日本和美国研究人员研发出一种喷雾试剂,能在几分钟内使癌细胞“发出”绿色荧光,与健康组织相区别。
研究团队由日本东京大学生物化学教授浦野泰照和美国国家卫生研究院首席科学家小林久隆领头,11月23日在美国《科学转化医学》杂志发布报告。
研究人员把人类卵巢癌细胞植入实验鼠腹部,一段时间后向鼠腹喷洒试剂,癌细胞“发出”肉眼可视绿光。这种试剂能识别小于1毫米的癌细胞,可弥补核磁共振成像等现有识别方式的不足。在手术过程中,可能有助于发现并彻底清除微小癌肿。
研究人员正在检测这种荧光试剂是否会危害健康细胞,尚未发现大量使用试剂引发不良反应的案例。这种试剂成本低、操作简单,只需向癌症疑似部位喷洒少量雾剂便可得出结果,普通医院也可采用,有望几年内投入实际应用。
有这样一串冷冰冰的数字:2015年,我国新增429.2万癌症患者,癌症死亡病例达到281.4万,很多人因此谈癌色变。2015年我国新增的癌症病例大约是430万,死亡的是280万,也就是平均每分钟新增的癌症患者已经超过8人。然而,另一个更加痛心的事实是,早期的癌症没有明显症状,往往到了晚期才被发现。早癌九成可治,晚癌九死一生。于是,一个新的世界性课题,如何及时发现癌症一直困扰着国内外的医学界。二十多年来,罗永章和他的团队一直在寻找答案,并且有了历史性突破!这支中国医疗团队,发明的一款“照妖镜”,可让癌症早早现出原形,挽救成千万人的生命!
中国每8分钟新增一位癌症患者
清华大学生命科学学院罗永章教授:2015年咱们国家新增的癌症病例大约是430万,死亡的是280万,也就是平均每分钟新增的癌症患者已经超过8人。
罗永章,清华大学生命科学学院的教授。4月22日,在这场癌症新型标志物的研讨会上,他一开始就抛出了一连串冷冰冰的癌症数字。据世界卫生组织预测,2020年全球癌症新发病例将达到2000万,因癌症死亡1200万人。寻找到癌症治疗和监测的有效手段是全世界众多科学家为之努力的方向。可是在现实中,如何及时发现癌症一直困扰着国内外的医学界。
罗永章:那么肿瘤为什么一旦被发现,多半都是中晚期,这是我问的第一个问题。第二个大家都知道,90%以上的恶性肿瘤最终死于转移,但是如果能早期发现的话,治愈率可以高达95%。
重大突破!一滴血可测癌症
早癌九成可治,晚癌九死一生。肿瘤具有隐秘性,早期的肿瘤虽然好治愈,可是由于没有明显症状,往往到了晚期才容易被人发现。而晚期的肿瘤已经转移、扩散,很难医治。罗永章在上世纪八十年代大学刚毕业时就痛苦地看到了这个事实。
罗永章:大学毕业以后,我同班一个同学就被发现得了癌症,而且是胰腺癌,手术以后不到半年就去世了。所以在我这个同学去世以前,希望我能学与肿瘤相关的专业。
要好的同学因为癌症而去世,深深刺激了罗永章,在美留学期间他毅然从本科的化学专业改成了生物学,从此,开始了与癌症斗争的事业。1998年,一个偶然的契机,促使罗永章回国,并研发出抗癌新药恩度,让药价大幅下降。不过,肿瘤早发现的问题,还一直困扰着罗永章。医学界现有的,用于检测癌症的肿瘤标志物,都存在不稳定的问题,难以及时发现潜在的危险。究竟如何才能找到一条及时发现肿瘤的快速通道?二十多年来,罗永章和他的团队一直在寻找答案。
事实上早在1989年,学术界就发现了人体中的热休克蛋白90α可以成为肿瘤发现的标志物,二十多年以来,世界各国的研究团队已经围绕这个蛋白,发表了超过1万篇研究论文,并产生3位美国院士和3位欧洲院士,但迟迟没有研究成果转化为产品。2009年罗永章团队开始介入研究,并通过重组蛋白质大规模制备技术,人工制备出了结构稳定的热休克蛋白90α。这相当于他们可以自由“制造”这种蛋白。在此基础上,他们还自主研发出了一种专门检测热休克蛋白90α的试剂盒。患者只需取一滴血,即可用于癌症病情监测和治疗效果评价。
罗永章:把人的血液拿过来,以后放在这个盒子里面,跟抗体相互作用,看颜色的变化,这样可以定量检测天然HSP90α的含量。
2013年,罗永章团队联合中国医学科学院肿瘤医院等八家医院,搜集了2036例入组样本,完成了世界上第一个将热休克蛋白90α作为肺癌标志物的临床试验。在全球首次证明了热休克蛋白90α,是一个全新的肿瘤标志物。目前,我国自主研发的Hsp90α定量检测试剂盒已通过临床试验验证,获得国家第三类也是最高类别的医疗器械证书,并通过欧盟认证,获准进入中国和欧盟市场。
罗永章团队的研究在国际医学界引起轰动,DNA双螺旋发现者、诺贝尔奖得主詹姆斯·沃森博士的专门来信祝贺。于2009年在《美国科学院院刊》发表,引起国际同行的广泛关注和引用。国家食品药品监督管理总局很快将其批准用于肺癌患者的病情监测和疗效评价。这是人Hsp90α被发现24年来,全球第一个将其用于临床的产品。
在肺癌之后,罗永章团队在2016年完成了肝癌上的临床研究,在世界上首次证明,热休克蛋白90α可用于肝癌患者的检测,现已被国家食品药品监督管理总局批准在临床中使用。除了肝癌和肺癌的监测外,由于有了热休克蛋白90α检测技术,当一些癌症转移到肝部和肺部两个器官时,医生能够及时获得信息,从而做出最佳的治疗方案。
癌症“照妖镜”获国家许可,却遇推广门槛
罗永章团队研发出了可以检测热休克蛋白90α的试剂盒,而这个试剂盒只是一种实验室产品,要想让它服务千百万患者必须实现它的产业化,这个过程也并不简单。
2008年,普罗吉公司与清华大学共同组建了抗肿瘤蛋白质药物国家工程实验室,这也是国家发改委在清华大学批准建立的第一个国家工程实验室。在公司的实验室里,研发中心负责人李米川给我们展示了已经量产出来的热休克蛋白90α试剂盒。使用试剂盒检测人体热休克蛋白90α ,全程只需要3小时,没有太高的技术门槛。可是试剂盒的标准化量产却并不容易。
烟台普罗吉生物科技发展有限公司总经理崔大伟:在生物制药领域,其实最开始的实验室研究很多时候都会成功,但是一到真正量产的时候,也就是我们叫做放大的这个实验的时候,就很有可能会遇到困难。
2009年,崔大伟到烟台办起了热休克蛋白90α试剂盒工厂。要将实验室里的科研成果转化为产品,首当其冲就是技术放大难题。实验室的科研对热休克蛋白90α抗体需求量小,不需要让它保持太久的稳定性。而崔大伟要量产试剂盒,必须让热休克蛋白90α溶液有着足够的稳定期,才能保证产品有较长的销售期。为了让量产的热休克蛋白90α溶液稳定下来,崔大伟耗时一年,开发了一套针对热休克蛋白90α的保护溶液体系。这让他们可以把产品有效期做到一年以上。而国外最高水平只能维持6个月的稳定。
热休克蛋白90α试剂盒从实验室进入工厂,再从工厂走下了生产线,研发生产团队可谓是一路坎坷。不过热休克蛋白90α是否真能成为癌症的照妖镜,最重要的还需要临床的检验,那么热休克蛋白90α的检测效果究竟如何呢?
这位正在采血的中年人,是一名癌症患者。他在2014年被确诊为肺癌晚期。之后进行了手术并进行化疗,他急需一种有效的肿瘤检测手段,及时了解自己病情的变化。当他偶然了解了热休克蛋白90α检测技术后,便做了包括它在内的多种肿瘤检测。今天,他来体检中心,检查自己的热休克蛋白90α值。
患者:到了9月份的时候又做了一次,这次距离手术已经有9个月了,这个时候其他的情况都还显示是正常的。像CE1、Ca125肿瘤标志物,这些都是正常的,但是90α就到了100多、120几的样子。这个不正常。
除了热休克蛋白90α的数值异常,别的肿瘤标志物都显示正常,再加上没有别的反应,使这位患者并未引起太大的重视。但令他没想到的是,到了2015年,其他的肿瘤标志物指标也不正常了。
癌症患者:一直到了2015年,这个时候CT已经明显出问题了,体感也能够感觉到不好的感觉。后来这个时候开始吃药。当时是在CT和其他几个提前半年,90a反映出来的,如果我当时有这方面的知识,应该警觉,早一点干预。
眼下,经过积极治疗,这位患者的病情已经得到控制。运用多种手段检测身体的变化,成为了他的必修课。
患者:到了2016年6月份,90a又降到60几,因为CT显示也不错。
临床数据表明,在肺癌中,传统的肿瘤标志物CEA灵敏度只有54%,符合率为66%;而热休克蛋白90α的灵敏度达到72%,符合率为75%,明显优于CEA。而在肝癌中,传统的标志物AFP灵敏度为53%,符合率为74%;热休克蛋白90α的灵敏度达到93%,符合率为92%。
天津市人民医院肿瘤研究所所长王华庆:热休克蛋白90α在基础实验当中以及已经开展的在非小细胞肺癌、在肝癌已经发现它大大的优于目前我们临床上常用的这些标志物。
在稳步推进肺癌、肝癌检测的同时,罗永章团队还在积极试验热休克蛋白90α检测其它癌症的可行性。目前,普罗吉公司的内部试验数据显示,热休克蛋白90α在弥漫性大B细胞淋巴瘤上的灵敏度,达到了73%。
王华庆:在淋巴血液系统,就是我所从事的恶性淋巴瘤的研究当中,在基础实验也有了非常好的苗头。它又敏感、特异性又高。我们觉得这个无疑是一个重大的发现,那么由我们中国人牵头开展这样的研究,不仅是对我们中国有利,而且对世界范围内,在癌症的早诊早治,能作出我们的贡献,我们觉得它价值非常大。
热休克蛋白90α检测肝癌、肺癌的有效性已经在临床得到充分验证,对于其它癌症检测的有效性试验也在稳步推进,在外人看来热休克蛋白90α应用前景应该是一片光明,而崔大伟却认为,好日子还远远没有到来。眼下,虽然热休克蛋白90α检测技术获得了国家许可,但是推广的时间比较短,销量并不大。普罗吉的烟台工厂,常常是“三天打渔,两天晒网”。
崔大伟:现在总体的销量还是不够大的,这也是我们迫切需要发展的一块,我们现在的话因为销量不够,所以我们的厂房并不是连续在生产的,我们生产一次大概两个月左右的时间就可以供应三到四个月的使用量。
停工的日子里,普罗吉试剂盒工厂的员工,只能靠维护机器、生产培训消磨时间。前期研发投人巨大,而产销量却不足,使得企业无法降低生产成本。眼下,热休克蛋白90α检测在医院的平均价格为300元左右。而其他的肿瘤检测,如CA系列,平均价格仅80、90元。此外,由于普罗吉还未申办进医保的手续,患者在医院检测热休克蛋白90α,不能享受医保。
崔大伟:我们确实比现有的一些标志物要贵,第一块就是我们现在前期的研发投入是巨大的,这是一方面。第二块我们现在市场没有打开,我们平均的成本的摊销就会很高,所以这也是一块,随着我们市场推广,那么我们肯定会成本价格越来越下降,这样子的话也会有利于更多的人民群众去使用我们这个产品。
生产线不能充分发挥产能,手里捧着金饭碗却找不到销路。眼下,普罗吉公司正在一个省一个省地做推广。他们已经通过了13个省市的物价审批,正在100多家医院办理入院手续。
罗永章:我呼吁给父母送一个礼物,最好就是送一个体检的礼物,这是最重要的,让大家能够早发现,然后治疗,把肿瘤消灭在萌芽之中,早发现就是一个人的命,晚发现就是什么药都无能为力了。
半小时观察:抗癌还需更多“世界第一”
俗话说,早癌九成可治,晚癌九死一生。尽早发现是癌症治疗最有效的途径。让我们非常欣慰的是,罗永章团队经过多年的不懈努力,为中国拿到了一项癌症检测领域的世界第一,这是一份含金量十足的“世界第一”,我们希望它推广的脚步能够再快一点,这样的中国制造能够再多一点。多一点这样的“世界第一”就能为千千万万的癌症患者多赢得一点时间,多生出一分希望。
肺癌的发病率和死亡率正在迅速上升,这是一个世界性趋势,很多发达国家中肺癌占男性常见恶性肿瘤的第一位,占女性常见恶性肿瘤的第二三位。吸烟、被动吸烟、环境污染尤其是大气污染是促成这一严峻现实的罪魁祸首,却又都 是一个长期得不到解决的老大难问题。今年的5月31日是第20个世界无烟日,可是无烟的日子仍然遥不可及,吸烟已被公认为引起肺癌的最重要的致癌因素。另一流行病学趋势就是肺癌组织学类型在男女性别中的显著变化。鳞癌的发病度在男性中占的比例大幅度下降(导致肺腺癌的比例相应增加),腺癌的发病率在女性中继续增长。肺癌严重危害人民健康,威胁人民的生命,但是迄今为止肺癌的治疗效果十分令人不满。 半个世纪以来世界各国肺癌的发病率和死亡率都有明显增高的趋势。其早期常有刺激性咳嗽、痰中带血等呼吸道症状,病情进展迅速与细胞生物活性有关。本病多在40岁以上发病,发病年龄高峰在60-79岁之间。男女患病率为2.3:1左右。
【肺癌的成因】
大致分为以下几种
■⑴ 吸烟已被公认为引起肺癌的最重要的致癌因素。在欧美各国,肺癌的发生归因于吸烟的危险度在90%左右。80年代,上海市区男性肺癌归因于吸烟的危险度在70%~80%;女性肺癌约30%归因于吸烟与被动吸烟。吸香烟者的危险性比吸雪茄或烟斗者高,也比吸竹筒水烟和长竿烟袋者高。吸不带过滤嘴烟或高焦油烟的危险性比吸过滤嘴烟或低焦油烟者高。开始吸烟的年龄是一个重要的影响因素,开始吸烟的年龄越早,患肺癌的危险越大。烟龄60年者的肺癌死亡率要比烟龄20年者高出100倍左右。香烟点燃后产生的烟雾中,含有3000多种有毒化学物质,其中最重要的有尼古丁、一氧化碳、氰化物、存在于烟焦油中的多种致癌物质、放射性同位素,以及重金属元素等。烟草燃烧所产生的致癌物质有苯并芘、亚硝胺、β-萘胺、镉、放射性钋等。还有酚化合物等促癌物质。不吸烟的妇女因丈夫吸烟所致被动吸烟患肺癌的死亡率,要比丈夫不吸烟的妇女(无被动吸烟)高1~2倍。吸烟与职业的或环境的致癌因素同时对人起致癌作用时,其结果比单独因素所起的致癌作用相加还要大,称协同作用。吸烟与饮酒也起协同致癌作用。如果每天平均吸烟20支,吸了20年的烟民患肺癌的危险性比不吸烟者高20倍。年龄小于20岁即开始吸烟者,死于肺癌的人数比不吸烟者高28倍。
■⑵ 职业性致肺癌因素:在70年代,我国有些工业城市,在工厂集中的地区,肺癌的发病率和死亡率特高,当时有的城市已居各种恶性肿瘤的首位。目前认为与下列物质接触的职业与肺癌的发生有关:石棉、砷化合物、铬化合物、镍化合物、二氯甲醚、电离辐射、芥子气以及煤烟、焦油和石油中的多环芳烃类。被怀疑与肺癌发生有关的因素有:铍、镉、铅、氯乙烯、丙烯睛、氯甲苯、硫代甲烷、玻璃纤维、矽尘、滑石粉、甲醛等,以及铸造、橡胶生产、电焊、建筑、油漆、某些农药生产和应用、石油提炼等职业。例如石棉工人死于肺癌者7倍于一般人群,而石棉工人中吸烟者患肺癌的危险性是一般人群的50~90倍,这是吸烟与石棉起协同作用所致。
■⑶ 大气污染等环境污染:工业的废气如果处理不当,可污染厂矿内外的环境和大气。此外城市中每天燃烧的大量煤、柴油、汽油以及柏油马路的铺设和机动车辆的使用,均可导致居民密集区空气的污染。令人不安的是环境污染仍是导致城乡居民疾病与死亡的重要原因之一。一般城市中的肺癌发病有10%以上是由大气污染引起的。厨房内的油烟和煤烟污染,是引起不吸烟妇女患肺癌的原因之一。近年来,室内装修所用石材、油漆、地板胶、塑料饰物、粘合剂等带来了室内污染。
■⑷室内氡污染:氡是一种放射性物质,广泛的存在于自然界的土壤、岩石、建筑材料中。它是铀、镭经衰变而成的产物。氡的同位素及其衰变产物被称为氡子体。只要是有氡的地方就会伴存着子体,氡及其子体危害人的健康。氡可通过地基、建筑物的缝隙、建筑材料结合处、管道入室部位松动处进入室内,建筑材料中也可能有氡逸入室内。我国制定的室内空气中氡浓度标准为100贝克/立方米。1994年以来,我国调查了14个城市的1524写字楼和居室,发现氡含量超标者占6.8%,最高达596贝克/立方米。1990年,北京的地下室监测,有2.5%室内氡浓度超过200贝克/立方米。国际上认为暴露于300~500贝克/立方米氡浓度下的人群,其肺癌的死亡率是正常暴露水平下人群的2倍。有研究估计美国每年约有2.4万名氡致癌病例。认为在美国氡的危害是仅次于吸烟的第二大致肺癌因素。世界卫生组织推算在各国所有的肺癌患者中,有5%~15%是室内氡暴露造成的。
■肺癌的其它危险因素:肺部既往疾病,如肺结核、肺炎、慢性支气管炎、肺气肿等,但比起上述四方面因素,既往疾病史所发生的作用是较小的。某肺癌高发区居民血内硒的含量偏低。国内外研究证明,一定量的硒对于癌症有抑制与预防作用。
■在内外因素的影响下,人体内癌基因与抑癌基因的多基因突变,使细胞多阶段受损和修复错误,最后引起癌变。已知癌基因ras、 myc、Rb 等和抑癌基因p53与肺癌的发生有关。 居民接触环境中致肺癌因素后,大多数人有一个较长的潜伏期,约20年~30年以上。医师们常用吸烟指数达400以上便进入了患肺癌的高危险期。吸烟指数=每天平均吸烟支数×吸烟年数,举例说,某人25岁开始吸烟,平均每天吸20支烟,吸了20年,(20支×20年=400),到45岁的时候便进入了患肺癌的高危险期。早期肺癌往往没有明显的、特殊的症状。常见的早期症状是咳嗽,多为刺激性干咳,与慢性吸烟性咳嗽相似,引不起患者重视。癌瘤在肺内逐渐长大。
【临床表现】
最常的肺内症状按发生频率为:①咳嗽,多数为干咳,无痰或少痰,占各种症状的67%~87%。以咳嗽为始发症状的占全体病例的55%~68.4%。②咯血,出现于31.6%~58.5% 的病例中,多数为间断发作,痰中带血丝或血点,大咯血少见。以此为始发症状的占病例总数1/3。一般人对痰中带血还是重视的,是促使病人就医的主要原因之一,医生务必小心诊断,X线、痰脱落细胞学以及必要时纤维支气管镜检等都属常规检查,切勿掉以轻心。③胸痛占病例中的34.2%~62%,多数为隐痛,24%的病例以此症状开始。如果疼痛剧烈应考虑胸膜种植肋骨受侵等可能。④气短,出现在10%~50%的病例中,约6.6%的病人以气短开始,原因早期系肿物堵塞支气管造成肺段或肺叶不张,经过短期适应气短可能减轻缓解。如气管严重则提示胸腔或心包腔积液、气管或隆突受压或病变有广泛肺转移,病程已晚。⑤发热,出现在6.6%~39%病例中,以此为始发的占21.2%。常为低热。原因是肿瘤阻塞支气管造成堵塞部远端节段、叶甚至全肺不张。如继发感染,也可发热不退。这种阻塞性肺炎,有时X线表现如大叶肺炎,消炎治疗有时也能见效,病肺复张因而误诊为单纯肺炎。但往往隔些时候,在原来部位炎症复燃。节段性炎症反复出现于肺的某一固定部位,应提醒医务人员警惕此种炎症乃是表象,由肿瘤阻塞支气管腔的本质引起。
肺癌病人出现剧烈胸痛,声嘶,上腔静脉受压综合征,臂丛神经、交感神经、膈神经受侵疼痛麻痹,食管受压产生吞咽困难,心包填塞,剧烈骨痛,头痛,肝区疼痛等皆属肿瘤侵及各该脏器造成损害所致,均属晚期症状。
【诊断】
■1.X线诊断 为诊断肺癌最常用之手段,其阳性检出率可达90%以上。包括透视、平片、体层、胸部计算机辅助体层(CT)、磁共振(MRI)、支气管造影等多种方法。由于CT具有高分辨能力,因而被迅速推广使用。过去曾经采用的支气管造影、肺动脉造影等已渐被其代替。临床实践中的原则是按上述排列次序由简而繁、由费用少到费用多地进行检查。CT的广泛应用始于70年代,它在了解病变之位置、与周围脏器之关系,胸膜小种植或少量积液、节段性肺不张、纵隔各组淋巴结肿大、肺仙微小转移灶等方面优于普通胸片,但也有其局限性。因为肿大淋巴结并不一定等于转移,经常遇见炎性淋巴结肿大直径超过1.5cm,癌性转移淋巴结小于0.5cm者,故对单个肿大淋巴结只能存疑不能据以为手术禁忌。当然已经融合成团时则应该确诊为转移所致。普通胸片显示之病灶比较大(比实际体积略有放大,可以比较清楚地显示其密度、边界、胸膜改变、中心液化等改变,故一定先照平片,有弄不清楚处再作胸部CT。腹部CT对于观察腹内诸脏器如肝、肾、肾上腺等有无转移非常有帮助。
肺癌较早期的X线表现不①孤立性球形阴影或不规则小片浸润;②透视下深吸吸气时单侧性通气差,纵隔轻度移向患侧;③呼气相时出现局限性肺气肿;④深呼吸时出现纵隔摆动;⑤如肺癌进展堵塞段或叶支气管,则堵塞部远端气体逐渐吸收出现节段不张,这种不张部如并发感染则形成肺炎或肺脓肿。普通体层片除更清晰地观察肿物外形、密度、部位、肺门及纵隔淋巴结肿大情况外,还可了解较大支气管(肺段以上)的阻断、狭窄、外压、管内肿物等情况。
较晚期肺癌可见:肺野或肺门巨大肿物结节,分叶状,密度一般均匀,边缘有毛刺,有时中心液化,出现厚壁、偏心、内壁凹凸不平的空洞。当肿物堵塞叶或总支气管出现肺叶或全肺不张,胸膜受累时可见大量胸液,胸壁受侵进可见肋骨破坏。
肺泡细胞癌也称细支气管癌,较少见,且较多见于女性,孤立型常呈小片浸润,缓慢增长仍易误诊为结核,但仔细追随观察极可发现阴影持续增长,不管过程多慢,这一点仍是诊断肺癌的重要依据,切切不要因为生长迟移瘤或粟粒型肺结核难以鉴别。
■2.纤维支气管镜检查 阳性检出率达60%~80%,通过光学纤维的照明放大图像使其阳性检出率远优于硬气管镜。检查时注意声带活支度、隆凸的外形及移动度以及各级(一般达4~5级)支气管口的改变如肿物、狭窄、溃疡等,并进行涂刷细胞学,咬取活检,局部灌洗等。这种检查,一般比较完全,也有报告9%~29%活检后并发出血。遇见疑似类癌并直观血运丰富的肿瘤应谨慎从事,最好避免活检创伤。
■3.痰脱落细胞学检查 简便易行,但阳性检出率不过50%~80%,且存在1%~2%的假阳性。此方法适合于在高危人群中进行确诊。为了提高检出率,从咯痰起始就要重视,首先教会病人从肺的“深”部咳出真正痰液,不是仅仅是唾液口水,必要时用药物刺激引痰。其次要在痰液新鲜时就挑样涂片固定,然后染色读片。
■4.经皮肺穿刺 适应于外周型病变且由于种种原因不适于开胸病例,其他方法又未能确立组织学诊断,内科多用。胸外科因具备胸腔镜检、开胸探查等手段,应用较少。目前倾向用细针,操作较安全,并发症较少。阳性率在恶性肿瘤中为74%~96%,良性肿瘤则较低50%~74%。并发症有气胸20%~35%(其中约1/4需处理),小量咯血3%,发热1.3%,空气栓塞0.5%,针道种植0.02%~。
■5.纵隔镜检查 1954年Harken等首先施行纵隔镜检查术,1959年Carlens等进一步完善技术,为现代纵隔镜检查术奠定基础。在胸骨上凹部作横切口,钝性分离颈前软组织到达气管前间隙,钝性游离出气管前通道,置入观察镜缓慢通过无名动脉之后方,观察气管旁,气管支气管角及隆突下等部们的肿大淋巴结,先用细长针试行抽吸证明不是血管后,用特制活检钳解剖剥取得活组织。综合大组病例部的阳性率39%。另有作者报道使25%的病例免去不必要的探查。但有的作者报告假阴性率达8%。这多半是由于转移淋巴结处于纵隔镜可抵达 观察的范围之外。目前比较趋于一致的看法是当CT可见气管前、旁及隆突下等(2、4、7)组淋巴结肿大时应行纵隔镜检查。操作在全麻下进行,约有0.04%的死亡率,1.2%发生并发症。并发症包括气胸、喉返神经麻痹、出血、发热等。
■6.磁共振成像(MRI) 是新于CT的影像诊断技术,在肺癌的诊断和定期中它能更清晰地显示中心型肿瘤与周围脏器血管的关系,它无需造影剂,借助于流空现象,能良好地显示出大血管的解剖,从而判断肿瘤是否侵犯了血管或压迫包绕血管,如超过周径的1/2,切除有困难,如超过周径的3/4则不必手术检查。肿瘤外侵及软组织时MRI也能清晰显示。
■7.骨显像或发射型计算机体层(ECT) 由于骨病灶部血流增加,成骨活跃和新陈代谢旺盛,亲骨的99mTc-MDP(二甲基二磷酸)在骨病灶部位出现浓聚,它比普通X线片提早3~6个月发现病灶,故骨显像可以较早地发现骨转移灶。如病变已达中期骨病灶部脱钙达其含量的30%~50%以上,X线片与骨显像都有阳性发现,如病灶部成骨反应静止,代谢不活跃,则骨显像为阴性X线片为阳性,二者互补,可以提高诊断度。
■8.正电子计算机体层(PET) 应用2[18F]fluoro-2-deoxy-D-glucose(FDG)作全身正电子发射体层像(PET)可以发现意料不到的胸外转移灶。胸外转移病例中无假阳性率,但是在纵隔内肉芽肿或其它炎性淋巴结病变中PET检查有假阳性发现。这此病例需经细胞学或活检证实。但是无疑PET能够使术前定期更为精确。
【肺癌的综合治疗 】
■术前放疗
其理论依据为:①清除手术区域以外的亚临床病变,如纵隔内的微小转移灶;②减小肿瘤体积以及与相邻结构组织间之浸润,增加榀资解剖的组织平面;③削弱肿瘤细胞的活力,减少局部种植和远处转移之可能。其预期的益处是提高切除率和远期生存率。但是临床实践结果事与愿违,上述两目的皆未达到。所以术前放疗综合手术可以说没有使病人受益,临床上已不全为常规采用。
■术中放疗
医用放射性同位素(125I,222Rn)植入开胸控查不能切除的肿瘤中,取得满意的疗效,已由美国Sloan Kettering纪念医院的Hilaris BS等医师报道。一组105例中,死亡率5%(52/105),两种同位素比较125I的肿物影消失率与局部控制率均优于222Rn。这种术中放疗的综合9组包括2128例的随机试验结果。表明术后放疗对生存率有重要损害,其风险率为1.21(95%可靠间距1.08~1.34),这21%的死亡风险相对增加,相当于对2年生存率产生7%的损害,使其从55%减到48%。这种有害性,在Ⅰ~Ⅱ期N0N1病例中表现尤为突出。在Ⅲ期N2病人中的破坏作用不明显,报告的结论是术后放疗对根治切除的Ⅰ~Ⅱ期非小细胞肺癌的生存率有害无益,因此不宜常规采用。报告也提到放射剂量及放射计划不影响结果,也就是说目前尚缺乏某一方案比其余的损害都小的依据。作者建议今后只需在Ⅲ期N2病例中继续试验研究。因为术后放疗在这些晚期病人中的作用。尚无定论,重复在早期非小细胞肺癌切除病例中作相同试验已无意义。
■手术辅助术前、术后化疗
1.术前辅助化疗 70年代第一个实体瘤早期生殖细胞瘤应用化疗取得显著疗效,化疗后加用手术清除残存病变的综合治疗使生存率得到惊人的提高。这事实开启了肿瘤学家将生殖细胞瘤的治疗模式移用于其他实体肿瘤的尝试。多药方案治疗非小细胞和小细胞肺癌有效后,所谓“新辅助”方法的临床试验迅速展开。最早的新辅助方案由多伦多(Toronto)小组道德试用在少数小细胞肺癌病例。多药术前化疗继以手术及术后巩固性放疗。回顾性对比此种综合疗法可以改善很早期小细胞肺癌的生存率。美国肺癌研究组及其他医学中心将上经方法应用于非小细胞肺癌,多药术前化疗含有铂化合物还加术前妄自尊大,对象是ⅢA病例。回顾性对比综合治疗改善了中数生存期及最终的生存率。随着更多的有效药物问世,单一诱导性化induction chemotherapy)的有效率达70%,CR达10%。回性对比发现凡是有效且期别变早的病例,与过去相同期别的单一外科治疗病例比较其生存率均有提高。用诱导化疗作为试验组的随机分组Ⅲ阶段临床试验业已在3个小规模研究中取得结果。与单一手术组相比,其疗效有显著提高。
目前尚待解决的问题其一是在较早期临床ⅠB期(T2N0M0及Ⅱ期(T1N1M0,T2N1M0及T3N0M0)中诱导化疗综合手术是否有效。其次诱导化疗以多少个周期为适宜,目前尚无定论,可以肯定的是唯独对化疗有效,临床TNM分期下移(变早)的病例能得益。如果多药术前诱导的乐观结果在设计周密的前瞻性临床试验中得到证实,将来大部分仍有根治切除可能的肺癌病例将接受此种多学科的综合治疗。
2.术后辅助化疗 肺癌根治性切除术后辅助单药的尝试证明无效。用药(环磷酰胺,甲氨蝶呤)组与对照组,5年生存相仿(环磷酰胺组24.9%,环磷酰胺+甲氨蝶呤组25.7%,对照组 23.5%),以后用CAMP及CAP联合用药方案证明在Ⅱ、Ⅲ期非小细胞肺癌中延长手术后的无瘤生存期。尚待解答的问题是诱导化疗后,术后辅助化疗有无好作用
■中医配合治疗
中医认为本病是由于正气内虚,邪毒犯肺所致。故治疗上多以行气活血,化痰软坚或益气养阴,化痰清热为主。如,患者因放疗及化疗后瘀毒未清,瘀血与邪毒凝聚,结于肺脏,阻于气道的话,则气短、喘促、紫绀、胸部闷痛,肺失肃降则咳嗽不爽,热伤于肺络则痰中带血。适宜使用第一种治疗手法,行气活血,化痰软坚,“宣肺化瘀汤”治之。麻黄(9克)、甘草(10克)、鱼腥草(30克)、地龙(18克)宣肺化痰,丹参(18克)、赤芍(18克)、红花(10克)、全虫(10克)、川足(3条)活血化瘀;夏枯草(30克)、炒山甲(10克)、牡蛎(30克)、海藻(18克)软坚散结。若服药后6~8剂后,气短、胸痛明显减轻,仍咳嗽、痰中有血丝、心烦、口干、便结、舌红、脉细数。为瘀毒渐除。阴虚痰毒之象显露时。以“养阴救肺汤”治之。沙参(30克)、麦冬(18克)、生地(18克)、玄参(18克)、牡丹皮(12克)养阴清热,川贝(15克)、瓜蒌(18克)化痰散结,鱼腥草(30克)、夏枯草(30克)、川足(3条)、甘草(10克)清热解毒抗癌。若是痰血未尽,可加田七末(3克冲服)、白芍(12克)以收敛止血。如果患者是因为肺癌手术切除后真元大伤,而导致气阴两亏,痰热互结未消。适宜使用第二种治疗手法,益气养阴,化痰清热,用生脉散合化痰解毒之品治之。党参(30克)、沙参(18克)、黄芪(18克)、麦冬(18克)、五味子(18克)益气养阴,山药(18克)健脾补中,何首乌(18克)补血和阴,川贝(15克)、僵蚕(15克)化痰止咳,花粉(15克)、全虫(10克)、鱼腥草(30克)清热解毒。
【治疗的注意要点】
手术适应证
外科治疗已被公认为治疗肺癌的首选方法,根治性切除到目前为止是惟一有可能使肺癌病人获得治愈从而恢复正常生活的治疗手段。根据多年来积累的外科治疗效果分析,以下几条是肺癌的手术适应证:
■1.临床分期为Ⅰ、Ⅱ及ⅢA期的非小细胞肺癌,也就是T级不>3,肿瘤仅仅侵及膈肌、胸壁、胸膜、心包、接近隆突伴有全肺不张时。淋巴结上限为N2,同侧纵隔内有转移,而尚未扩到更远处时。M为0,尚无远处转移。
■2.小细胞肺癌的适应证要求更来即分期限于Ⅰ及Ⅱ期。至于手术中始确立的N2病变,如果尚能达到根治性切除,则不应放弃手术的努力。小细胞肺癌术后一分律辅助化疗。
■3. 尚无细胞病理佐证的肺内阴影,根据病史、体检、影像学等表现癌的可能性较良性病变为大时,应该劝说病人接受手术探查,如开胸后宏观仍不能肯定性质可作快速病理或细胞学检查。我们的观点是对诊断不定的肺内块影应该取比较积极的态度,尽早手术探查。术中快速检查可以提供确切诊断以及手术切除范围的可靠根据。即或是良性病变,予以局部切除范围的可靠根据。即或是良性病变,予以局部切除,既去了病又去了病人的思想顾虑,也是无可非议的。
■4.虽然病期已经偏晚,T达到4级N达到3级,甚至M为1(如孤立的脑转移时)则对于无法控制的肺内并发炎症高热不退或肺不张影响到换气功能产生血氧合低下时,为了减状也可以施行姑息性手术,这已是万不得已的例外情况。
手术禁忌证
肺癌的手术适应证已叙述如上,其手术禁忌证简言之即是超出了上述适应证期别的那些情况,如各种T4肿瘤已经侵入纵隔及于心脏、大血管、气管、食管、椎体、隆突或同一叶内另有结节,或有恶性胸液。N级别达到3,对侧肺门,纵隔、锁骨上、腋下等处淋巴结转移。已有远处转移,达肝、骨脑、肾上腺等处,M为1时。病人有较严重的合并症如严重的肺部慢性感染、肺气肿、通气换气功能低下、心功能不足、心衰、3个月以内的心绞痛发作史及或心肌梗死史,3个月以内的脑血管意外等。
围手术期准备
从医生诊断肺癌可能性并建议外科治疗而病人又接受了医生建议之时,外科治疗工作的重要部分术前准备就应开始了。
呼吸道护理
肺癌病人多数为老年,因长期吸烟而有程度不等的慢性支气管炎、肺气肿等合并症。因此劝说病人戒烟是头等重要的工作。一般晓以利害与手术之成败相联系,病人会合作而坚决不吸的。当病人已有老慢支,咳嗽有黄痰是或因肿瘤堵塞产生部分肺不张甚或阻塞性肺炎时,则应及早针对致病菌种的药敏试验给予相应的抗生素治疗,力争术前肺内炎症得到控制,体温不超过37.5℃。除了全身应用抗生素,药物雾化吸入的局部治疗也能得到良好的治疗效果。在有些病人肺结核感染的病人,术前应有两周的足量联合用药抗痨的准备,以免术后机体免疫功能低下病人缺乏抗痨药物保护而引起结核感染复燃或低散。
心理护理
为了增强心脏功能,手术前可适当给予能量合剂(葡萄糖、胰岛素、氯化钾、维生素C、辅酶A、肌酐等),保护心肌。如有水电解质紊乱应予以纠正,心律失常病人,视失常之种类而予以区别对待,房性室上性的心律不齐首先用洋地黄类药物,如效果不明显再换用奎尼丁或维拉帕米,室性早搏应用利多卡因。根据情况加用硝酸甘油类、丹参等扩张冠状动脉的药物,还要给予氧治疗。为了增加心肺功能,可以指导病人进行登楼锻炼,即令病人以中常速度爬楼梯,由少及多,逐渐增加负荷。一般如果病人能够不停顿的步上三层楼,上来后呼吸不超过20/min,心跳不超过100/min,则病人大概能够耐受肺叶切除手术。
肺通气功能的测定
以下几个指标为手术禁忌或需慎重考虑:①最大通气量小于预计值的50%;②第一秒末努力呼气量FEV1<1L;③血气分析PO2<9.3kPa。当FEV1>2.5L时,病人应能承受全肺切除,FEV1在1~2.4L之间时,手术应慎重考虑。
【手术操作要点】
肺癌手术治疗取得成功,主要依赖严密周详的围手术期处理以及术者的熟练操作。在掌握肺门支气管、血管等解剖学的基础上轻柔准确地运用锐法为主的分离并妥善缝扎结切断相关血管及支气管。操作的原则如下:
■1.全面探查了解外科肿瘤情况 除了肿物的性状部位、外侵度,还要了解肺门、纵隔等处淋巴结有无肿大或融合成团。为确定有无转移必要时可行肿物及(或)潹 巴结冰冻活检。如有胸液或可疑的其他肺内或胸膜结节,也应予以重视作冰冻活检,必须排除肿瘤扩散的可能,也就是排除病变已达到ⅢB或Ⅳ期,不适于手术切除的程度。
■2.手术操作必须轻柔 避免挤压揉搓肿块造成医源性血运播散。
■3.静脉先扎原则 实践证明以前提倡的先结扎切断肺静脉,以杜绝癌细胞流入体循环,扩散到全身是有些过分小心。静脉先结扎的病例其远期效果与先扎肺动脉支的无区别,后者还避免了切除肺组织内血液淤积的缺点。
■4.血管分支的处理 不能死记解剖课本中叙述的肺动脉分支数,因为个体变异极大。术者千万不要满足于结扎血管支的数字已符合书本描述,惟一表示结扎分支完毕的现象是主干回缩到肺门根部。还要注意有时存在极细的分支,解剖稍有疏忽,即可造成出血。
■5.肺静脉异常 有些病人缺少下肺静脉,肺部回心血仅有一条上肺静脉的通路。其确切发生率不详,多发生在左肺,故在行左侧上叶切除时,必须确证下肺静脉之存在,以免发生单一肺静脉结扎切断后,余肺循环有来无回,肺组织高度充血、肝化,病人咯血不止,非再次手术切除不可。
■6.支气管截端残余癌 医科院肿瘤医院胸外科122例N2病例中有3例中有3例残端阳性,无一例活到3年,135例袖式肺叶切除组中,术后检查切缘不净3例,其切缘与肿瘤之距离分别为1.5cm,2cm,2cm。在随访中还发现吻合口部复发者5例,由于病理检查无法都作连续切片,估计残端有残余癌的比率实际还要高于病理报告的统计。这些事实说明切缘距离肿瘤最好应超过2cm,不<1cm,如肉眼判断有怀疑时,应即刻送切缘的冰冻切片,若确有残余,应进一步截除之长度。在肺功能可以承受的前提下,甚至施行全肺切除术,力争达到根治的目的。
■7.袖式肺叶切除术 以最常见的右上叶袖式切除为例,开胸后首先探查肿瘤的部位,体积及侵延程度。确证肿瘤位于叶口,尚未侵及主支气管或中间支气管分离纵隔无N2淋巴结时,可以判定从解剖学与肿瘤学角度适应袖式切除。医科院肿瘤医院的经驵有N2时(病理ⅢA期),其5年生存率为16.6%,明显低于Ⅰ、Ⅱ期的62.5%。解剖肺门,结扎切断所属肺动静脉分支。游离出叶支气管口部及其邻近的右主支气管,为了解决两个截端切法不一。主支气管应该垂直切断,中间支气则斜行截断。通常叶口部癌瘤侵犯总支气管或中间支气管的外侧壁,其内侧壁往往是正常管壁从外向内上斜行截断,就是多保留对开口侧(内侧)管壁,这样下截端之口径可以增大接近上截口的大小。
在吻合操作时应用细的可吸收合成缝线,先间断结节或外翻褥式缝合侧的膜部。由于此处离术者最远,只是在外侧部开放时能够显露,必须先缝。还因为吻合完毕后该部如发生纰漏,修补几乎不可能。在直视下进行,所以必须缝 合妥贴严密做到一次吻合成功。缝线间距约2mm,线结打在管腔外,对合松紧合适。其次缝合前侧。为了弥合两截端口径大小的不一致性,可以在吻合时调整两端缝线间距,口径大
降低家族癌症风险的保护伞台湾学者发现「恐龙胶原蛋白」登《Discover》全球百大致命药物过敏新疗方 长庚医疗登国际知名期刊哺乳妈妈 *** 肿胀误认乳腺炎 延迟就医已成晚期癌 美国南部范德比大学医学中心(Vanderbilt University Medical Center)的科学家近日发现一种新型的小分子药物,能够抑制癌细胞吸收「麸酰胺酸」,使癌细包受处饥饿状态而停止生长,此研究为癌症治疗药物开启新的方向,并且已刊登在医学研究期刊《自然医学》(Nature Medicine)。
麸酰胺酸为癌细胞能量来源 若不足则无法顺利成长
麸酰胺酸(glutamine)又称左旋麸酰胺酸,是合成DNA、蛋白质所需的原料,不但能提供能量,它也与细胞内的讯息传递及清除细胞内的活性氧类(Reactive oxygen species,ROS)有关。癌细胞不断的细胞分裂是造成人类癌症恶化的主因之一,而此行为是需要大量的蛋白质及DNA,因此许多癌细胞是非常需要麸酰胺酸的能量供给,若麸酰胺酸补充不足,则癌细胞就无法顺利成长。
麸酰胺酸运输蛋白(ACST2)为癌细胞生长的关键
细胞外的麸酰胺酸需要倚靠特殊「运输蛋白」的运输才能顺利进入细胞内来运用,因此许多癌细胞都会大量表现一种名为 ACST2 的「麸酰胺酸运输蛋白」以增加利用麸酰胺酸在体内的的作用率。已有研究证实,肺癌、乳癌及大肠癌细胞表现愈高量的 ACST2,病人的病情愈严重、存活期愈短。研究也已发现,若减低 ACST2 基因的表现量,则癌细胞的生长会明显受阻,病人的存活率也就愈高。
本研究的主导教授Charles Manning指出,癌细胞的新陈代谢与正常细胞差别很大,因此科学家利用癌细胞的这个特性,运用化学方法可以准确分辨何为健康细胞,何为癌细胞,而得以研发抗癌新药物与新的癌症诊断技术。
范德比大学研究团队本次的突破在于,他们开发出一款能极有效抑制 ACST2 活性的药物(V-9302),在细胞培养实验及动物实验,该药物都能显著地抑制癌细胞及肿瘤生长,并增加癌细胞内 ROS 造成的伤害,导致癌细胞走向死亡。实验结果让研究团队深信,锁定「麸酰胺酸运输蛋白」攻击将是发展新一代癌症标靶药物非常有潜力的方向。
新型「正电子放射断层摄影」能筛检出适合新药物治疗之癌症病患
但如同一般抗癌药物,抑制ACST2的药物并非对每一种癌症皆有效,而是只对 ACST2 运送能力较强的癌细胞有效,因此专家们仍需要筛选出适合此药物的病患,才能真正发挥此药物的功效及经济效益。幸运的是,新型「正电子放射断层摄影」(简称正子造影,Positron Emission Tomography)技术具筛检出高度仰赖麸酰胺酸之肿瘤的潜力,有机会帮助挑选出适合以 V-9302 治疗的癌症病患。
参考文献:
1.Targeting Cancer by Glutamine Transporter Blockade
2.Targeting Cancer Metaboli *** : Dietary and Pharmacologic Interventions
话题: 抗癌, 生医新知, 癌症, 癌症治疗, 精准医疗
【东音社按】这两年,在日本,人类进入100岁时代,成为热点话题。日本,其生物科技技术的领先地位,是其成为长寿之国的重要原因。这里,东音社特别选取了日经BP资深编辑整理的,影响人类生命的13项黑科技,以飨读者。本文整理自《黑科技:驱动世界的100项技术》一书,经东方出版社授权发布。
再生医疗是利用正常的细胞组织治疗因生病、受损而失去功能的脏器和人体组织的技术。再生医疗大体可以分为培养表皮、软骨、片状心肌细胞,细胞重组,向人体注射细胞、使用细胞药物等几种方法。目前获得日本医药品医疗设备法律(《药机法》)批准、纳入保险治疗范畴的再生医疗产品共有四种。其中,利用细胞再生、重组等组织工程学技术的产品共有三种,分别是J-TEC(Japan Tissue Engineering)公司推出的体外培养患者表皮细胞切片、用于治疗烧伤的“Jace”产品;培养患者的软骨细胞,包入高分子凝胶后移植到关节的“Jack”产品;泰尔茂(TERUMO CORPORATION)公司推出的将严重心衰患者的肌肉细胞切片、移植到心脏表面的“Heart Sheet”产品等。
细胞药物方面,JCR制药(JCR Pharmaceticals)公司推出了“TEMCELL HS注”产品。将骨髓间充质干细胞作为有效成分,可以有效控制白血病造血干细胞移植后产生的免疫反应。
无论是风险企业还是大型制药企业,日本国内再生医疗产品的研发技术迅速发展。
“免疫检查点抑制剂”帮助免疫T细胞识别人体免疫反应的漏网癌细胞,利用T细胞攻击癌细胞进而达到治疗目的。
人体免疫系统可以识别和排除异物。免疫系统的一部分,一种名为“细胞毒性T细胞”的免疫细胞主要负责识别和攻击异物。当然人体免疫系统为了避免免疫过度攻击自体细胞,所以预留了抑制免疫反应的通路,这就是“免疫检查点”。
免疫检查点抑制剂就是阻碍免疫检查点,刺激细胞毒性T细胞攻击癌细胞的新型抗癌药物。癌细胞十分狡猾,会利用免疫检查点的机制巧妙避开免疫T细胞的攻击。
代表性的免疫检查点抑制剂有小野药品工业(ONO PHARMACEUTI-CAL)的“Opdivo”、美国默克集团(Merck)的MSD的“Keytruda”等。Opdivo和Keytruda等药物与细胞毒性T细胞表面的“PD1”免疫检查点分子结合,阻碍部分癌细胞的PDL1和PD1的结合,也就解除了免疫反应的限制。
Opdivo等药物在部分癌症治疗中发挥了令人惊叹的效果,各家公司也纷纷加入免疫检查点抑制剂的开发阵营,竞争愈发激烈。与Opdivo类似,除了与PD1分子结合外,也有与PDL1结合,或者与其他免疫检查点分子结合的药物陆续研发成功。
癌细胞感染上溶瘤病毒后,病毒会迅速繁殖并最终溶解癌细胞。癌细胞被溶解、破坏后,溶瘤病毒会扩散到细胞外,继续感染下一个癌细胞。这也会激活人体自身的免疫功能。如果与热门的Opdivo等癌症治疗药物一起使用,治疗将取得事半功倍的效果。
溶瘤病毒可以改变、重配多种病毒的基因,比如导致感冒的腺病毒,导致单纯性疱疹感染症的疱疹病毒等。这些特性可以防止癌细胞以外的细胞感染病毒,即使感染也很难繁殖。
2015年,美国安进(Amgen)公司的IMLYGIC正式获得审批。此后多家大型制药公司纷纷出手,以获得风险企业研发的药品技术和销售权。
日本也在研发相关技术。Oncolys BioPharma公司在溶瘤病毒研究方面取得了不菲成绩,研发出了Telomelysin,并于2017年在日本招募食道癌患者开始临床试验。
嵌合抗原受体T细胞免疫疗法(CART疗法)是将免疫细胞改造成人为攻击型细胞,强力摧毁癌细胞的细胞疗法。
CART疗法的主流疗法利用了癌症患者自身的T细胞。具体来说,首先从癌症患者的血液中分离出一种名为“T细胞”(图中蓝色细胞)的免疫细胞,在T细胞中嵌入“嵌合抗原受体”(图3-4上橙色部分)基因。嵌入成分的T细胞只对癌细胞产生反应,具有攻击癌细胞的免疫细胞功能。增加“超强攻击型”T细胞的数量后重新输入患者体内。此时回到患者体内的超攻击型T细胞充分发挥癌细胞的攻击作用,同时增强细胞活性并不断繁殖,保证长期的高度攻击能力。
2017年8月末,瑞士诺华公司(Novartis)研发的“tisagenlecleucel”嵌合抗原受体T细胞疗法(CART疗法)首次被美国认可。
接受CART疗法治疗后,大部分患者的病情得到控制。诺华公司以一种危及生命的白血病为实验对象,以癌细胞共通的记号作为目标,使用CART疗法进行治疗,用药3个月之后发现,83%的患者体内癌细胞几乎全部消失。
此外,恶性淋巴瘤治疗方面,Kite制药(Kite Pharma)风险企业已经向美国递交了CART疗法的认定申请。日本国内方面,诺华日本法人公司诺华制药,与宝日医生物技术及第一三共公司(Daiichi Sankyo Company)共同研发重度白血病、恶性淋巴瘤方面的CART疗法应用。与超强攻击效果相伴生的是CART疗法的副作用。应用于临床后,如何快速发现、应对副作用也成为需要解决的课题。此外,现阶段的CART疗法全部是“量身定做”,生产和配送成本高昂。相关方今后不仅要考虑如何降低成本,还应该从社会层面研究医疗费的支付难题。
在可能患癌的部位轻轻一喷,几分钟之内只有癌细胞部位会发光,这就是“癌症荧光喷雾”。不久的将来,癌症荧光喷雾作为辅助内镜检查和手术的利器,有可能出现在医疗现场。
为了将这种喷雾应用于乳腺癌“术中快速病理诊断”技术中,2018年获得药品批准,目前癌症荧光喷雾的性能评审工作已经全面开展。食道癌的内镜检查、手术安全性测试工作也拉开序幕。
这种喷雾的学名是“荧光探针”,由东京大学研究生院药学研究科、医学系医学研究科的浦野泰照教授与美国国立卫生研究所(NIH)小林久隆主任研究员共同开发。试剂与某些蛋白分解酶反应后就会发出荧光,其主要成分是有机小分子。
荧光探针是一种结合了氨基酸和若丹明类荧光分子的试剂,正常状态下无色无荧光。试剂遇到癌细胞表面的蛋白分解酶后,加水分解的荧光分子马上从氨基酸中游离出来,进入癌细胞内部并发出荧光。在疑似癌症的地方只要喷上不到1毫克的喷雾,几分钟内患癌之处就会亮起来。
该试剂临床研究的重要领域就是乳腺癌。为了避免病灶残留,乳腺癌手术过程中需要现场制作切片(切除断面)标本,检测癌细胞是否彻底清除,这就是“术中快速病理诊断”。荧光探针技术可以迅速做出诊断,是减轻外科、病理医生负担的重要手段。
迄今为止,荧光探针技术在验证中取得了90%以上的准确率,可以明确识别乳腺癌。以济生会福冈综合医院(福冈市)为中心,多所机构正在对乳腺癌进行临床研究,并收集一整年的数据。按照要求,向医药品医疗器械综合机构(Pharmaceuticals and Medical Devices Agency,PMDA)申请进行药物临床试验时,必须提交相关数据。快的话荧光探针将在2018年度提出药品准入申请。
在乳腺癌手术中,为了保护乳房形态完整,很多患者都选择了部分切除,但是部分切除法也增加了癌症残留的风险。为了检查有无残留,所以手术中需要进行“术中迅速病理诊断”,但是不少医疗机构都面临着病理医生不足、业务量大等问题,很难彻底实行。
五稜化药(Goryo Chemical)和浜松光电(Hamamatsu Photonics)公司都加入了研究阵营。东京大学浦野教授授权,五稜化药负责制造荧光探针,浜松光电则着手研发量化测量荧光强度的装置。
“体内医院”是人体自身在必要场合、必要时间进行诊断和治疗的技术。
被称为“智能纳米机器”的纳米分子在体内游走,对癌症等疾病进行现场诊断和治疗。纳米医疗项目中心(Innovation Center of Nano Medicine)以“体内医院”为主要目标,该项目已经入选日本文部科学省创新产出项目据点COINS计划,中心主任是片冈一则。
为了实现智能纳米机器技术,片冈等人开发出了靶向攻击癌症的药品释放系统。利用亲水性和疏水性高分子作为组织,用纳米胶囊(高分子胶束)包裹药剂直达患处进行治疗。
包裹抗癌药的高分子胶束开发凝结了众人心血,需要把高分子胶束的直径设计成病毒大小的30纳米和100纳米,只有这样才能保证其不会进入正常组织的血管间隙,但能进入癌症组织血管特有的大间距缝隙。只有这样才能保证对癌症的靶向用药效果。
癌症组织的PH(氢离子指数)值低于正常组织,发生反应后,高分子胶束破损,内部的抗癌药被释放出来。高分子胶束像“特洛伊木马”一样进入癌症组织,发起猛烈进攻。不少企业正在研发包裹抗癌药物的高分子胶束技术,临床试验正在进行中。
包裹抗癌药物的高分子胶束是实现智能纳米机器技术的第一步。第二步,片冈等人正在致力于兼具诊断、治疗效果的药剂研发。成果之一就是“纳米机器造影剂”,它有利于通过MRI(核磁共振成像)可视化检查癌症中恶性、难以治疗的部分。包裹了锰造影剂的纳米粒子在胃酸的作用下,只对癌症特有的环境产生反应,释放造影剂。
片冈认为纳米机器技术的最终目标是收集患者体内的所有生物信息,反馈给内置于体内的芯片,从而完成疾病诊断。可以说这个设想与小行星探测器构造相像,也许未来的哪一天,半个世纪前科幻电影《神奇的旅程》(Fantastic Voyage)中描绘的世界真的会成为现实。
“虚拟肠镜”利用多层螺旋CT(计算机断层摄影)拍摄大肠,通过计算机处理制作大肠的三维图像,帮助医生发现息肉、癌症病变,也被称作“CT结肠镜”。
虚拟肠镜使用16排以上的多层CT短时间内精确拍摄大肠的蠕动情况,这种技术已经开始在临床使用。多层CT拍摄的无数薄片横断图像组合成三维图像后,几乎与内窥镜的观察效果相差无几,所以这种技术也被称为“虚拟内窥镜”。
经过临床观察研究,虚拟肠镜技术在找出病变的灵敏度、特异度方面与内窥镜检查不分伯仲,不少深度体检机构也开始引入虚拟肠镜检查。大肠褶皱多且形状弯曲,使用虚拟肠镜之后,即使是隐藏在褶皱内侧的病变也可以准确发现。
CT检查过程中,少量的放射线辐射是不可避免的,据日本国立癌症研究中心介绍,模拟整个虚拟肠镜检查过程后,二体位的辐射量共计为2-3mSv,是灌肠X射线检测辐射量(10-12mSv)的约1/5。
目前的大肠癌检查中,首先需要对患者进行大便潜血试验,确定为阳性后再进行大肠内窥镜检查。考虑到服用泻药、事先处理过程的复杂和羞耻心等众多因素,女性对内窥镜检测往往敬而远之。而且实际检测过程中,真正需要检测的人群只有三成左右。不仅如此,检查时内窥镜从肛门插入再拔出,隐藏在大肠褶皱内侧的隐藏病变很难被发现。
肠道细菌疗法是一种向大肠注入肠道菌群,调整肠部环境,治疗和预防疾病的治疗方法。有研究报告表明,肠道菌群中的正常菌群紊乱是腹泻、便秘、肥胖的主要原因。最近又有研究结果证明,肠道菌群不仅会导致溃疡性大肠炎、过敏性肠炎等疑难疾病,还会诱发神经系统疾病、冠状动脉疾病等多种疾病。
肠内细菌的注入分为以下几种:粪便的肠内移植,肠内缺少细菌的胶囊移植、治疗肠部菌群疾病的投药等。
日本国内多家医疗机构就粪便移植疗法进行临床试验和研究,研究的对象是容易感染疑难肠道传染病、溃疡性大肠炎的老年住院患者。其中顺天堂大学的研究小组主要对溃疡性大肠炎患者进行粪便移植和抗菌药组合治疗方法的研究。服用抗菌药物后,肠内菌群的数量大幅减少,而移植粪便后,肠内菌群得到极大改善。
治疗过程中,抗菌药服用完毕后,在当日采集的患者粪便中加入200克左右的生理盐水,制作400毫升左右的溶液,将溶液注入阑尾。移植完成6小时内,用大肠内窥镜检查确认。
迄今为止的临床研究中,约八成完成治疗的患者症状明显改善,研究者对肠道菌群进行分析后发现,与无效菌群相比,有效菌群的主要构成细菌——“拟杆菌门”比例大幅增加,说明患者肠内的菌群逐渐稳定。
顺天堂大学研究小组今后计划开展克罗恩病的粪便移植和抗菌药组合治疗方法。克隆病患者的肠道菌群十分紊乱。
“非侵入式血糖持续检测”是一种不采血(非侵入式)而直接测定血糖变化的检测手段。该方法在患者腹部、腕部皮下组织安装传感器,通过测定组织间质液的葡萄糖电流转换来模拟血糖数值的上下变动。
2017年1月,患者自己随时测量血糖的“FreeStyle Libre”产品问世,9月纳入日本保险范畴。该产品由美国雅培公司日本分公司负责销售。使用“FreeStyle Libre”可以不采血而直接实时测定14天的血糖数据。“FreeStyle Libre”产品的特征是无需医生,患者自己来管理机器。传感器装入人体后,患者只要用阅读器接触传感器,马上就可以得知当时的血糖数据,还可以了解血糖值升降情况。这款产品有利于预防低血糖,合理控制饮食、控制血糖上升,还可以提醒用户运动时随机应变,甚至可能改变传统的糖尿病治疗。
在“FreeStyle Libre”上市之前,雅培公司于2016年12月发售了“FreeStyle Libre Pro”产品。这是一款医生专用产品,最长测量时间为14天。有专家表示:“监测时间为两周的情况下,每周可以对药物的服用量和种类进行调整,分析血糖结果后给患者开出最适合的处方。”这款产品优点良多,既可以持续记录患者的血糖变化,又有助于发现患者夜间低血糖情况。
这两款产品都采用了电流波动极小的设计,不需要刺穿手指修正数值。而以前的产品大多需要刺穿指尖采血,是侵入式的检测方法。
“血管内造影技术”主要用于心绞痛等心血管疾病的诊断,可以测量动脉粥样硬化的量、分布、形状以及血管内膜有无撕裂等。
近年来,“血管内窥镜检查”发展尤为迅速,还有利用超声波实时观察血管断层图像的“血管内超声波检查(IVUS)”技术。两种技术都不需要X射线检查,所以患者无需担心放射线的影响,也便于医生观察。该技术20世纪90年代开始用于临床,技术革新不断进步。
血管内窥镜检查的一大技术革新来源于大冢控股集团(Otsuka Holdings)旗下的JIMRO公司。该公司在2017年5月发售全新血管内窥镜“angiography IJS 2.2”,新产品采用了3 MOS相机和LED光源,输出图像高清完美。
血管内窥镜的另一种技术革新就是“dualinfusion”,冠动脉自然不用提,就连血液大量流动的主动脉也是清晰可见。新技术有利于医生观察主动脉的细微损伤,比如目前为止很难诊断的主动脉夹层的前兆等。
而IVUS方面,越过血管病变部位直接插入导管,导管尖端搭载了超声波收发装置,可以缓慢拍摄病变部位图像。超声波的频率从过去的40MHz提高到60MHz,分辨率大幅提高、缩短检查时间的新产品也已问世。
高分辨率技术有助于看清血管内壁的粥状动脉硬化分离情况,还可以对改善动脉狭窄的植入支架内膜新生情况轻松做出评价。检查时间短,冠动脉插入时间减少,缺血的风险也极大减轻。
以前诊断心绞痛、心肌梗塞等缺血性心血管疾病时,必须用造影剂填满血管内腔,利用X射线照射进行导管冠动脉造影检查,患者不仅被辐射,还不一定能检查出粥状动脉硬化的形状和发展情况。
使用类似剪刀功能的蛋白质(核酸酶)切断各种生物基因(DNA),基因修复过程中,通过改变DNA序列来修改细胞的遗传因子,或者替换相似的DNA序列,从断处植入从其他生物中取出的DNA序列,这就是基因编辑技术。有了基因编辑技术,人类可以自由改变物种的基因,开发新食品和药物,其在生物领域的应用也在不断拓展。
迄今为止,基因编辑技术历经三代:第一代是“锌指核糖核酸酶(Zinc-Finger Nucleases,ZFN)”技术,第二代是“转录激活因子样效应因子核酸酶(Transcription Activator-Like Effector Nucleases,TALEN)”技术,第三代则是“基因编辑技术(Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats,CRISPR/Cas 9)”技术。其中CRISPR/Cas 9技术可以在短时间内完成基因编辑且价格低廉,很快风靡全球。利用CRISPR/Cas 9技术,人类可以改变植物、鱼、线虫、老鼠、猪、猴子、人等各种物种的基因,技术的普遍适用性也加快了其普及的脚步。
不少国家利用CRISPR/Cas 9技术培养转基因动物,进行重组细胞等试验。该技术不仅用于实际生活中,培育了不少优良品种,通过收集物质生产的高小细胞,进行基因治疗等,还在农林水产、化学、医疗等领域全面开花。
举例来说,使用CRISPR/Cas 9技术可以改变抑制肌肉生长的基因,培育出膘肥体壮、食用部位大增的猪、鲷鱼等。另外,去除先天性黑朦(LCA)——一种疑难眼病异常基因的研究也在进行当中。
以前的转基因技术一般是使用放射线照射多个个体,改变个体的基因特性,选出照射后偶然变异、符合要求的个体(突变体),提取相似的DNA序列进行同源重组,嵌入需要导入的遗传片段。
诸如培育转基因的基因敲除小鼠情况下,同源重组的费用需要300万—500万日元,时间1-2年。随着CRISPR/Cas 9技术的登场,费用仅仅需要几千日元,时间也缩短到一个月左右。
“新一代小型测序技术”是高速读取遗传因子、基因组碱基排序的小型装置。
2015年,英国的牛津纳米孔科技(Oxford Nanopore Technologies)公司全球首发了一款名为MinION的产品。MinION只有手掌大小,与个人电脑连接使用。公司免费提供主机,用户只需要购买1千美元1张的一次性传感器即可。因为其个头小巧,一改以往的不便,可以在户外使用。为了在宇宙空间实现水的再利用,美国国家航空航天局(NASA)引进MinION测定水的污染状况。
牛津纳米孔科技公司2017年年末以后会发行更小、更便宜的产品。由于减少了读取基因组(DNA)、核糖核酸(RNA)的传感器的数量,其一次性部分的成本降低了1/3-1/5。放眼全球,不止牛津纳米孔科技公司一家拥有新一代小型测序技术,日本量子生物系统公司(Quantum Biosystems)也在着手研发相关技术,我们期待未来市场更加活跃。
遗传因子携带生物体各种功能的蛋白质信息,生物遗传信息的总体——基因组中存在着无数遗传因子。疑难杂症的成因、新药的研发都离不开对遗传因子和基因组的分析。
生物种类不同,基因组的信息总量也不同。人类基因组大约有30亿对碱基,这样庞大的基因组检测不得不依靠高速读取技术和“新一代小型测序技术”的支持。从众多基因组片段中读取碱基信息,联网搜索读取的片段信息就可以得到原生物的基因组排序。
高速、大量分析数据的技术迅速普及,但是引进的费用需要数千万日元到数亿日元不等,过于昂贵。但是为了增加基因片段信息,对荧光标识进行光学检测,大型的装置又是必不可少的。MinION利用特殊蛋白传感器,测定通过单位DNA、RNA时的电流,进而完成基因解析。因为简化了读取基因的CCD摄像头和激光技术,设备的体积也更加小巧。
“冷冻电镜”技术将生物分子等测量物放在零下200摄氏度左右的超低温环境中,利用电子束拍摄图像,通过计算机进行分析,最终获得测量物的微小立体结构。冷冻电镜英文名称Cryo-Electron Microscopy中的“cryo”就是超低温的意思,它自2013年年末迅速获得各界关注。
冷冻电镜的分辨率为1埃米(0.1纳米)——接近单个原子大小,可以对蛋白质等生物分子立体结构进行精确解析。解开生物分子、感染症“元凶”的生物分子构造后,对医药品等的开发大有裨益。如果能解开植物光合作用的分子构造,我们甚至可以人工完成光合作用,从太阳光中合成有机物。
冷冻电镜技术的具体使用步骤如下:首先打断解析对象——蛋白质等生物分子的粒子结构,制作嵌入极限粒子的冰冻样品。每个蛋白质分子约为10纳米大小,冰冻样品可容纳多个粒子。将样品放入冷冻冰境进行观察,一个晚上的时间,设备可以自动拍摄数百张的高分辨率电子显微镜图像。单张图像上拍有数百个粒子,那么一晚时间拍摄的蛋白质粒子总数将超过10万。从中选出几万个完整良好的数据,用计算机进行分析,最终可以获得更详细的立体构造信息。
如果样品品质良好,电镜甚至可以观察到构成分子的原子,观察1周左右可以获得5埃米分辨率的图像,一个月左右就能得到原子模型。
1台冷冻电镜需要1亿—2亿日元的投资配套,不少研究机构、大学、制药化工企业已经陆续引进。冷冻电镜行业较为有名的企业包括日本的日本电子(JEOL)等。
冷冻电镜出现之前,科学家主要通过结晶体X射线衍射分析法解析生物分子的结构。使用X射线照射结晶体后,随着结晶内部密度的不同,X射线会发生衍射,利用物理原理解析晶体的立体结构。结晶越规则,体积越大,得到的立体结构信息就越详细。不过生物分子的高质量结晶很难得到,所以至今还有不少蛋白的立体结构谜团尚未解开,业界也期待不需要结晶体的冷冻电镜解析更多蛋白的结构。
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