癌症是人类的第二大死因,年夺走了万人的生命。癌症发病率不断攀升,年到年间增加了33%,未来20年,新病例将增加70%。
富裕国家的癌症病人有更高的存活机会,今天,67%的美国癌症病人至少可以存活5年。近年来,欧美在癌症的诊断和治疗上都取得了很大的进展。
简单生成的抗体、快速基因测序、日趋简便的基因工程等新型研究工具给生物学家理解癌症以革命性的帮助,也使得开发更具特异性的治疗方法成为可能。分子生物学工具已经进入了临床使用,基因检测可以准确了解特定病人的癌症风险程度,抗体可以打击出了问题的特定分子。改变癌症病人的细胞加强了抗击癌症的能力。
最近10年出现了一个全新的治疗分支。释放免疫系统对癌症的反应曾经是个梦想,如今已经变成了医学手段,用于8种癌症的治疗。
监管机构加快了批准新治疗手段的进程,激发了前所未有的投资与创新热情。过去10年,处于临床开发阶段的肿瘤药物增加了45%,目前,生物技术公司和制药公司开发中的药物达来种。
诊断手段的更新
肺癌及其它多种癌症往往直到晚期才呈现症状。如果癌症可以在早期可靠发现,很多生命都可以得到挽救。在一些富裕国家,有些癌症,如乳腺癌、前列腺癌、宫颈癌,一般可以在引发症状之前查出。研究人员正在努力改善诊断工具,使更多类型的肿瘤可以更早(更可靠)发现。
英国Owlstone公司希望用离子迁移谱仪测试呼吸的方式发现癌症,是为呼吸活检。今年7月,该公司宣布扩大呼吸活检的用途,尝试检出膀胱癌、乳腺癌、肾癌、胰腺癌、前列腺癌、脑癌、头癌、颈癌。
改进后的诊断方法不只是更早地发现癌症,也揭示癌症的弱点。美国FoundationMedicine公司总裁考克斯说,美国的14种癌症药物现在有了“相应的诊断”,可以测试这些药物是否杀灭癌症。目前,制定实体癌的治疗方案时,50%-60%的病人接受了这样的基因测试。新药、对癌症新陈代谢的新认识、可以扫描许多基因变异的新技术,这意味着在不久的将来,这类测试会提供更丰富的信息。
许多人希望癌症患者做常规肿瘤基因扫描。FoundationMedicine公司和ThermoFisher公司希望促进这个目标,他们把每一个目标基因放在批量生产的芯片上,有些变异帮助医生为特定癌症选择最佳药品,有些则显示癌症可能的发展方向。这些测试还可以发现目前尚无获许药物、但药物已处于临床试验阶段的变异。
纽约纪念斯隆-凯特琳癌症中心(theMemorialSloanKetteringCancerCentre)正在试验实验性药物larotrectinib。该药针对癌症中发生了特定变异的基因NTRK1。今年6月份,试验结果已经公布,有17种不同类型癌症的50个病人试用了这个药,12种不同癌症的患者中,78%的人有反应。
除了用于选择适当药物,基因检测也揭示个别癌症的后果和危险,有助于决定癌症是否需要治疗。阿姆斯特丹Agendia公司生产的MammaPrint测试分析早期乳腺癌的基因活动。如果早期乳腺癌患者常规接受这种测试,可以筛选出术后不需要化疗的患者(近期研究发现,58%的患者属于这个类别)。犹他州Myriad遗传学公司对前列腺癌提供类似测试。近期一项研究建议,遗传了P53肿瘤抑制基因变异的人最好进行全体MRI癌症扫描,因为他们未受保障的细胞有更高的风险。
识别肿瘤基因需要通过活检提取癌细胞,这是有创性的,病程期间一般只做一次,但癌症既是异质性的又不稳定,肿瘤的其它地方、肿瘤不同阶段,情况是不一样的。现在有了血液测试的“液体活检”技术,进行活检就容易多了。伦敦癌症研究所最近用血液活检测试病人是否受益于一种叫做PARP抑制剂的新药。在血液活检帮助下,研究人员可以在4-8周内发现药物是否有效。对于成功进行了癌症治疗的病人,血液活检也是常规检查的好技术。美国GuardantHealth公司最近推出的液体活检还可以让病人了解肿瘤的基因特征。该公司用测得的数据看看早期发现癌症的可能性。
生物技术行业对血液活检热情很高。Grail最近融到了90亿美金,他们的技术已经进入试验阶段。有类似计划的Freenome公司获得了6,万美金的投资。
无疑,血液活检是未来分析和解决肿瘤的核心。
治疗手段的跨越
手术仍然是常用方法。当今的外科医生拥有从激光到冷冻治疗(冷冻异常组织)的各种手段,切除的组织越来越少。超声、磁共振成像(MRI),x线断层扫描、正电子发射断层成像(PET)扫描基本消除了通过“探查手术”了解癌症范围的需要。
切除癌细胞以后,通常使用放射线杀灭遗留的癌细胞。放射线也常常用于消灭肿瘤,尤其是难以实施手术的部位。富裕国家约一半的局限性肿瘤患者接受放射治疗。英国接受癌症治疗并获得治愈的病人中,40%完全或者部分使用了放射治疗。乳腺癌和前列腺癌对放疗反应良好。
为了达到治疗目的,医学物理学家制造了x射线、伽玛射线、中子射线和质子射线。他们以日益复杂精微的方式确保这些破坏细胞的能量发射到想要针对的肿瘤,而又不殃及肿瘤附近的健康组织。
立体定向放射手术采用3D成像确定肿瘤的准确位置,从不同方向向它发射不同的射线,让致命的射线纵横交错接近肿瘤的位置。
质子疗法是另一种杀死肿瘤而不伤及周围组织的方法。医生可以选择恰当的能量,确定光束可以进入肿瘤的深度。这种特异性对于眼睛、大脑和脊柱周围的肿瘤特别有用。
辐射也可以在人体内释放。巴黎的Nanobiotix生物技术公司正在开发含二氧化铪的纳米粒子,将其注射进肿瘤,用x线照射产生电子,增强对癌症的杀伤力。
化疗是20世纪医学抗击癌症的第三种手段。化疗很少能单独杀灭癌症,但可以大大缩小并长期控制多种肿瘤。像放疗一样,原发肿瘤切除以后,化疗常常被用来清除癌症。为避免癌症对化疗的抗药性问题,现在往往联合使用两、三种化疗药物;化疗的另一个问题是它也打击非癌症原因合法分裂的细胞。
抗体是针对癌症特别通道和分子的关键工具,90年代成为了生物技术行业抗击癌症的新手段。抗体以出现在癌症上的抗原为打击目标,而不针对其它细胞,比之前的化疗更具特异性。美罗华(rituximab)针对免疫系统B细胞表面的蛋白质,这个蛋白质在
B细胞非霍奇金淋巴瘤内捣乱。该药已于年批准使用。
还有其它阻断不同癌症生长信号的早期靶向治疗,包括抗体类的赫塞汀(曲妥珠单抗治疗)、西妥昔单抗和小分子类的厄洛替尼、易瑞沙(吉非替尼)、伊马替尼。这些药改变了多种癌症的治疗。
另一种有前景的靶向治疗方法将药物对准新血管的产生,以此阻断肿瘤的营养。以年贝伐单抗(Avastin)为始,出现了抑制这个过程的药物。该药目前用于晚期结直肠癌、肾癌和肺癌治疗。
第三种方法阻击DNA修复系统。现在以靶向药物抑制癌症的修复机制。没有了DNA修复功能,细胞就会死亡。有些多聚ADP核糖聚合酶抑制剂对与乳腺癌易感基有关的乳腺癌有效,对卵巢癌也显示出很好的效果,对某些前列腺癌和胰腺癌也有作用。
人类基因组测序使得寻找上述治疗的目标容易多了,也大大降低了DNA测序费用。有了基线基因组做对照,识别癌症中的变异就轻松多了。一旦发现这些变异,就可以用来理解癌症的分子运行,理论上讲,就可以为药物开发商找到新的目标。
年,桑格研究所设立了癌症基因组计划。研究人员对种癌症的基因进行了测序。年,他们推出的抑制剂威罗菲尼获许用于黑色素瘤的治疗。试验证明6个月存活率达84%,而接受化疗的人存活率是64%。
研究人员现在已经对成千上万的癌症进行了测序,现在主要致力于开发二代药物,针对已经证明很脆弱的目标。新药旨在争取更高的疗效和更低的副作用。还有的做法是把针对认识准确的目标的抗体与其它形式的治疗结合起来。
还是有首次遭到打击的目标。年,克里唑蒂尼获许用于ROS1阳性肺癌。美国国家癌症研究所癌症基因组主任路易斯·斯托德指出,1-3%的肺癌是ROS1变异催生的。他正在研究名为NCI基因组数据共享的基因组信息存储库,希望发现更低频的癌症诱发因素。
靶向治疗方法改变了医生和管理者看待癌症的方式。一般根据癌症发生的位置及行动方式进行分类,现在也可以根据癌症内出问题的基因进行分类,这样就可以进行匹配试验之类的新型研究,根据肿瘤基因变化为病人匹配相应的治疗。
今年早些时候,FDA核准了一种基于特定遗传标志(而不是肿瘤位置及组织结构决定的肿瘤类型)的治疗方法,开启了癌症治疗向基因组时代前进的里程碑。有一种药很快可以获得类似“生物标志”式许可。该药针对名为原肌球蛋白受体激酶的信号蛋白缺陷。一种罕见的变异(只影响1%的病人)中,原肌球蛋白受体激酶编码的基因与其它基因相融合。康州Loxo肿瘤公司开发了针对这种畸变的药物,该药可望用于所有有相关变异的人。
经过长久的失败和持续的努力,当代医学终于找到了让免疫系统抗击癌症的办法。年,百时美施贵宝公司发布了恶性黑色素瘤中的抗CTLA-4抗体Yervoy(ipilimumab)。这是第一种改变了这种毁灭性疾病治疗的药物,将患者生存中值提高到了10个月,有些人存活时间更长。
年,默克(Merck)集团生产的Keytruda(pembrolizumab)成为了美国第二个获得许可的检查点抑制剂。年10月初,Keytruda获许用于治疗晚期非小细胞肺癌。年,该药治愈了前美国总统吉米·卡特已经转移到肝脏和大脑的黑色素瘤。年,Keytruda获许用于治疗所有有错配修复基因缺陷的癌症。
新兴的免疫治疗极大地改变了癌症治疗与研究的图景。研究人员正在试验多种组合,意图提高病人的反应。Opdivo(日本小野制药公司产品)和Yervoy结合治疗恶性黑色素瘤的试验证明,60%-70%患者的肿瘤缩小了。现在还没法确定受试病人的中位生存时间,因为一半的病人都还活着。
免疫疗法蕴含着巨大的希望,既是既有疗法的补充,也是未来疗法的基础,将会成为更多癌症患者重要的治疗方法之一。现在有多个检查点抑制剂正在进行临床试验。数百种将CTLA、PD-1、PD-L1和化疗、放疗、靶向治疗进行配对的试验正在如火如荼地展开。
还有的研究者在探索全新的免疫疗法,如基因编辑。纪念斯隆-凯特琳癌症中心正在研究新一代免疫调节剂,包括针对IDO和TIM-3的新型抑制性化合物。有些人希望杀死或不让系统中的某些调节细胞发挥作用,另一些人则在寻找像IL-2那样激活免疫系统的方式。
Nektar制药公司在研的基因工程疗法鼓励杀死肿瘤的T细胞生长。研究人员将该产品与一种抗PD-1的药联合使用,对5种癌症(膀胱癌及一种难治的乳腺癌)进行治疗试验。
其它疗法希望让免疫系统对多种多样的癌症抗原做出反应。基因工程用于抗击癌症的病毒可能可以实现这个目标。也可以从外部提供抗原。其中的一个办法就是接种疫苗。NeonTherapeutics、GritstoneOncology、GenoceaBiosciences及其它生物技术公司纷纷试图根据个体肿瘤的变异,开发个体化疫苗。
未来的几十年,可望以定制疫苗作为癌症的第一个甚至唯一一个治疗手段。
现在还有一种比疫苗更直接的方法:改编免疫系统。在这项技术上取得领先地位的是CAR-T。瑞士Novartis公司开发了名为Kymriah(tisagenlecleucel)的CAR-T疗法,治疗B细胞急性淋巴细胞白血病,今年8月30号,该药已获许在美国使用。
新疗法推广的一个瓶颈是价格。Novartis的新疗法收费,美元。基因编辑治疗是迄今最贵的治疗方法。但不是所有的新方法都贵。有效的早期发现既节省金钱也减少痛苦。有了血液活检结果,医生可以拿出更具针对性的治疗方案,避免对特定病人无效的药。改编后的细胞在人体内形成的分子比培养出来的细胞便宜。切割和编结基因组比手术和极光廉价很多。
现在,“你恐怕得了癌症”的消息已经不像过去20年、10年、5年前那么可怕了,未来,随着诊断、治疗新手段的普及,癌症对生命的威胁会继续降低,生存机会、生存质量有望进一步提高。
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摄影:梁焰
彭小华编写