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第三次药物革命:以色列DNA研究开启个性化诊疗时代

2013.6.21

  “通过研究人类的DNA,预知可能发生的疾病,研制出新型的DNA药物,就有可能让人类永葆青春!”在近日举行的第十五届中国科协年会上,2004年诺贝尔化学奖得主、以色列理工学院教授阿龙·切哈诺沃语出惊人。

  前不久,好莱坞女星安吉丽娜·朱莉决定割除双乳乳腺的事件引发舆论聚焦:她之所以要做切除手术,是因为她很有可能携带一种导致乳腺癌的基因。此举被一些人解读为,基于基因检测的个性化诊疗时代的来临。阿龙·切哈诺沃谈及这一例子,并把研发新型DNA药物这一个性化的医疗手段看做未来第三次药物革命。

  切哈诺沃介绍,20世纪以来,人类的药物研发大致经历了3个阶段。20世纪30年代-60年代是第一阶段,以阿司匹林、青霉素为代表。20世纪70年代 -20世纪末是第二个阶段,许多至今畅销的药物就是在此期间发明的。此类药物的发现方式在切哈诺沃看来,有点类似“在1万把钥匙中寻找自家房门的钥匙”,这就带来了一定的问题,使用同样的药物,几年后,一些病人去世或病情没有明显好转,而另一群人病情却有好转,有的甚至治愈。

  “我们的认识需要有180度的转变。”切哈诺沃说,要看这个病人的DNA里有什么问题,两个患相同病症的人DNA有什么不同,针对疾病进行基因筛选,知道哪些药物能真正“对症下药”。

  自21世纪初,这种被切哈诺沃称为“个性化、可预见性、可预防性、患者可参与性”的新革命带给人类无限的“诱惑”,其中最重要的一点即个性化药物,它意味着,即使是同一种疾病,不同病人使用的药物也是不同的,或者说同样的药物在不同病人身上的疗效不同。切哈诺沃也因此认为类似阿司匹林等畅销药物雄居市场几十年的时代将宣告终结。

  但他同时表示,在DNA和生物制药方面,还面临个性化药物研发的许多个性化问题和障碍。比如动物模型的缺乏,药物也离不开动物实验环节,可是,上哪里找那么多和人类个性化疾病一一对应的动物模型?

  伦理层面也存在风险。切哈诺沃说,如果一个制药厂知道一个病人的基因组排序,会不会存在信息泄露问题?还以安吉丽娜·朱莉此次的选择为例,朱莉对她的两个亲生女儿未免欠考虑。因为她的选择,无形中等于公开了其女儿也有罹患乳腺癌的风险。

  什么人需要进行基因检测?

  首先,具有癌症或多基因遗传病家族史的人是最需要做基因检测,通过基因检测可以知道自己是不是携带有遗传疾病基因,以便及时发现并做好预防,做好饮食保健与生活习惯的调整,或者通过医疗手段进行干预,降低疾病发生的风险。确诊患有遗传性肿瘤的人,也可通过做基因检测获得更合适的治疗方案。据报道,已故苹果公司CEO史蒂芬·乔布斯在患癌时,曾经花费10万美金对肿瘤及自己的全基因组进行过测序。

  其次,长期暴露在高污染环境或有不良生活习惯的人,可以通过基因检测了解个人在不同疾病上的发生倾向,进行全面生活调整或干预,以期降低风险延缓疾病发生。人类疾病的发生是基因、环境共同作用的结果,若检测出某种疾病的风险,那么可以针对性的避开不良的环境,从而让疾病不能表达,做到真正的预防疾病。

  不过,目前基因检测的准确率无法达到100%。据悉,已在美国形成产业的基因检测机构,其准确率也不过是85%左右。随着越来越多和疾病相关的基因被发现,以及参与基因检测的人数越来越多,准确率会进一步提高。

  基因检测商业化

  2000年6月26日,美国前总统克林顿和英国前首相布莱尔联合宣布,科学家们已绘制完成有史以来人类第一张基因组图谱(Genomic map)。其后的十余年内,各国纷纷开始大力支持基因产业发展。在各国政府的积极推动下,人类遗传学研究也取得了长足发展,其中最令世人瞩目的当属全基因组关联分析。这类研究,通常是将病人和健康人群的数十万个基因位点进行扫描,然后比较两类人群基因的异同,从而找出与某种疾病可能相关的突变基因。

  与此同时,不少商业公司也看中了这片新兴的市场,不失时机地推出检测常见疾病易感基因的服务。在“基因”经济的诱惑下,使得这类公司在知名度和数量上都大大增加。相关公司纷纷向社会推广包括基因检测在内的高端临床检测业务,市场逐渐升温。

  在国外,著名谷歌联合创始人Sergey Brin的妻子Anne Wojcicki就是一家名为“23andMe”的基因技术公司的联合创始人。该公司属于新兴行业,它可以让消费者查看个人家谱和未来健康的详细遗传密码。参与者在支付一定费用后,只需在试管里吐口吐沫,然后寄给这家公司,大约六周后你就可以通过电子邮件收到检测结果和报告。他们的测试可以告诉你的祖先起源、头发质量和肌肉等体征情况、多种疾病的风险因素、对药物的反应预测等等。

  在中国,华大基因是最大的基因检测机构之一,该公司2010年的总营收近10亿元,2011年总营收近12亿元,2012年的总营收已超过15亿元。而对医院和个人开展高端基因检测技术正是该公司核心业务之一。

  然而,由于中国政策限制、指南欠缺、收费标准不统一、人才缺乏等因素还制约着基因检测市场的发展。与美国能做的近3000项基因检测技术相比,中国被批准以及能开展的基因检测技术仅有20多个。

  美国研究发现永葆青春的秘密

  梦幻岛上的彼得·潘永远年少不会变老。在现实生活中,一些科学家也在想方设法配制可以让人永葆青春的“仙丹”,而直接关系到人体衰老进程的端粒就成了他们的重点目标。

  据美国《发现》杂志报道,首个以端粒为靶标的片剂已经在美国上市,不过目前是作为营养补充剂在出售。药物制造商T·A·科学公司表示,他们很快就会将相关研究论文提交给同行,以对这种营养补充剂的实际功效进行严格审查。

  其他制药公司也在加紧自己的研发脚步,并预计具有延缓衰老作用的药物可在15年内获得美国食品和药物管理局(FDA)的批准。

  端粒是位于染色体末端的DNA(脱氧核糖核酸)重复序列,有了端粒的保护,染色体末端就不会被细胞修复机制误认为是DNA碎片而自动加以修复。2009年的诺贝尔生理学或医学奖就授予了3位美国科学家,以表彰他们“发现端粒和端粒酶是如何保护染色体的”。

  端粒会随着细胞的不断分裂而逐渐变短,当它短到不能再短时,细胞也就停止了分裂,并最终步向老化和死亡。生物学家一直试图通过阻断端粒变短的机制来控制人体衰老进程。端粒的长度靠端粒酶的活性来维持,但端粒酶只存在于人体干细胞、生殖细胞、免疫细胞和恶性癌细胞内,其他成人细胞中的端粒酶通常处于“关闭” 状态。2001年,生物科技巨头美国杰龙生物医药公司从中草药黄芪中分离出一种名为TA-65的分子,并声称其能够增强端粒酶的活性。但这一作用机理并未在经同行评审的研究中进行过评估。

  杰龙生物医药公司将其产品授权给了纽约的制药商T·A·科学公司,后者将从黄芪中提取的TA-65分子提纯浓缩,开发成为一种营养补充剂,这是因为药物需要经过FDA认证后才能推向市场。从2007年开始,首个以端粒为靶标的TA-65营养补充片剂就能够从医生那里买到。T.A.科学公司表示,TA-65 片剂能够提高人体的骨密度和免疫能力,对于与衰老相关的生物标记物也有一定的作用,服用了这种片剂的人报告说,他们的运动、视觉和认知能力都有所增强。该公司首席执行官诺埃尔·帕顿说,他自己已经连续两年在服用这种营养补充剂,而且该公司所有40岁以上的员工都在服用。

  为了给这些声称的功效提供更加有力的科学支持,T·A·科学公司计划在2013年年内将他们的研究提交给同行审议。待审议结果出来,就会知道TA-65片剂一年8000美元的标价是不是让人们花了冤枉钱。

  虽然T·A·科学公司不能宣传这种片剂具有治病疗效,不过,该公司从2002年开始就在对TA-65分子进行测试,并坚称研究人员已经发现了端粒长度和某种与衰老相关的疾病之间的联系,同时还在公司网站上公布了一项抗衰老试验的结果。

  其竞争对手、位于内华达州的西艾拉科学公司同样在开发激活端粒酶以帮助维持端粒长度的药品,并希望在15年内能有相关药物获得FDA的批准。公司首席执行官比尔·安德鲁斯说:“我们的实验室中已经有35种化合物能够开启端粒酶基因。”

  不过,天下并没有免费的午餐。旨在延缓老化的端粒酶激活疗法也可能增加罹患癌症的几率。有研究表明,提升小鼠体内端粒酶的活性,会使它们更容易患上皮肤癌和乳腺癌。

  安德鲁斯也承认,服用可激活端粒酶的产品存在着一些未知风险。端粒酶同样可以阻止癌细胞老化,因此TA-65分子很可能会帮助那些本应死亡的癌细胞继续存活。但安德鲁斯同时指出,端粒酶激活剂的首要功能是保持所有端粒的长度,这实际上减少了细胞癌变的几率。另外,端粒酶也会维持可抵抗癌细胞的免疫细胞的活性,使它们的战斗力更持久。

  杰龙生物医药公司目前正在开发一种独立的端粒抗癌疗法,希望通过一种端粒酶抑制剂将癌细胞杀死,同时使健康细胞安然无恙。这种化合物目前正处于一期临床试验中,二期临床试验也已定于2013年开始。

  以端粒为靶标进行的延缓衰老研究面临的另一个难题是,没有适合的模式生物可用于药物测试。人类是通过端粒的不断缩短而逐渐老去的,但动物并非如此,老鼠或猴子都不具有类似的端粒老化机制,因此,最佳的药物测试系统只能是人类自身。

  对于那些不愿意以身犯险的人,研究人员建议,保持健康的生活方式也有助于优化端粒酶的活性,而抽烟、肥胖、久坐等因素都可能导致端粒比平均长度更短。

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