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医麦客—2017年将引领生物医学潮流的9大领域

肿瘤治疗的发展方向也是当前癌症研究领域中的热点

1.肿瘤免疫疗法

肿瘤免疫治疗是应用免疫学原理和方法,提高肿瘤细胞的免疫原性和对效应细胞杀伤的敏感性,激发和增强机体抗肿瘤免疫应答,并应用免疫细胞和效应分子输注宿主体内,协同机体免疫系统杀伤肿瘤、抑制肿瘤生长,是近年来肿瘤治疗的一个发展方向,也是当前癌症研究领域中的热点之一。

目前免疫治疗大致有两种:

第一种是免疫细胞疗法。简单说就是抽取患者体内的免疫细胞,把肿瘤的特征“告诉”免疫细胞,在体外诱导出可能具有杀伤肿瘤能力的细胞,再输回患者体内进行“战斗”。此类疗法包括LAK,DC,CIK,DC-CIK,CAR-T,TCR-T,NK,CAR-NK,肿瘤浸润性淋巴细胞(TILs)等等。但是经过十数年的研究,大浪淘沙始到金,眼下有出色作用的是CAR-T,TCR-T这两种细胞治疗方法。

第二种是免疫检测点阻断剂药物。这些药物能使癌细胞周围削弱免疫系统的信号失效,使免疫细胞不被蒙蔽,继续攻击肿瘤细胞。如抗体阻断CTLA-4以及PD-1通路,能阻断肿瘤细胞对T细胞的“欺骗”,让T细胞恢复对肿瘤细胞识别和杀伤的能力。

近年来,随着生物技术的发展,肿瘤免疫疗法成为继肿瘤手术, 放疗,化疗, 靶向治疗后的最有希望能成功治愈癌症的手段,亮点迭出。最近随着CAR-T疗法成功消灭实体瘤的案例出现,CAR-T疗法的研究即将进入了一个令人兴奋的新阶段。

2017年将会是CAR-T领域不平凡的一年。CAR-T癌症免疫疗法已经准备进入市场,凯特制药公司(Kite Pharma)和诺华制药目前正在竞争希望获得该疗法的批准。

而不同免疫疗法的联合应用将是癌症治疗的未来趋势。2016年12月,肿瘤免疫治疗巨头百时美施贵宝(BMS)公布了肿瘤免疫组合疗法Opdivo Yervoy一项Ib期研究CheckMate-012的更新数据,数据显示联合治疗组确定的客观缓解率为43%,是之前已报道的Opdivo单药组的近2倍。除了免疫检查点抑制剂的组合疗法,肿瘤免疫疗法与放疗、化疗、大小分子靶向疗法的联用也在临床治疗获得疗效。随着人们对肿瘤生物学和免疫系统研究进一步深入了解,更多的组合方案实践可能产生更安全有效的临床效果,真正实现临床治愈癌症。

2.基因编辑

基因编辑技术指能够让人类对目标基因进行“编辑”,实现对特定DNA片段的敲除、加入等。而CRISPR/Cas9技术自问世以来,就有着其它基因编辑技术无可比拟的优势,技术不断改进后,更被认为能够在活细胞中最有效、最便捷地“编辑”任何基因。

2016年,基因编辑飞速发展,在一系列基因治疗的应用领域都展现出极大的应用前景。在这一年里,基因编辑技术也取得了突破性进展,除了CRISPR-Cas,科学家们还开发出了CRISPR/Cpf1、仅靶向RNA的CRISPR/C2c2以及只编辑单个碱基CRISPR/Cas9等新的基因编辑系统。

眼下关于CRISPR专利纷争风波不断,同时关于CRISPR-Cas系统的研究也在不断推进。2015年,通过回输基因编辑免疫细胞治疗白血病的小女孩Layla体内已经检测不到白血病的迹象。尽管现在这还只是个例,但是到2017年底,基因编辑技术将会拯救许多生命。中国已经开展了CRISPR的首次临床试验。而美国即将开展的一项临床试验更是雄心勃勃。研究人员打算先给T细胞嵌入一个肿瘤嵌合抗原受体基因,使之可以攻击肿瘤细胞,然后再用CRISPR敲除PD-1及另外两个基因。

2017年,美国的法院很有可能会对加利福尼亚大学和博德研究所之间关于CRISPR–Cas9技术的纷争进行裁决,声称发明这项基因编辑技术的研究机构将会从专利许可方面收集数十亿美元;与此同时,另外一项很难进行复制的基因编辑技术NgAgo或许会“烟消云散”继续“游走”在后续深入研究的基础之上。在英国,很多临床诊所如今都获得了许可证利用备受争议的辅助生殖技术将来自三个人的DNA进行混合,这项操作的目的就在于预防儿童患上因母亲线粒体而引发的遗传性疾病。

3.人工基因组合成与再生医学

人工合成基因组是指在体外人工合成双链DNA分子的技术。

再生医学是指利用生物学及工程学的理论方法创造丢失或功能损害的组织和器官,使其具备正常组织和器官的机构和功能。

英国《自然》杂志公布的2017年重点关注科学家名单中,基因编辑领域著名人物杰夫·伯克赫然在列。2014年,他成功合成酵母基因组中一条染色体。2017年,伯克如果能够合成整个酵母基因组,将是科学界首次人工合成一种真核生物的基因组,这将是人造生命体研究向前迈出的一大步。以此为基础,未来也许可以实现完全的“按需设计”基因,从而创造出最令人满意的宠物。

2016年,美国25名科学家提出了在10年内合成一条完整人类基因组的计划——人类基因组编写计划(Human Genome Project-Write),曾因伦理问题引发了一些争议。在他们的计划中,合成的人类基因组能被用于培育出可移植给人类的异种器官、加速人类对各种疾病疫苗和药物的研发进程。

在比利时法语布鲁塞尔自由大学医学院再生医学方向研究员林雄晖看来,再生医学将是2017年热点研究方向:比如研究用它治疗糖尿病,将患者体细胞变成诱导多功能干细胞,再培育成胰岛素分泌细胞移植到患者体内;比如研究用它治疗心脏病,先在体外培育心脏细胞,再将其注射或移植到心脏病变部分,取代失活细胞。

4.突破人类胚胎发育时间限制

来自美国和英国的两个研究小组分别在2016年出版的《自然》和《自然—细胞生物学》杂志上发表论文称,他们将人类胚胎体外发育的时间提高到10天以上。这两项研究不仅突破了此前难以超越的7天之限,还将曾经遥不可及的“14天规则”一下拉近到了眼前。问世30余年的人类胚胎研究“14天规则”或因此面临修订。

美国洛克菲勒大学胚胎实验室主任阿里·布莱文卢、英国剑桥大学生理学教授玛格丽娜·泽尼卡-葛兹带领各自的研究团队独自进行的研究显示,即使在培养皿中,人类胚胎也能进行细胞分裂和自我发育。培养皿中胚胎经历的变化与在母体中发育的胚胎并无显著差异。

人类胚胎发育研究是了解人类早期发育过程,预测遗传性疾病的一个重要途径。但此前人类胚胎在培养皿中的发育一直很难超过7天。在新的研究中,通过采用一种过去曾用于培养小鼠胚胎的技术,两个团队分别让这一时间达到了10天和13天,并报告了期间人类胚胎发育的各种事件。这些发现凸显出小鼠胚胎和人类胚胎之间在细胞类型分化和组织组合方式上的差异。按照国际公认的准则,实验在胚胎发育的第14天之前终止。

“14天规则”是指科学家只能在不满14天的胚胎上进行实验。由于14天之前的人类胚胎还未分化出神经等结构,尚不具备人的特征,因此不涉及伦理问题,这一规则便由此而来。1979年,由当时的美国卫生、教育及福利部伦理咨询委员会首次提出,而后逐渐被多国监管机构采纳,成为国际准则。

《自然》杂志同期发表的评论称,“14天规则”在过去得到了严格的遵守,有很大一部分原因是此前的技术很难突破14天的限制。如今,体外培养胚胎超过14天似乎是完全可行的。与之相关的研究有望把人类对自身早期发育的各方面认识推进到前所未有的精度,应从科学角度出发,邀请专家、政策制定者、患者还有普通民众参与进来,对规则重新进行评估,对适用范围等问题作出更为明确的界定。

5.寨卡疫苗测试

寨卡疫苗的效果将在2017年得到验证。迄今,接受测试的几乎每一种候选寨卡疫苗都能为猴子提供完全的保护,其中至少有3种疫苗开始了小规模人体试验,以评估它们的安全性与激发免疫反应的能力。如果这些疫苗通过测试,那么将在明年进行有效性临床试验。但有两个关切可能会延缓疫苗研发进展。一是理论上寨卡病毒抗体可能会与近亲登革病毒发生交叉反应,从而让人们容易感染高致命性的登革热;二是寨卡疫情在拉丁美洲传播非常迅速,许多拉美人可能出现了免疫力,这会掩盖疫苗的效果。

6.人类微生物组

人类微生物组计划是人类基因组计划的延伸,它研究的重点是通过基因组学的方法研究人体内(表)的微生物菌群结构变化与人体健康的关系。

科学家们在新的一年里能够更多地研究人类微生物组影响人类健康的分子机制,人类微生物组是一类病毒、细菌及其它微生物连同其基因在一起的“大集合”;如今研究者检测了微生物组对人类大脑发育和癌症发生的影响,同时两项美国人类微生物组研究计划也将提供一定的研究结果,这两项计划重点对人类微生物菌群同新生儿早产、炎性肠病及2型糖尿病之间的关联进行研究。

7.细胞自噬

细胞自噬(autophagy)是真核生物中进化保守的对细胞内物质进行周转的重要过程。该过程中一些损坏的蛋白或细胞器被双层膜结构的自噬小泡包裹后,送入溶酶体(动物)或液泡(酵母和植物)中进行降解并得以循环利用。

2016年,诺贝尔生理学或医学奖颁给了日本科学家大禹良典,因其在细胞自噬领域做出的贡献。

细胞器自噬, 特别是线粒体自噬的分子调控机制目前是线粒体和细胞自噬研究领域同行广泛关注的焦点问题。自噬相关基因(autophagy associated gene, ATG)是目前研究的另一个热点。关于自噬, 凋亡和程序性坏死的转化关系也是近年来研究进展比较多的领域, 三者均参与神经元的死亡过程, 可相互转换又相互制约。在转化医学研究方面,许多调节自噬的药物被用于临床肿瘤治疗的研究中,如从海洋药物里发现的称为”Blue-print autopagy”。

然而,有关自噬相关基因的功能和自噬发生机制还有很多问题有待澄清,如自噬体膜的来源、降解底物的识别以及自噬体与溶酶体的融合机制等。2017年,我们期待在细胞自噬领域看到更多新突破。

8.无创基因筛查

2016年,香港中文大学的卢煜明教授因在无创产前胎儿基因检查方面的开拓性贡献获得了“引文桂冠奖”,并成为未来科学大奖的首届得奖者。另外,药明康德集团企业明码生物科技12月3日发布的无创孕前基因筛查产品——“福码”(FamilyCODE),可一次性检测135种亚洲人群中高发的严重隐性遗传病。

2016年10月27日,卫计委发布【45】号重要文件:《关于规范有序开展孕妇外周血胎儿游离DNA产筛查与诊断工作的通知》,废止此前无创产前筛查与诊断试点机构相关规定,正式取消无创产前筛查与诊断试点,旨在推动落实全面两孩政策,满足广大孕妇对产前筛查与诊断分子遗传新技术服务的需求。

借着政策的东风,2017年这一技术必将迎来新机遇。

9.人工智能与医疗

若论话题热度,人工智能无疑是今年最热话题之一,微软、谷歌、Facebook、IBM等科技巨头都竞相布局人工智能,除了表面上的营销噱头外,更是将其作为其业务竞争力及转型之需,而对于人工智能在医疗领域的应用价值,业界说法不一,那么,究竟人工智能“插足”医疗领域是鸡肋还是正能量?

近年来,人工智能在人类疾病的诊疗中被越来越多地开发使用,此前,来自美国的科学家就将机器学习和大数据相结合,用于确定携带疾病的啮齿类动物的种类分布,以及容易被新生寄生虫和病原体传染的热点地区。而据国外媒体报道,包括谷歌公司在内的许多公司致力于研究如何延长人类寿命几十年时间,但美国洛杉矶一家公司提出了一个新概念-使用人工智能技术将人类“起死回生”,而这项技术预计在2040年将实现。

医疗领域人工智能企业Airdoc创始人张大磊认为,人工智能在医疗健康领域的机遇主要有七大方向:临床诊断辅助系统等医疗服务、机构信息化、医学影像识别、医疗大数据、药企研发、健康管理、基因测序等。

本文由医麦客转载,参考出处:癌症研究Team。

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