关注公众号

关注公众号

手机扫码查看

手机查看

喜欢作者

打赏方式

微信支付微信支付
支付宝支付支付宝支付
×

癌症个性化治疗的药物遴选

2015.9.07

  据统计,我国每年新增癌症病例300多万例,220万人死亡,每分钟有6人被诊断为恶性肿瘤。癌症发病率排在前5位的,在男性中分别为肺癌,胃癌,肝癌,食管癌和大肠癌;女性中分别为肺癌,乳腺癌,胃癌,大肠癌和肝癌。在中国排在最前面的致癌因素分别是环境因素、慢性感染、吸烟等。

  在老百姓的印象中,诊断出癌症基本上就是判了死刑,目前全国癌症病人5年的总体生存率约为30%左右。我们还经常听到这样一种说法,"有些癌症病人是被治死的"。为什么会有这样的说法呢?在中国,对于肿瘤住院病人,最多采用的治疗手段是手术、放疗和化疗(药物治疗)。癌症病人用药遵循一定的标准治疗规程(SOC),包括一线、二线和三线四线用药等。然而,与病原菌引起的疾病不同,肿瘤的发生是由于自身细胞的基因突变造成的,也是非常个性化的。可以说没有两个人的肿瘤是一样的,这就决定了癌症治疗用药也不能像抗生素那样简单。每种药物针对的靶点或作用机制虽然是确定的,但用到非常个性化的癌症病人身上,药物的有效性就不是那么容易预测了。对某个病人有效的药物,对于另一个看似同样癌症的病人可能完全没有效果。所以,虽然医生在治疗过程中遵循了SOC,但也有可能因为药物无效而让病人错过宝贵的治疗时机。所以,说部分癌症病人是被治死的也是有道理的。人不是小白鼠,生命只有一次机会,用错一次药或是用的药没有效果,就会付出不可挽回的生命代价。免疫治疗药物anti-PD1抗体在黑色素瘤治疗中的确定疗效引发了类似药物的研发热潮,但实际上也只有20%的的黑色素瘤被治愈。对任何一个病人来讲,哪怕一种药物在80%的病人身上有效,而万一自己是那20%药物无效病人中的一个呢?对病人而言,有效和无效都是非黑即白的,是不能把自己的生命寄托在一个统计数据上的。所以,个性化治疗就成了一个非常值得期待的事情。

  一提起个性化治疗,大家想到的基本上都是基因测序。通过对肿瘤DNA进行深度测序,找到突变基因,再针对突变基因选择合适的靶点药物,比如针对ALK、MEK、EGFR等的靶点药物,是大家印象中的个性化治疗。但是这个印象可能不是准确的。首先,绝大部分的癌症并不是单纯的由这些突变导致的,而更可能是多基因突变促成的,尤其是在中国这样一个环境污染严重的地方;第二,绝大部分的肿瘤组织是异质性程度很高的细胞群,也就是说,是由各种不同基因突变细胞组成的;第三,即使是能够发现比较单一的基因突变,靶向药物也不是100%有效的。所以,测序距离真正的癌症个性化治疗还是有一定的距离的。这类似于O2O或电商里的最后一公里问题,而这最后一公里就应该由PDX来完成。

  所谓PDX,就是将人的组织(咱们这里就专指肿瘤组织吧)移植(接种)到小鼠体内(Patient-Derived xenograft),这种带有人肿瘤组织的小鼠就叫PDX。我们知道,因为免疫排斥,一个物种是不能接受其它物种的组织器官的。因此,人的肿瘤组织也不能移植到普通小鼠体内,否则就会被小鼠的免疫系统排斥掉。要想做成PDX,就需要先将小鼠的免疫系统破坏掉,做成免疫缺陷小鼠。而且,小鼠免疫缺陷的程度越高,对病人肿瘤的接受程度越高,成瘤率也就越高。几十年前,就有科学家将人的原代肿瘤(即直接从病人身上取下来的新鲜肿瘤)接种到裸鼠(nude mice)身上,虽然有成功,但成瘤率很低,这是因为裸鼠只是T细胞缺失。随后,科学家开始使用SCID或NOD-SCID小鼠,因为SCID小鼠没有T和B细胞,也就是说它既没有细胞免疫,也没有体液免疫,所以相比裸鼠,成瘤率也大大提高。但这个小鼠还是保留了一部分免疫性状,比如有自然杀伤细胞(NK细胞)。最近几年,一种叫NSG的小鼠开始被用于PDX制备。NSG是在NOD-SCID的基础上,又缺失了IL-2受体gamma亚基(IL2Rg)基因。因为IL2Rg同时也是其它一些重要的免疫细胞因子(IL-2, IL-4, IL-7, IL-9, IL-15, IL-21等)的受体亚基,这就使得这个小鼠的免疫系统基本丧失掉了,同时也没有了NK细胞。所以,NSG小鼠是目前已知免疫缺陷程度最高的小鼠,在NSG小鼠上的成瘤率也远远好过NOD-SCID和裸鼠。而且,跟NOD-SCID与裸鼠相比,基于NSG小鼠的PDX更好的保留了人肿瘤组织的异质性以及基因表达谱,也就是说更接近病人的肿瘤特性。在这样的PDX模型上遴选出来的有效药物和药物组合,就能够直接用到病人身上,达到指导用药的作用。那到底怎样用PDX来遴选有效药物呢?

  首先是医生在为癌症病人做手术的时候,可以将从病人身上取下的肿瘤块儿,在实验室里被切成小块儿,再移植到免疫缺陷小鼠的皮下(一般接种2-4个点)。一般情况下,肿瘤越新鲜越好,也就是说,从医生取下肿瘤到小鼠接种之间的窗口期越短越好。经过几周的时间,肿瘤块儿会在小鼠体内长大。然后再将这些肿瘤块儿收集并继续切成小块儿,放到更多的免疫缺陷小鼠体内,这样就得到了足够数量的可用于药物遴选的PDX小鼠。在不同的时间段,给这些PDX小鼠分别用不同的药物或药物组合,观察哪种药物可以抑制或杀死肿瘤,并将这个结果给医生,从而给医生提供用药指导。同时,这些肿瘤块儿也可以通过液氮冻存的下来,用于医药企业进行新药研发。

  药物研发公司为一直在为癌症药物研发进行着巨大的投入,然而,再好的新药也只是对一部分癌症病人有效,而且,癌症的种类也远远多过我们能够预测的。很多时候,对于医生来讲,面对一个癌症病人,可选择的药物不是太少,而是太多,导致无从选择。比如,尽管都是肺癌,可能发病机制完全不同。相反,看似不同的癌症,其分子机制也可能是一样的。也有的时候,即使是看似同样的发病机制,因为有其它机制的参与,不同病人也会对某个药物产生不同的反应。既然已经有这么多的癌症药物,而我们又不愿意把病人当作小白鼠,所以,我们可以用PDX来帮助医生遴选出最佳药物,从而为病人找到最合适的治疗方案。这些PDX小鼠也可被称作病人的"验药化身"。大量研究已经证明,在"验药化身"上有效的药物,在病人身上同样有效。

  尽管大家承认,"验药化身"是药物遴选的最好工具,也是实现"癌症个性化治疗"的最完美方式。但也有不少专家认为现在将PDX广泛用于癌症个性化治疗还为时过早,主要有以下两个因素:一是时间,二是价格(尤其是在美国,目前保险公司还不支付PDX药筛的费用)。

  在时间方面,整个过程也许要3-6个月,有些病人可能会等不及这个结果出来就会离开人世。但也会有很多病人会等到结果,并从中受益延长寿命。而且,因为肿瘤在NSG小鼠上长得更快,并且无论是在成瘤率还是保持人肿瘤组织的异质性方面,NSG小鼠也更有优势,所以相信可以在更短的时间内,更高效地为病人遴选到最好的药物。如果将测序(缩小筛药范围)和"验药化身"结合起来,就能够使药物遴选进程更快,真正帮助病人,延长病人寿命。

  另外一个就是价格。从国外的报价来看,从PDX制备到完成药物遴选,一般收费在4-6万美元。在保险公司不支付这笔费用的情况下,的确是一个巨大的家庭负担。而在国内,如果利用国内的规模化、低成本优势,相信可以将价格降低到10万元人民币以下。在进入医保之前,对于很多家庭来讲,用这个费用来换取自己或家人的生命,我想这也是很多人愿意承担的。

  时间和价格是医生和病人关心的。而对于提供这方面服务的企业来讲,要做好"验药化身",必须要有最好的工具小鼠。上面提到,目前最好的小鼠是NSG小鼠。美国Jackson lab是国外NSG小鼠的主要供应商,但该小鼠不在中国出售。国内也有公司已经开发出自己的NSG小鼠并实现了规模化供应,比如百奥赛图的B-NSG小鼠。JAX的NSG小鼠是通过回交的方式,将129/B6遗传背景的IL2Rg突变回交到NOD-SCID背景上,目前还在继续回交过程中。而百奥赛图则是通过直接在NOD-SCID小鼠上将IL2Rg基因全部敲除,获得了纯系NOD背景的B-NSG小鼠。百奥赛图的大规模动物生产能力,也保障了能够为客户长期提供高质量低成本的B-NSG小鼠。同时,百奥赛图正在进行下一代B-NSG小鼠的研发,比如,在B-NSG小鼠的基础上进行更多的基因修饰,加上各种人源化细胞因子,从而提高成瘤率,缩短肿瘤生长时间。

  PDX药物遴选,是真正的"癌症个性化治疗",同时,也是一个很好的商机。国外已经有公司(ChampionsOncology,Oncotest等)通过这种方式帮助肿瘤病人遴选最合适的药物或药物组合。在国内,也有多家有PDX经验的公司正在进入这个领域,并有很多创业企业已经或准备进入这个领域。这个趋势之所以逐渐明朗,第一,随着成瘤率逐步提高,成瘤时间缩短,药物遴选标准化流程(SOP)的完善,可以加快遴选速度并及早给出治疗方案;第二,如果将收费降低到10万元以下,以中国的人口基数,将是一个很大的市场;第三,这个市场容量巨大,容得下多家公司涉足。而将测序和"验药化身"结合起来的第三方临检机构将有巨大市场前景和想像空间。

  总体来讲,我认为在2年的时间内,这个将会出现很多公司,并获得投资公司的青睐。

推荐
关闭