Ein am STAR-Markt notiertes Unternehmen investiert in Brain-Computer-Interface-Technologien, Weiling Medical sichert sich eine Finanzierung von über 100 Millionen Yuan | Exklusiv von 36Kr

Text von Liu Lingguo und Hu Xiangyun

Redaktion: Hai Ruojing

36Kr hat exklusiv erfahren, dass Weiling Medical, ein Unternehmen für medizinische Gehirn-Computer-Schnittstellen, kürzlich eine Finanzierungsrunde von über 100 Millionen RMB abgeschlossen hat. Diese Runde wurde von Junzhong Capital angeführt, Innotec (688253.SH) fungiert als zentraler industrieller Geldgeber des Fonds. Die eingeworbenen Mittel werden vor allem dazu verwendet, die klinische Validierung der Kernprodukte für implantierbare Gehirn-Computer-Schnittstellen voranzutreiben, den Prozess der Anmeldung zur Registrierung von Medizinprodukten zu beschleunigen, das Aufbau des Produktionssystems zu vervollständigen und das klinische Anwendungsspektrum im Bereich der Reparatur neurologischer Funktionen kontinuierlich auszuweiten. Zuvor hat Weiling Medical bereits Unterstützung von zahlreichen erstklassigen Investmentinstitutionen wie Gaorong Capital, Bio Valley Venture Capital, CDH Investments und Lihe Tech Innovation erhalten.

Weiling Medical wurde 2019 gegründet und ist ein Unternehmen für Gehirn-Computer-Schnittstellen, das von 36Kr kontinuierlich verfolgt wird. „Keine unheilbaren Gehirnerkrankungen in der Welt“ ist ein Satz, der an der Wand des Hauptsitzes von Weiling angebracht ist. Diese Vision, die sich auf die ernsthafte medizinische Versorgung konzentriert, wirkt im derzeit boomenden Wettbewerbsfeld für Gehirn-Computer-Schnittstellen weniger reizvoll als das Konzept der „Mensch-Computer-Interaktion“.

Die Konzentration auf die Behandlung von Gehirnerkrankungen hängt stark mit dem akademischen Lebenslauf und der wissenschaftlichen Ausbildung des Gründers Li Xiaojian zusammen. In den letzten mehr als 20 Jahren hat sich die Forschung von Li Xiaojian stets um die Analyse der Gehirnfunktionen und die Intervention und Behandlung von Gehirnerkrankungen gedreht.

Nach seiner Promotion am Institut für Biophysik der Chinesischen Akademie der Wissenschaften arbeitete Li Xiaojian fast 10 Jahre an der Medizinischen Universität von Georgia und der Feinberg School of Medicine der Northwestern University in den USA. Nach seiner Rückkehr nach China trat er am Shenzhen-Institut für fortgeschrittene Technologien der Chinesischen Akademie der Wissenschaften ein, um die Technologie für Gehirn-Computer-Schnittstellen zu entwickeln. Derzeit ist er gleichzeitig Professor am Forschungszentrum für Hirnforschung und gehirnähnliche Systeme des Großbuchtgebiets Guangdong-Hongkong-Makau der Südlichen Medizinischen Universität und am Zhujiang-Krankenhaus.

Kürzlich hat Li Xiaojian in Fachkreisen für Aufsehen gesorgt, weil er offen und mutig über Investoren gesprochen hat. Seiner Meinung nach hat jeder sein eigenes Verständnis für die Marktaussichten von Gehirn-Computer-Schnittstellen, was nicht verurteilt werden kann. „Einige schätzen das Vorstellungspotenzial der Mensch-Computer-Interaktion, andere konzentrieren sich auf das Potenzial von verbraucherorientierten Anwendungen.“ Aber man muss darauf achten, „nicht nur die ferne Zukunft zu betrachten und die aktuellen Risiken und Schwierigkeiten zu ignorieren“.

Die Gehirn-Computer-Schnittstelle gibt es seit 50 Jahren, aber die eigentliche Förderung der klinischen Forschung läuft erst seit wenigen Jahren. „Erst einmal solide die Szenarien der ernsthaften medizinischen Versorgung gut umsetzen“ und die technischen Grundlagen festigen, ist die bessere Wahl in den Augen von Li Xiaojian.

In dieser Hinsicht ist der praktikable Weg, den er gefunden hat: Da die Schädigung im Gehirn liegt, reparieren wir zuerst das Gehirn. „Patienten mit Gehirnschäden verlieren oft die Kontrolle über ihre Gliedmaßen ganz oder teilweise, weil die Nerven geschädigt sind und die Nervensignale nicht effektiv übertragen werden können. Aber wenn das Gehirn des Patienten normalerweise motorische Absichten erzeugen kann, können wir tatsächlich die geschädigten Nervenbahnen durch die Technologie der Gehirn-Computer-Schnittstelle reparieren und die Umgestaltung des Gehirnnetzwerks erreichen.“

Nach Meinung von Li Xiaojian ist das „Gehirn“ der unerschütterliche Kern der Technologie für Gehirn-Computer-Schnittstellen, während das „Gerät“ dem Gehirn dient. Indem es den Umgestaltungsprozess des Gehirnnetzwerks leitet, kann es nicht nur Gehirnschäden reparieren, sondern auch das Potenzial des Gehirns entdecken und steigern.

Zum Beispiel bringt die Wiedererlangung der Kontrolle über die eigenen Gliedmaßen Patienten, deren motorische Funktionen durch Hirnschlag, Hirntrauma oder andere Gehirnschäden beeinträchtigt sind, einen direkteren Nutzen; bei Patienten mit zu schweren Nervenschäden und geringem Reparaturpotenzial kann ein kooperatives Konzept aus teilweiser Funktionsreparatur und teilweisem Funktionsersatz in Betracht gezogen werden.

Dieses technische System von Weiling Medical, das den gesamten Prozess der Wiederherstellung der Nervenfunktion abdeckt, wird von Li Xiaojian als „zuerst diagnostizieren, dann behandeln, Reparatur und Ersatz in einem“ zusammengefasst. „Weltweit haben mehrere Teams diese „Waffe“ der Gehirn-Computer-Schnittstelle gebaut. Die entscheidende Frage ist jetzt: Wo ist das Ziel?“

Die genaue Diagnose und Behandlung von Gehirnerkrankungen sowie der Schutz und die Reparatur von Gehirnnerven sind die dringendsten klinischen Anforderungen, die er derzeit sieht, und auch der Ausgangspunkt, an dem die Gehirn-Computer-Schnittstelle ihren eindeutigen klinischen Wert unter Beweis stellen kann.

Nerven reparieren,

ein systematisches Projekt zur „Umgestaltung“

„Nerven reparieren“ klingt auf den ersten Blick etwas geheimnisvoll, seine wissenschaftliche Grundlage ist die neuronale Plastizität des Gehirns. Es muss klargestellt werden, dass das hier genannte „Reparieren“ nicht bedeutet, dass abgestorbenes Nervengewebe „wieder zum Leben erweckt“ wird. Stattdessen wird durch die implantierbare Gehirn-Computer-Schnittstelle und das Gehirn-Computer-Training dafür gesorgt, dass die verbliebenen Nervenkreise des Patienten sich neu organisieren und eine funktionelle Kompensation bilden.

Li Xiaojian fasst diesen Prozess als „Netzwerkreorganisation, Umgestaltung der Kreise und Wiederaufbau der Funktionen“ des Nervensystems zusammen: Nach einer Gehirnschädigung reorganisiert sich das ursprüngliche Gehirnnetzwerk. Das Gehirn-Computer-Training kann die kompensatorische Umgestaltung der geschädigten Kreise leiten, bis schließlich die neuen Kreise den Wiederaufbau der ursprünglichen Funktionen realisieren. In diesem Prozess spielt die Gehirn-Computer-Schnittstelle die Rolle eines „Trainers“, und die Neuronen in den Kreisen sind die „Sportler“. Die Gehirn-Computer-Schnittstelle trainiert die verbliebenen Neuronen, die Funktionen der geschädigten Neuronen zu kompensieren und die unterbrochenen Nervenkreise wieder zu verbinden.

Die systematische Fähigkeit von Weiling Medical im Bereich der vollständig implantierbaren Gehirn-Computer-Schnittstellen zeigt sich nicht nur in einem einzelnen Medizinprodukt für eine bestimmte Indikation, sondern erstreckt sich weiter auf eine klinische Plattform für implantierbare Gehirn-Computer-Schnittstellen.

Ihre Hardware besteht aus elektronischen Implantaten, externen Steuergeräten, Nervenstimulatoren und Effektoren wie Exoskeletten, die drahtlos mit Strom versorgt werden und kortikale EEG-Signale übertragen.

Schematische Darstellung der Produktmatrix von Weiling Medical

Unter ihnen ist die flexible dünne kortikale Elektrode der „Fühler“ dieses Systems, der dem Gehirn am nächsten liegt. Laut Angaben ist die flexible Elektrode von Weiling etwa 10 Mikrometer dick, und ein einzelnes Stück erstreckt sich über mehrere Zentimeter Länge und Breite. Die Elektrode liegt auf der Oberfläche der Gehirnrinde, dringt nicht in das Hirngewebe ein und kann die Nervenaktivitäten verschiedener Gehirnregionen in einem großen Bereich erfassen. Li Xiaojian erklärt, dass die technischen Parameter wie Form der Elektrodenplatte, Abstand und Größe der Kontakte sowie Implantationsort und -dauer von den spezifischen klinischen Problemen abhängen, die gelöst werden sollen.

Auf diese Weise bietet die maßgeschneiderte Plattform für Gehirn-Computer-Schnittstellen Raum für flexible Anpassungen bei der Erforschung von Gehirn-Computer-Therapien für verschiedene Indikationen, sodass die Behandlungspläne „je nach Krankheit variieren“ können. „Die Geräte sehen von außen vielleicht ähnlich aus, aber die Zielbereiche der Gehirnkreise, auf die sie ausgerichtet sind, sind unterschiedlich, und die Form der Elektroden ist auch unterschiedlich; auch die Funktionen des Chips sowie die Konfiguration der Erfassungs- und Stimulationskanäle sind nicht gleich“, sagt Li Xiaojian.

Wie bekannt ist, hat das maßgeschneiderte Modell dieses implantierbaren Gehirn-Computer-Schnittstellensystems für die Nervenreparatur von Patienten mit schweren Gehirnschäden die IIT-Forschung (klinische Forschung, die von Forschern initiiert wird) gestartet. Mitte Juni dieses Jahres hat ein Krankenhaus in Guangdong die Implantationsoperation des Implantats für diese Gehirn-Computer-Schnittstelle abgeschlossen.

Li Xiaojian erläutert, dass der betroffene Patient vor anderthalb Jahren durch eine Hirnstammblutung in Koma fiel. Nach der Rettungsoperation erlangte er allmählich das Bewusstsein zurück, aber aufgrund der Hirnstammverletzung entwickelte er das „Locked-in-Syndrom“ und fiel in einen Zustand mit minimalem Bewusstsein. Patienten mit Locked-in-Syndrom werden auch als „wache Gefangene“ beschrieben: Sie sind zwar völlig bei Bewusstsein, aber ihr ganzer Körper ist gelähmt, sie können nicht sprechen oder sich bewegen, nur ihre Augen können sich leicht bewegen. „Vielleicht kann nur eine Gehirn-Computer-Schnittstelle ihm helfen.“

Nach der Implantationsoperation der Gehirn-Computer-Schnittstelle absolvierte der Patient etwa eine Woche lang schwieriges Gehirn-Computer-Training und erlangte den Zustand des wachen „Locked-in-Syndroms“ zurück. Nach vier weiteren Wochen der Behandlung mit der implantierbaren Gehirn-Computer-Schnittstelle hat sich der linke Oberarm des Patienten von dem vollständig gelähmten Zustand so weit erholt, dass er den Unterarm unabhängig heben, das Handgelenk leicht anheben und andere Gesten ausführen sowie leichte kleine Gegenstände greifen kann. In der nächsten Phase wird der Patient voraussichtlich einen Fernbedienungsgriff verwenden können, um in geringem Maße mit der Außenwelt zu interagieren.

„Aus der Perspektive des Nutzens für den Patienten muss man zuerst einen Durchbruch aus dem Locked-in-Zustand schaffen, sodass er einfach mit seinen Familienangehörigen kommunizieren kann. Die Wiederherstellung der Bewegungsfähigkeit einer Hand ist für den Patienten von entscheidendem Nutzen. Auch wenn das Gehirn-Computer-System ausgeschaltet wird, kann er die Hand weiterhin benutzen, weil er sie selbst steuert“, sagt Li Xiaojian.

Der Grund, warum man direkt mit der schwierigen „ortsgebundenen Funktionswiederherstellung des Gehirns“ beginnt, liegt hauptsächlich in der Überlegung: „Wir haben fundierte theoretische Grundlagen und technische Unterstützung. Zuerst überprüfen wir die Sicherheit und Wirksamkeit bei schweren Fällen mit den dringendsten Anforderungen und den schwierigsten Behandlungsbedingungen. Danach werden wir bei Indikationen mit geringeren Schädigungen viel souveräner vorgehen können.“ Insbesondere haben schwerkranke Patienten einen dringenderen Bedarf an neuen Therapien, und aus ethischer Sicht ist es auch leichter, Unterstützung für die Durchführung klinischer Studien zu erhalten.

Aus diesem Grund konzentriert Weiling derzeit seine Ressourcen auf klarere Erkrankungen des zentralen Nervensystems und entsprechende Patientengruppen. Wie bekannt ist plant das Unternehmen, die klinischen Forschungsstudien weiter auszuweiten, um eine breitere Palette von Gehirnerkrankungen abzudecken.

Die Grenzen der Gehirnfunktion erfassen,

Ärzte bei der präzisen Entscheidungsfindung unterstützen

Wenn die Reparatur der Wiederaufbau der Signalwege ist, nachdem die Nerven geschädigt wurden: Gibt es eine Möglichkeit, die Nervenfunktion zu erkennen und zu schützen, bevor sie durch eine Krankheit verloren geht?

Derzeit ist ein weiteres wichtiges Forschungsthema von Weiling Medical „wie man wichtige Gehirnfunktionsbereiche erkennt und schützt, bevor die Nervenfunktion geschädigt wird“. Für diese klinische Anforderung hat das Unternehmen eine Reihe von Produkten für die unterstützende Diagnose zum Schutz der Gehirnfunktion auf den Markt gebracht, die aus flexiblen dünnen kortikalen Elektroden, Hochdurchsatz-Intrakranial-Elektroenzephalographen und intelligenter Dekodierungssoftware besteht.

Unter ihnen kann das flexible dünne kortikale Elektrodenarray auf der Oberfläche der Gehirnrinde des Patienten angebracht werden, um hochdurchlässige neuroelektrische Signale zu erfassen. Seine räumliche Auflösung erreicht Submillimeter-Ebene, und es wurde bereits durch Hunderte von klinischen Experimenten validiert, es befindet sich derzeit in der Phase der Registrierung von Medizinprodukten der Klasse III.

Der dazugehörige Hochdurchsatz-Intrakranial-Elektroenzephalograph ist speziell für die Neurochirurgie konzipiert und kann mit Analysesoftware zusammenarbeiten, um in Szenarien der unterstützenden Diagnose eingesetzt zu werden.

Bei neurofunktionellen Erkrankungen wie Epilepsie, Parkinson, Depression und Bewusstseinsstörungen kann dieses System die Grenzen traditioneller bildgebender Untersuchungen wie CT und MRT wirksam ausgleichen. „Bildgebende Verfahren beobachten die Struktur des Gehirns, die Technologie der Gehirn-Computer-Schnittstelle lokalisiert die Gehirnfunktionsbereiche“, erklärt Li Xiaojian.

Am Beispiel von Epilepsie: Die abnormale Entladung der epileptogenen Herde hat dynamische Merkmale. Traditionelle Bildgebungsverfahren können oft den Ursprung der abnormalen Entladung und den Weg der Signalübertragung nicht vollständig darstellen. Die Technologie der Gehirn-Computer-Schnittstelle kann dagegen die neuroelektrischen Signale verschiedener Gehirnregionen kontinuierlich erfassen und analysieren, was die Grundlage für die genaue Lokalisierung der epileptogenen Herde liefert.

Bei organischen Veränderungen wie Gehirntumoren und Hirnblutungen können die Produkte von Weiling Medical Ärzten dabei helfen, die räumliche Beziehung zwischen den Herden und wichtigen Gehirnfunktionsbereichen zu unterscheiden, und den praktischen Widerspruch in der klinischen Praxis zwischen „maximaler Resektion der Herde“ und „maximalem Erhalt der Gehirnfunktion“ mildern.

Li Xiaojian erläutert, dass das Eindringen von Tumoren die ursprünglichen Funktionsbereiche verdrängen kann. Aus Gründen der Kompensation können sich Gehirnfunktionen wie Sprache und Bewegung in benachbarte Bereiche verlagern, was dazu führt, dass Herde und wichtige Funktionsbereiche sich gegenseitig durchdringen. Dadurch laufen Ärzte bei der Resektion der Herde leicht Gefahr, wichtige Funktionsbereiche zu verletzen, und das Risiko von postoperativen Funktionsstörungen wie Aphasie und Lähmung steigt.

Für dieses Problem besteht der Lösungsansatz von Weiling darin, durch das Anbringen flexibler dünner Elektroden auf der Oberfläche der Gehirnrinde die EEG-Signale in Echtzeit zu erfassen und zu dekodieren, um die Kartierung der Gehirnfunktionsbereiche mit einer räumlichen Auflösung von Millimetern zu realisieren.