癌症个性化治疗的药物选择

据统计，我国每年新增癌症病例300多万例，220万人死亡，每分钟有6人被诊断为恶性肿瘤。癌症发病率排在前5位的，在男性中分别为肺癌，胃癌，肝癌，食管癌和大肠癌；女性中分别为肺癌，乳腺癌，胃癌，大肠癌和肝癌。在中国排在最前面的致癌因素分别是环境因素、慢性感染、吸烟等。

在老百姓的印象中，诊断出癌症基本上就是判了死刑，目前全国癌症病人5年的总体生存率约为30%左右。我们还经常听到这样一种说法，"有些癌症病人是被治死的"。为什么会有这样的说法呢？在中国，对于肿瘤住院病人，最多采用的治疗手段是手术、放疗和化疗（药物治疗）。癌症病人用药遵循一定的标准治疗规程(SOC)，包括一线、二线和三线四线用药等。然而，与病原菌引起的疾病不同，肿瘤的发生是由于自身细胞的基因突变造成的，也是非常个性化的。可以说没有两个人的肿瘤是一样的，这就决定了癌症治疗用药也不能像抗生素那样简单。每种药物针对的靶点或作用机制虽然是确定的，但用到非常个性化的癌症病人身上，药物的有效性就不是那么容易预测了。对某个病人有效的药物，对于另一个看似同样癌症的病人可能完全没有效果。所以，虽然医生在治疗过程中遵循了SOC，但也有可能因为药物无效而让病人错过宝贵的治疗时机。所以，说部分癌症病人是被治死的也是有道理的。人不是小白鼠，生命只有一次机会，用错一次药或是用的药没有效果，就会付出不可挽回的生命代价。免疫治疗药物anti-PD1抗体在黑色素瘤治疗中的确定疗效引发了类似药物的研发热潮，但实际上也只有20%的的黑色素瘤被治愈。对任何一个病人来讲，哪怕一种药物在80%的病人身上有效，而万一自己是那20%药物无效病人中的一个呢？对病人而言，有效和无效都是非黑即白的，是不能把自己的生命寄托在一个统计数据上的。所以，个性化治疗就成了一个非常值得期待的事情。

一提起个性化治疗，大家想到的基本上都是基因测序。通过对肿瘤DNA进行深度测序，找到突变基因，再针对突变基因选择合适的靶点药物，比如针对ALK、MEK、EGFR等的靶点药物，是大家印象中的个性化治疗。但是这个印象可能不是准确的。首先，绝大部分的癌症并不是单纯的由这些突变导致的，而更可能是多基因突变促成的，尤其是在中国这样一个环境污染严重的地方；第二，绝大部分的肿瘤组织是异质性程度很高的细胞群，也就是说，是由各种不同基因突变细胞组成的；第三，即使是能够发现比较单一的基因突变，靶向药物也不是100%有效的。所以，测序距离真正的癌症个性化治疗还是有一定的距离的。这类似于O2O或电商里的最后一公里问题，而这最后一公里就应该由PDX来完成。

所谓PDX，就是将人的组织（咱们这里就专指肿瘤组织吧）移植（接种）到小鼠体内（Patient-Derived xenograft)，这种带有人肿瘤组织的小鼠就叫PDX。我们知道，因为免疫排斥，一个物种是不能接受其它物种的组织器官的。因此，人的肿瘤组织也不能移植到普通小鼠体内，否则就会被小鼠的免疫系统排斥掉。要想做成PDX，就需要先将小鼠的免疫系统破坏掉，做成免疫缺陷小鼠。而且，小鼠免疫缺陷的程度越高，对病人肿瘤的接受程度越高，成瘤率也就越高。几十年前，就有科学家将人的原代肿瘤(即直接从病人身上取下来的新鲜肿瘤)接种到裸鼠（nude mice)身上，虽然有成功，但成瘤率很低，这是因为裸鼠只是T细胞缺失。随后，科学家开始使用SCID或NOD-SCID小鼠，因为SCID小鼠没有T和B细胞，也就是说它既没有细胞免疫，也没有体液免疫，所以相比裸鼠，成瘤率也大大提高。但这个小鼠还是保留了一部分免疫性状，比如有自然杀伤细胞(NK细胞)。最近几年，一种叫NSG的小鼠开始被用于PDX制备。NSG是在NOD-SCID的基础上，又缺失了IL-2受体gamma亚基（IL2Rg)基因。因为IL2Rg同时也是其它一些重要的免疫细胞因子(IL-2， IL-4， IL-7， IL-9， IL-15， IL-21等)的受体亚基，这就使得这个小鼠的免疫系统基本丧失掉了，同时也没有了NK细胞。所以，NSG小鼠是目前已知免疫缺陷程度最高的小鼠，在NSG小鼠上的成瘤率也远远好过NOD-SCID和裸鼠。而且，跟NOD-SCID与裸鼠相比，基于NSG小鼠的PDX更好的保留了人肿瘤组织的异质性以及基因表达谱，也就是说更接近病人的肿瘤特性。在这样的PDX模型上遴选出来的有效药物和药物组合，就能够直接用到病人身上，达到指导用药的作用。那到底怎样用PDX来遴选有效药物呢？

首先是医生在为癌症病人做手术的时候，可以将从病人身上取下的肿瘤块儿，在实验室里被切成小块儿，再移植到免疫缺陷小鼠的皮下（一般接种2-4个点）。一般情况下，肿瘤越新鲜越好，也就是说，从医生取下肿瘤到小鼠接种之间的窗口期越短越好。经过几周的时间，肿瘤块儿会在小鼠体内长大。然后再将这些肿瘤块儿收集并继续切成小块儿，放到更多的免疫缺陷小鼠体内，这样就得到了足够数量的可用于药物遴选的PDX小鼠。在不同的时间段，给这些PDX小鼠分别用不同的药物或药物组合，观察哪种药物可以抑制或杀死肿瘤，并将这个结果给医生，从而给医生提供用药指导。同时，这些肿瘤块儿也可以通过液氮冻存的下来，用于医药企业进行新药研发。

药物研发公司为一直在为癌症药物研发进行着巨大的投入，然而，再好的新药也只是对一部分癌症病人有效，而且，癌症的种类也远远多过我们能够预测的。很多时候，对于医生来讲，面对一个癌症病人，可选择的药物不是太少，而是太多，导致无从选择。比如，尽管都是肺癌，可能发病机制完全不同。相反，看似不同的癌症，其分子机制也可能是一样的。也有的时候，即使是看似同样的发病机制，因为有其它机制的参与，不同病人也会对某个药物产生不同的反应。既然已经有这么多的癌症药物，而我们又不愿意把病人当作小白鼠，所以，我们可以用PDX来帮助医生遴选出最佳药物，从而为病人找到最合适的治疗方案。这些PDX小鼠也可被称作病人的"验药化身"。大量研究已经证明，在"验药化身"上有效的药物，在病人身上同样有效。

尽管大家承认，"验药化身"是药物遴选的最好工具，也是实现"癌症个性化治疗"的最完美方式。但也有不少专家认为现在将PDX广泛用于癌症个性化治疗还为时过早，主要有以下两个因素：一是时间，二是价格（尤其是在美国，目前保险公司还不支付PDX药筛的费用）。

在时间方面，整个过程也许要3-6个月，有些病人可能会等不及这个结果出来就会离开人世。但也会有很多病人会等到结果，并从中受益延长寿命。而且，因为肿瘤在NSG小鼠上长得更快，并且无论是在成瘤率还是保持人肿瘤组织的异质性方面，NSG小鼠也更有优势，所以相信可以在更短的时间内，更高效地为病人遴选到最好的药物。如果将测序（缩小筛药范围）和"验药化身"结合起来，就能够使药物遴选进程更快，真正帮助病人，延长病人寿命。

另外一个就是价格。从国外的报价来看，从PDX制备到完成药物遴选，一般收费在4-6万美元。在保险公司不支付这笔费用的情况下，的确是一个巨大的家庭负担。而在国内，如果利用国内的规模化、低成本优势，相信可以将价格降低到10万元人民币以下。在进入医保之前，对于很多家庭来讲，用这个费用来换取自己或家人的生命，我想这也是很多人愿意承担的。

时间和价格是医生和病人关心的。而对于提供这方面服务的企业来讲，要做好"验药化身"，必须要有最好的工具小鼠。上面提到，目前最好的小鼠是NSG小鼠。美国Jackson lab是国外NSG小鼠的主要供应商，但该小鼠不在中国出售。国内也有公司已经开发出自己的NSG小鼠并实现了规模化供应，比如百奥赛图的B-NSG小鼠。JAX的NSG小鼠是通过回交的方式，将129／B6遗传背景的IL2Rg突变回交到NOD-SCID背景上，目前还在继续回交过程中。而百奥赛图则是通过直接在NOD-SCID小鼠上将IL2Rg基因全部敲除，获得了纯系NOD背景的B-NSG小鼠。百奥赛图的大规模动物生产能力，也保障了能够为客户长期提供高质量低成本的B-NSG小鼠。同时，百奥赛图正在进行下一代B-NSG小鼠的研发，比如，在B-NSG小鼠的基础上进行更多的基因修饰，加上各种人源化细胞因子，从而提高成瘤率，缩短肿瘤生长时间。

PDX药物遴选，是真正的"癌症个性化治疗"，同时，也是一个很好的商机。国外已经有公司（ChampionsOncology，Oncotest等）通过这种方式帮助肿瘤病人遴选最合适的药物或药物组合。在国内，也有多家有PDX经验的公司正在进入这个领域，并有很多创业企业已经或准备进入这个领域。这个趋势之所以逐渐明朗，第一，随着成瘤率逐步提高，成瘤时间缩短，药物遴选标准化流程(SOP)的完善，可以加快遴选速度并及早给出治疗方案；第二，如果将收费降低到10万元以下，以中国的人口基数，将是一个很大的市场；第三，这个市场容量巨大，容得下多家公司涉足。而将测序和"验药化身"结合起来的第三方临检机构将有巨大市场前景和想像空间。

总体来讲，我认为在2年的时间内，这个将会出现很多公司，并获得投资公司的青睐。

注：这是一个纯粹科普性质的小文，省去了文献引用。有很多是我自己的观点和看法，难免失之偏颇。

有关沈月雷

1992年本科毕业于武汉大学病毒学及分子生物学系，并考入中国药品生物制品检定所攻读硕士学位。期间主要从事人巨细胞病毒感染早期诊断试剂盒的研制和病毒类疫苗的质检工作。1997年赴美，于2003年在美国University of Massachusetts School of Medicine 获博士学位后，赴 New York University School of Medicine/Howard Hughes Medical Institute 的Dan Littman教授实验室进行博士后研究（2003—2008）。主要是从事利用模式小鼠模型进行自身免疫性疾病致病机理的基础研究。2008年6月在美国麻萨诸塞州发起成立Biocytogen生物技术公司。带领团队研发出多个基因剔除，基因嵌入模式小鼠品系。这些品系正被全球上百个实验室应用。其成果也在包括Nature， Nature Immunology， Immunity 等顶尖杂志上发表。沈月雷博士具有将近20年的免疫学，分子生物学，和基因剔除类模式动物制备和研究经验。2009年11月，沈月雷博士又发起成立了北京百奥赛图基因生物技术有限公司并担任公司的首席科学家。沈月雷博士于2011年4月获选北京市第四批“海聚工程”人才。