNS的机理也并未完全明确,但临床效果还算令人满意。除此之外,就如同VNS能够影响部位炎症状况,SNS也正在探索对膀胱、肠道等部位的炎症治疗。

5.其他

除了上述四大种类的应用外,当前还有大量电刺激靶点正在研究中。例如利用周围神经电刺激(PNS)干扰痛觉,治疗腰背部等位置的顽固性疼痛;利用三叉神经刺激(TNS)治疗难治性抑郁症、癫痫及儿童注意缺乏多动障碍等;对食管进行电刺激治疗胃食管反流;对小肠电刺激治疗糖尿病;对上呼吸道进行刺激治疗阻塞性睡眠暂停症等。可以看见,电刺激已经在逐步成为和药物治疗、外科手术类似的普适性治疗手段,借助对人体神经系统机制的研究,有越来越多潜在的治疗靶点被发现,神经电刺激前景广阔。

二、神经电刺激市场情况

  1. 市场规模

从21世纪初期,神经电刺激进入高速发展阶段,在部分细分应用市场已经成为主流的治疗手段之一。根据Prnewswire& Novation数据统计,2014年全球神经电刺激器械市场规模达到49亿美金,应用方向以DBS、SCS、VNS、SNS为主。而根据Grandview research数据,美国神经电刺激市场在2016年达到22亿美金,同比增长9%,仍处于上升阶段。

神经调控疗法——神经电刺激市场初研

数据来源:Prnewswire& Novation、创璟资本整理

美国神经电刺激市场规模(单位:十亿美元)

神经调控疗法——神经电刺激市场初研

数据来源:Grandview research、创璟资本整理

2.市场参与者

在神经电刺激领域,药械巨头在近年都非常活跃,例如GSK和Alphabet旗下生命科学公司Verily在2016年成立合资公司Galvani Biolectronics,专注于神经电刺激领域的开发,未来7年将陆续投资超过7亿美元;而强生联合其他投资人通过对CVRx(专注于利用神经电刺激治疗心衰、高血压等)投资超过1亿美金;其他如美敦力、雅培等则是通过投资、收购等形式,不断扩展其在神经电刺激领域的版图。

部分国外已获证的神经电刺激领域公司情况

神经调控疗法——神经电刺激市场初研

数据来源:公开资料、FDA、创璟资本整理

而在国内,近年也涌现出一批专注于神经电刺激领域的创业企业,也有2家公司拿证,但目前专注的领域仍较大程度局限于国外已经成熟的DBS、VNS、SNS、SCS四大应用。

部分国内神经电刺激领域创业公司情况

神经调控疗法——神经电刺激市场初研

数据来源:公开信息、公司官网、创璟资本整理

三、小结

从体量上而言,当前神经电刺激市场规模尚小,特别是中国市场预估只有约数亿人民币的规模,这其中有4大制约市场发展的原因。

首先,人体神经系统的机制尚未完全厘清,即使是在应用最成熟的帕金森症、癫痫、慢性疼痛的治疗上,也多是实践领先于理论,副作用无法明确,使得医生在选择神经电刺激疗法上更加谨慎。其次,当前有明确疗效的神经电刺激手段都需要通过侵入性手段在人体植入小型设备,特别是DBS需要将电极植入脑内,手术难度大,能够掌握的医生较少。同时,手术存在风险,也使一部分患者在选择上存在顾虑。第三,当前神经电刺激设备尚未完善,设备寿命受限于电力,在5-7年后需要更换电池。并且,作为精密电子仪器,有可能受到外界干扰影响设备正常运转,存在风险,对患者正常生活或者其他疾病的治疗形成限制。最后,当前神经电刺激系统大多昂贵,且在中国并无医保覆盖,就其主要治疗的慢性病目标而言,患者付费意愿不够强烈。

因此,当前神经电刺激当前更多只能作为辅助手段,更适用于传统药物、手术治疗难以解决的长尾病患。但是,随着更多适应症的开发,以及无创型电刺激技术的进步,神经电刺激必然还有相当广阔的未来。


参考文献:

  1. 袁媛, 姜长青, 陈玥, et al. 神经调控技术的发展与展望[J]. 生命科学仪器, 2018, 16(Z1):22-30+72.
  2. 廖远航成人癫痫的原因及治疗疗效分析[J]内蒙古中医药2013,32(15)
  3. 苏文君, 曹志永, 蒋春雷. 抑郁症的炎症机制及诊疗新策略[C]// 庆祝中国生理学会生理学报创刊90周年. cnki, 2017:199-206.
  4. 神经病理性疼痛诊疗专家组. 神经病理性疼痛诊疗专家共识[J]. 中国疼痛医学杂志, 2013, 19(12):705-710.
  5. 刘晓琳, 王金武, 戴尅戎. 神经肌肉电刺激治疗周围神经损伤的研究进展[J]. 中国修复重建外科杂志, 2010(5):622-627.
  6. FammK, LittB, Tracey K J, et al. Drug discovery: a jump-start for electroceuticals.[J]. Nature, 2013, 496(7444):159-61.