據統計,我國每年新增癌癥病例300多萬例,220萬人死亡,每分鐘有6人被診斷為惡性腫瘤。癌癥發病率排在前5位的,在男性中分別為肺癌,胃癌,肝癌,食管癌和大腸癌;女性中分別為肺癌,乳腺癌,胃癌,大腸癌和肝癌。在中國排在最前面的致癌因素分別是環境因素、慢性感染、吸煙等。
在老百姓的印象中,診斷出癌癥基本上就是判了死刑,目前全國癌癥病人5年的總體生存率約為30%左右。我們還經常聽到這樣一種說法,"有些癌癥病人是被治死的"。為什么會有這樣的說法呢?在中國,對于腫瘤住院病人,最多采用的治療手段是手術、放療和化療(藥物治療)。癌癥病人用藥遵循一定的標準治療規程(SOC),包括一線、二線和三線四線用藥等。然而,與病原菌引起的疾病不同,腫瘤的發生是由于自身細胞的基因突變造成的,也是非常個性化的。可以說沒有兩個人的腫瘤是一樣的,這就決定了癌癥治療用藥也不能像抗生素那樣簡單。每種藥物針對的靶點或作用機制雖然是確定的,但用到非常個性化的癌癥病人身上,藥物的有效性就不是那么容易預測了。對某個病人有效的藥物,對于另一個看似同樣癌癥的病人可能完全沒有效果。所以,雖然醫生在治療過程中遵循了SOC,但也有可能因為藥物無效而讓病人錯過寶貴的治療時機。所以,說部分癌癥病人是被治死的也是有道理的。人不是小白鼠,生命只有一次機會,用錯一次藥或是用的藥沒有效果,就會付出不可挽回的生命代價。免疫治療藥物anti-PD1抗體在黑色素瘤治療中的確定療效引發了類似藥物的研發熱潮,但實際上也只有20%的的黑色素瘤被治愈。對任何一個病人來講,哪怕一種藥物在80%的病人身上有效,而萬一自己是那20%藥物無效病人中的一個呢?對病人而言,有效和無效都是非黑即白的,是不能把自己的生命寄托在一個統計數據上的。所以,個性化治療就成了一個非常值得期待的事情。
一提起個性化治療,大家想到的基本上都是基因測序。通過對腫瘤DNA進行深度測序,找到突變基因,再針對突變基因選擇合適的靶點藥物,比如針對ALK、MEK、EGFR等的靶點藥物,是大家印象中的個性化治療。但是這個印象可能不是準確的。首先,絕大部分的癌癥并不是單純的由這些突變導致的,而更可能是多基因突變促成的,尤其是在中國這樣一個環境污染嚴重的地方;第二,絕大部分的腫瘤組織是異質性程度很高的細胞群,也就是說,是由各種不同基因突變細胞組成的;第三,即使是能夠發現比較單一的基因突變,靶向藥物也不是100%有效的。所以,測序距離真正的癌癥個性化治療還是有一定的距離的。這類似于O2O或電商里的最后一公里問題,而這最后一公里就應該由PDX來完成。
所謂PDX,就是將人的組織(咱們這里就專指腫瘤組織吧)移植(接種)到小鼠體內(Patient-Derived xenograft),這種帶有人腫瘤組織的小鼠就叫PDX。我們知道,因為免疫排斥,一個物種是不能接受其它物種的組織器官的。因此,人的腫瘤組織也不能移植到普通小鼠體內,否則就會被小鼠的免疫系統排斥掉。要想做成PDX,就需要先將小鼠的免疫系統破壞掉,做成免疫缺陷小鼠。而且,小鼠免疫缺陷的程度越高,對病人腫瘤的接受程度越高,成瘤率也就越高。幾十年前,就有科學家將人的原代腫瘤(即直接從病人身上取下來的新鮮腫瘤)接種到裸鼠(nude mice)身上,雖然有成功,但成瘤率很低,這是因為裸鼠只是T細胞缺失。隨后,科學家開始使用SCID或NOD-SCID小鼠,因為SCID小鼠沒有T和B細胞,也就是說它既沒有細胞免疫,也沒有體液免疫,所以相比裸鼠,成瘤率也大大提高。但這個小鼠還是保留了一部分免疫性狀,比如有自然殺傷細胞(NK細胞)。最近幾年,一種叫NSG的小鼠開始被用于PDX制備。NSG是在NOD-SCID的基礎上,又缺失了IL-2受體gamma亞基(IL2Rg)基因。因為IL2Rg同時也是其它一些重要的免疫細胞因子(IL-2, IL-4, IL-7, IL-9, IL-15, IL-21等)的受體亞基,這就使得這個小鼠的免疫系統基本喪失掉了,同時也沒有了NK細胞。所以,NSG小鼠是目前已知免疫缺陷程度最高的小鼠,在NSG小鼠上的成瘤率也遠遠好過NOD-SCID和裸鼠。而且,跟NOD-SCID與裸鼠相比,基于NSG小鼠的PDX更好的保留了人腫瘤組織的異質性以及基因表達譜,也就是說更接近病人的腫瘤特性。在這樣的PDX模型上遴選出來的有效藥物和藥物組合,就能夠直接用到病人身上,達到指導用藥的作用。那到底怎樣用PDX來遴選有效藥物呢?
首先是醫生在為癌癥病人做手術的時候,可以將從病人身上取下的腫瘤塊兒,在實驗室里被切成小塊兒,再移植到免疫缺陷小鼠的皮下(一般接種2-4個點)。一般情況下,腫瘤越新鮮越好,也就是說,從醫生取下腫瘤到小鼠接種之間的窗口期越短越好。經過幾周的時間,腫瘤塊兒會在小鼠體內長大。然后再將這些腫瘤塊兒收集并繼續切成小塊兒,放到更多的免疫缺陷小鼠體內,這樣就得到了足夠數量的可用于藥物遴選的PDX小鼠。在不同的時間段,給這些PDX小鼠分別用不同的藥物或藥物組合,觀察哪種藥物可以抑制或殺死腫瘤,并將這個結果給醫生,從而給醫生提供用藥指導。同時,這些腫瘤塊兒也可以通過液氮凍存的下來,用于醫藥企業進行新藥研發。
藥物研發公司為一直在為癌癥藥物研發進行著巨大的投入,然而,再好的新藥也只是對一部分癌癥病人有效,而且,癌癥的種類也遠遠多過我們能夠預測的。很多時候,對于醫生來講,面對一個癌癥病人,可選擇的藥物不是太少,而是太多,導致無從選擇。比如,盡管都是肺癌,可能發病機制完全不同。相反,看似不同的癌癥,其分子機制也可能是一樣的。也有的時候,即使是看似同樣的發病機制,因為有其它機制的參與,不同病人也會對某個藥物產生不同的反應。既然已經有這么多的癌癥藥物,而我們又不愿意把病人當作小白鼠,所以,我們可以用PDX來幫助醫生遴選出最佳藥物,從而為病人找到最合適的治療方案。這些PDX小鼠也可被稱作病人的"驗藥化身"。大量研究已經證明,在"驗藥化身"上有效的藥物,在病人身上同樣有效。
盡管大家承認,"驗藥化身"是藥物遴選的最好工具,也是實現"癌癥個性化治療"的最完美方式。但也有不少專家認為現在將PDX廣泛用于癌癥個性化治療還為時過早,主要有以下兩個因素:一是時間,二是價格(尤其是在美國,目前保險公司還不支付PDX藥篩的費用)。
在時間方面,整個過程也許要3-6個月,有些病人可能會等不及這個結果出來就會離開人世。但也會有很多病人會等到結果,并從中受益延長壽命。而且,因為腫瘤在NSG小鼠上長得更快,并且無論是在成瘤率還是保持人腫瘤組織的異質性方面,NSG小鼠也更有優勢,所以相信可以在更短的時間內,更高效地為病人遴選到最好的藥物。如果將測序(縮小篩藥范圍)和"驗藥化身"結合起來,就能夠使藥物遴選進程更快,真正幫助病人,延長病人壽命。
另外一個就是價格。從國外的報價來看,從PDX制備到完成藥物遴選,一般收費在4-6萬美元。在保險公司不支付這筆費用的情況下,的確是一個巨大的家庭負擔。而在國內,如果利用國內的規模化、低成本優勢,相信可以將價格降低到10萬元人民幣以下。在進入醫保之前,對于很多家庭來講,用這個費用來換取自己或家人的生命,我想這也是很多人愿意承擔的。
時間和價格是醫生和病人關心的。而對于提供這方面服務的企業來講,要做好"驗藥化身",必須要有最好的工具小鼠。上面提到,目前最好的小鼠是NSG小鼠。美國Jackson lab是國外NSG小鼠的主要供應商,但該小鼠不在中國出售。國內也有公司已經開發出自己的NSG小鼠并實現了規模化供應,比如百奧賽圖的B-NSG小鼠。JAX的NSG小鼠是通過回交的方式,將129/B6遺傳背景的IL2Rg突變回交到NOD-SCID背景上,目前還在繼續回交過程中。而百奧賽圖則是通過直接在NOD-SCID小鼠上將IL2Rg基因全部敲除,獲得了純系NOD背景的B-NSG小鼠。百奧賽圖的大規模動物生產能力,也保障了能夠為客戶長期提供高質量低成本的B-NSG小鼠。同時,百奧賽圖正在進行下一代B-NSG小鼠的研發,比如,在B-NSG小鼠的基礎上進行更多的基因修飾,加上各種人源化細胞因子,從而提高成瘤率,縮短腫瘤生長時間。
PDX藥物遴選,是真正的"癌癥個性化治療",同時,也是一個很好的商機。國外已經有公司(ChampionsOncology,Oncotest等)通過這種方式幫助腫瘤病人遴選最合適的藥物或藥物組合。在國內,也有多家有PDX經驗的公司正在進入這個領域,并有很多創業企業已經或準備進入這個領域。這個趨勢之所以逐漸明朗,第一,隨著成瘤率逐步提高,成瘤時間縮短,藥物遴選標準化流程(SOP)的完善,可以加快遴選速度并及早給出治療方案;第二,如果將收費降低到10萬元以下,以中國的人口基數,將是一個很大的市場;第三,這個市場容量巨大,容得下多家公司涉足。而將測序和"驗藥化身"結合起來的第三方臨檢機構將有巨大市場前景和想像空間。
總體來講,我認為在2年的時間內,這個將會出現很多公司,并獲得投資公司的青睞。
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