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TED演讲|我们正处在最令人兴奋的抗癌十字路口

来源:药明康德微信公众号日期:2017-9-9
  核心提示:

虽然“癌症”这个词通常唤起的是悲伤、愤怒与恐惧的情感,但是我今天从癌症研究的最前沿给你们带来一些好消息。事实上,我们开始在与癌症的战争中占到上风。目前,我们正处在癌症研究领域三个最令人兴奋的革新的交汇处。

While cancer often conjures up emotions of sadness and anger and fear, I bring you good news from the front lines of cancer research.The fact is, we are starting to win the war on cancer. In fact, we lie at the intersection of the three of the most exciting developments within cancer research.

演讲实录:

癌症是一种可怕的疾病。我们中间很多人因为它失去了亲朋、好友、与挚爱。我知道在座的听众中有些人是癌症幸存者,有些人此时此刻正在和癌症搏斗。我的心与你们同在。虽然“癌症”这个词通常唤起的是悲伤、愤怒与恐惧的情感,但是我今天从癌症研究的最前沿给你们带来一些好消息。事实上,我们开始在与癌症的战争中占到上风。目前,我们正处在癌症研究领域三个最令人兴奋的革新的交汇处。

首先是癌症基因组学(cancer genomics)。基因组是一个生物DNA编码的所有遗传信息的总和。肿瘤细胞中DNA序列上出现的突变是导致肿瘤细胞失控的重要原因。差不多10年以前,我是约翰·霍普金斯大学 (Johns Hopkins University) 第一次绘制肿瘤细胞基因突变图谱的研究团队的一员。我们首先针对结直肠癌、乳腺癌、胰腺癌和脑癌绘制了基因突变图谱。自此之后全球在70多个国家有90多个研究项目力图理解这些癌症的遗传基础。今天,我们对上万种癌症的遗传机制的了解已经深入到细微的分子水平。

第二项变革是精准医疗,又称为“个体化医疗”。相对于“一刀切”的癌症治疗方式,这种全新的医疗方式能够依据肿瘤的遗传特征进行有针对性的治疗。如今,有许多量身定制的靶向疗法能够让医生给予患者个体化医疗。更多的靶向疗法仍然在研发当中。

第三项令人兴奋的变革是免疫疗法。科学家们如今能够利用免疫系统来对抗癌症。比如,肿瘤能够将免疫系统关闭,而新的药物能够将免疫系统重新激活,让它来对抗癌症。而且,我们找到了方法能够从身体中取出免疫细胞,通过基因工程对它们进行改造,训练它们识别癌细胞,然后将它们放回体内对抗癌症。

当我还是美国国家癌症研究所(National Cancer Institute)的研究员时,我有幸能够与该领域的先驱们一起工作,并且亲目睹了这项技术的发展过程。目前,有超过600项临床试验在募集患者,探索免疫疗法的各个方面。

虽然这三项令人兴奋的变革正在进行,但是我们仍然面临着很多挑战。我想用一个病例来说明。这位患者患上了称为黑色素瘤(melanoma)的皮肤癌。这是一种很可怕的癌症,肿瘤已经扩散到他全身。但是,科学家们能够找出这种癌症携带的基因突变并且针对其中的一个突变实施靶向疗法。结果可以说是个奇迹。肿瘤细胞看起来都消失了。但是故事并没有结束,几个月之后患者的肿瘤再次复发。这是为什么?答案是肿瘤的异质性,让我来解释一下。

即便是直径只有1厘米大小的肿瘤中仍然包含着上亿个不同的肿瘤细胞。它们虽然在遗传角度上看非常类似,但是不同的肿瘤细胞之间还是有细微的差别,这导致它们对不同的药物敏感。结果是,即使你有一种非常有效的药物能够杀死几乎所有的肿瘤细胞,仍然可能有一小群细胞对这种药物有抗性。最终这一小群细胞会复发,并且会侵袭患者全身。

 
▲肿瘤就像许多海洋球组成的细胞,少数耐药细胞(图中黑色圆圈)就可能带来复发。

那么接下来的问题是:知道了这个信息我们应该怎么办?答案的关键是耐药性的癌细胞克隆出现以前,尽早地将这些令人兴奋的研究进展应用到癌症治疗当中。癌症治疗的关键在于早期诊断。直觉上我们也知道,早些发现癌症会得到更好的治疗结果。统计数据也支持这个结论。比如对卵巢癌来说,如果确诊时癌症处于IV期,患者5年存活率只有17%。但是如果你可以在癌症处于I期时就发现它,那么超过92%的患者会活下来。但是令人难过的事实是,只有15%妇女的癌症在I期时被发现,而70%的癌症在被发现时已经处于III或IV期。

我们非常迫切地需要更好的检测癌症的方法。目前最好的癌症检测方法可以分为三类。第一类是医学手术,比如用结肠镜检查结肠癌。第二类是蛋白生物标记物,比如用PSA(prostatic specific antigen)检测前列腺癌。第三类是成像技术,比如用乳房X光摄影(mammography)来检测乳腺癌。医疗手术通常是最准确的,但是它们通常也具有侵入性,而且需要大量设备和投入才能够进行。蛋白标记物虽然对有些人群来说非常有效,但是在有些情况下特异性不高,导致出现大量的假阳性结果。这会导致更多不必要的检测和医疗手术。成像技术虽然对有些人群有效,但是患者会受到有害辐射,而且并不是对所有患者都有效。比如,乳腺X光摄影对乳房密度高的妇女就不太有效。

 
▲目前三类癌症检测手段

所以我们需要一种检测方法,它具备非侵入性,不需要大量设备的投入,特异性很高,不会产生假阳性结果,不需要使用辐射并且对所有人群都有效。更重要的是,它能够在肿瘤大到含有1亿个细胞以前就能够发现肿瘤。这样的技术存在么?如果它不存在,我就不会在这里演讲。

我很高兴地与大家分享我们的最新技术。这项技术的核心是一个简单的血检。血液循环系统看似普通,它对我们的生存至关重要。它为我们的细胞提供氧气和养分,并且清除废物和二氧化碳。生物学角度上关键的一点是:肿瘤细胞比正常细胞生长更为迅速,也更快死亡。当肿瘤细胞死亡时,它的DNA被释放到血液循环系统中。根据各种癌症基因组测序研究,我们已经知道了肿瘤细胞的遗传特征,通过检测血液中DNA的遗传特征我们就可以提早发现肿瘤。与其等到肿瘤长大到产生临床症状,或者致密到能够通过成像技术发现,又或者明显到能够通过医疗手术观察到,我们当然希望在肿瘤较小的时候就可以通过寻找血液中少量的肿瘤DNA来检测肿瘤的存在。

 

现在我来解释一下我们是如何进行这项检测的。首先,我们需要进行一个简单的血检,不需要辐射或者复杂的仪器,只需要简单地抽取血样。然后这些血样会被送到我们的实验室,我们会从血样中提取DNA。因为你的身体中大部分是健康细胞,所以提取的DNA大部分来源于健康细胞。但是其中一小部分,大约小于1%,来源于肿瘤细胞。然后我们使用分子生物学技术从这些DNA中根据癌症基因组研究提供的信息,富集基因组中与癌症相关的区域。然后我们将这些DNA片段放进DNA测序仪中进行测序,它会把DNA编码中的A、C、T、G解读出来,最终给出包含着数十亿碱基符号的测序结果。我们然后使用统计和计算方法来找出其中存在的遗传特征信号,捕捉到在血液中存在的微量肿瘤DNA信息。

 
▲通过血液检查发现肿瘤的原理和步骤

那么这项技术在患者身上真的有用么?因为现在我们无法预测哪位患者会患上癌症,所以我们将这项技术用在下一个最适合的患者群:癌症进入缓解期的患者,具体来说是肺癌。不幸的是,即使使用目前最好的药物,大部分肺癌仍然会复发,所以关键是我们的技术能否在标准手段之前发现这些癌症复发。

我们刚刚与伦敦大学学院(University College London)的Charles Swanton教授合作完成了一项重大临床试验。现在让我给你们解释一下其中一个患者的例子。这名患者在研究开始时接受手术治疗,然后接受化疗,他的癌症进入缓解期。研究人员通过临床检查和成像技术对他的癌症进行持续监测。在第一次手术后大约450天,他的癌症不幸复发。问题是:我们能不能更早发现复发的出现?在整个研究过程中,我们同时定期抽取患者的血样,检测血液中的循环肿瘤DNA的水平。在病发初期,不出意外,患者血液中肿瘤DNA水平很高。不过,肿瘤DNA水平在初次治疗后逐渐降低为零并且在随后的一段时间内微乎其微。但是,在初次手术后大约340天时,我们观察到血液中肿瘤DNA水平开始上升,肿瘤DNA水平在第400天和500天时进一步升高。

 
▲这项血液检查能比影像手段提前100天发现肿瘤复发

如果你没注意到,这一结果的关键是在第340天时,我们能够检测到血液中肿瘤DNA水平的上升。这意味着我们在标准方法发现肿瘤复发之前100天就能够发现肿瘤的存在!我们可以提前100天开始药物治疗,提前100天实施手术。肿瘤会少生长100天,能够让它们产生抗性的时间也减少了100天。对于某些患者来说,这100天生死攸关。这个发现让我们非常振奋。

因此我们对其它癌症进行了更多的研究,它们包括乳腺癌、肺癌和卵巢癌。我迫不及待地想知道我们能够提前多久发现这些癌症。

我有一个终极梦想,未来作为我们标准的身体检查的一部分,我们会抽取两小管血样。从这两小管血样中,我们可以将其中的DNA与所有已知癌症的遗传特征进行比较,这可能提前数月甚至数年发现癌症的存在。即使在现有的癌症治疗手段下,这样的早期发现也将意味着拯救上百万生命。如有再加上免疫疗法和靶向疗法中获得的新进展,那么终结癌症的目标就不远处。

下一次你听到“癌症”这个词的时候,我期待各位能将它与这些情感联系起来:希望!永不放弃!世界各地的癌症研究人员在为战胜这一疾病狂热地工作着,而且他们正在取得重大的进展。

这是癌症终结的开端。我们终将在与癌症的战争中获得胜利。对于我来说,这是了不起的好消息。

谢谢各位。

 
▲本期讲者Jimmy Lin博士是专注于早期肿瘤血检的Natera公司的首席科学家,他曾在约翰·霍普金斯大学参与成了首个人类癌症全基因组测序项目。(图片来源:TED)


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