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陳志南院士 | 新時代生物醫藥前沿與創新

來源:中國食品藥品監管雜志   陳志南   2019-12-16
導讀:2019 年10 月20~21 日第四屆中國藥品監管科學大會在京舉行,陳志南院士作了《新時代生物醫藥前沿與創新》的報告,梳理生物技術藥物發展現狀,重點介紹了現代免疫治療的新技術、新發展,尤其是PD-1/PDL-1 和CAR-T 細胞治療的新進展。

一、生物技術藥物發展現狀

1.生物技術藥物產業和市場

生物技術藥物發展現狀與整體醫藥技術的發展相關。回顧2018 年的市場情況,全球醫藥市場規模是16281 億美元,比2017 年同比增長了4.48%。中國的醫藥市場規模是23986 億人民幣,占全世界市場的21%。我們的醫藥市場增長幅度還是比較快的,年增長率為12.6%。但是我們在生物技術藥物方面增長比較慢一些,全世界市場是2642 億美元,年增長率是9.99%,中國生物技術藥物市場是3554 億人民幣,占全球的19%。2018 年生物技術藥物市場的年增長率是比較低的,只有4.01%(表1)。

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2. 2018 年全球藥物銷售TOP10

2018 年全球銷售最好的10 個藥物,其中有7 個是抗體藥物(表2 中顏色標示),阿達木單抗的靶點是Tnfα,它的銷售到了199 億美元,這對于單藥銷售來說是很大的數量。PD-1 的抗體藥物,包括依那西普以及曲妥珠單抗、貝伐珠單抗、利妥昔單抗,這都是過去傳統的產品,還有納武單抗、帕博利珠單抗,都擠入了TOP10。最后兩個抗體藥物上市時間并不是很長,但是很快進入了前10。所以整個全球藥物銷售,從表2 可以看到,生物技術藥物尤其是抗體藥物的市場占了很大的比重,大概是在2000 多億美元藥物市場中占了1650 億美元,占比62.5%。

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二、癌癥發病情況和腫瘤治療

中國抗腫瘤藥物占生物藥物比例比較高,約24.6%。新時代的免疫治療藥物,從過去的三分天下——抗體藥物、疫苗與細胞治療、基因治療的藥物,到現在抗體藥物已經占全部生物藥物76%,其中抗腫瘤藥物36 個。因此,腫瘤免疫治療是非常重要的。

1.癌癥發病情況

全球癌癥的發病率居高不下,一個重要的原因是人口的增長和平均壽命的增加。全球目前約有70 億人,據最近的一次人口普查統計,中國人口是13.95 億。中國的老齡人口目前占比12%。我們的平均壽命較以往有所增加,目前是76.4 歲,在全球的第50 位,日本是世界第一,86.2 歲,比我們差不多高10 歲。日本的老齡化程度比較嚴重,他們65 歲以上的老齡人口占28%,這是相當大的一個比例。老年人口的增加和癌癥發病率有關,全球2018 年癌癥發病人數是1810 多萬,死亡人數是960 萬。全球癌癥死亡人數有所增加,主要由于人口老齡化,還有危險因素的持續存在,包括食品、環境的污染。但是我們也要看到,2012 年的時候癌癥死亡率/ 發病率是58.2%,到2018 年下降到53%。雖然發病人數和死亡人數沒有降低,但是死亡率/ 發病率的比例降低了,表明癌癥治療有長足的進步(表3)。

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在中國,癌癥的發病是428.5 萬人,死亡是286.5 萬人(表4),約占全球發病和死亡人數的25%。世界衛生組織關注中國發病率、死亡率居前四位的癌癥是肺癌、胃癌、肝癌和乳腺癌。和2016 年相比,2018 年乳腺癌發病人數上升。歐美國家乳腺癌發病率一直比較高,原來中國乳腺癌發病率比較低,可是到了2018 年乳腺癌上升成為中國的第四大癌癥,值得重視的是乳腺癌要早診早治。

還有一個發病趨勢是腦膠質瘤的增加。腦膠質瘤從發現到死亡,平均生存時間只有一年多,而且特別容易復發,發病率與死亡率很接近,發病是7.6萬人,死亡是6.3 萬人(表4)。

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2. 腫瘤治療發展歷程

腫瘤治療發展歷程經過了三次革命,最早是1942 年美國耶魯大學發現了芥子氣的衍生物氮芥治療淋巴瘤,開創了腫瘤化學治療藥物的先河。后來逐漸發現化療藥物毒副作用比較大,既殺傷腫瘤細胞,也殺傷正常細胞。直到2003 年發現了一個重要的藥物,叫吉非替尼(易瑞沙),這個藥物是針對TGFR TK 激酶的靶向藥物。靶向藥物的發現大大降低了藥物的毒副作用。但是好景不長,很快有一部分病例產生了耐藥。2010 年美國FDA批準了第一個DC 疫苗——Provenge,用于治療前列腺癌,推動了免疫治療的發展。業內公認2010 年是免疫治療的1.0 版本。

2017 年8 月30 日,美國FDA 緊急批準了諾華抗急性淋巴細胞白血病的CD19CAR-T 藥物Kymriah 上市;同年10 月18 日,FDA 批準了Kate Pharma 的CD19CAR-T 藥物Yescarta上市,用于治療成人大B 淋巴細胞瘤。由于這兩個CAR-T 藥物的緊急上市,進一步推動了免疫治療的發展。2017 年美國臨床腫瘤學會年會(ASCO)上稱目前已經進入群雄逐鹿的腫瘤免疫治療2.0 版本時代。所以,對于腫瘤治療的發展,在手術治療、放療、化療之后,免疫治療已經成為第四大腫瘤治療技術,免疫治療也可以成為一線藥物,這是一大進步。

三、現代免疫治療

抗體等大分子藥物及免疫治療,是近年生物藥物領域發展的生力軍,目前包括5 大類藥物,分別是:①單克隆抗體藥物(如美羅華、赫賽汀);②抗免疫檢查點抗體藥物(如PD-1,CTLA-4);③免疫T 細胞治療,包括過繼性T 細胞治療(ACT)、腫瘤浸潤淋巴細胞(Expanded TILS)、基因工程T 細胞(CAR-T,TCR-T);④ 樹突狀細胞疫苗(DCs vaccination);⑤治療性疫苗(EGFR v Ⅲ)。以上治療進展都非常快,如抗免疫檢查點抗體藥物納武單抗和帕博利珠單抗,上市不到兩年,就進入藥物銷售TOP 10。

免疫治療在2013 被《科學》雜志評選為世界十大科技突破之首。2014 年《時代周刊》封面有一句重要的話:“免疫療法是一種殘酷選擇性的、昂貴的、拯救生命的療法”。免疫治療+ 是未來腫瘤治療的發展趨勢,從化療藥物、靶向藥物,到現在免疫治療藥物不斷提高療效,因此,綜合治療成為腫瘤治療的趨勢。

1.抗腫瘤單克隆抗體藥物

腫瘤單抗藥物發展迅速,截至2019 年10 月,FDA 與歐盟共批準了87 個抗體藥物和11 個Fc抗體融合蛋白藥物,其中抗腫瘤單克隆抗體藥物26 個。我國也批準了26 個抗體藥物,其中10 個是抗腫瘤藥物。

2. 抗免疫檢查點抗體藥物

一個細胞分成兩個細胞的時候,是細胞周期調節蛋白CDK 在調控細胞周期。對免疫細胞來說,如T 淋巴細胞,除了受CDK 調控之外,還受兩類受體——激活性受體和抑制性受體調控,尤其是抑制性受體,調控T 淋巴細胞功能意義非凡。

T 淋巴細胞上有受體PD-1,腫瘤細胞上有其配體PD-L1。兩類細胞長期共存,腫瘤細胞“教化”了T 淋巴細胞,使其從免疫抑制、殺傷功能微進化為免疫耐受。基于這個原理,用PD-1 抗體或PD-L1 抗體,可以封閉免疫耐受信號,恢復T 細胞的免疫抑制和殺傷腫瘤細胞功能。

CTLA-4 與PD-1 是美國德州大學MD 安德森癌癥中心的詹姆斯·P·艾利森(James P.Allison James P allision ) 和日本京都大學的免疫學家本庶佑(TasukuHonjo) 發現的,由于他們發現了T 細胞抑制性受體,推動了免疫治療的進展,2018 年同時獲得諾貝爾生理學和醫學獎。由此研發了一系列抗體藥物,如CTLA-4 單抗——伊匹單抗,已經進入了中國的市場;PD-1 單抗藥物FDA 批準了7 個,其中2 個已在我國批準進口(帕博利珠單抗、納武單抗);我國藥監局也批準了三個國產PD-1 單抗藥物,分別是特瑞普利單抗、信迪利單抗、卡瑞利珠單抗。PD-L1 單抗藥物FDA 也批準了3 個,現在只有阿特珠單抗進入中國市場。總的看來,抗免疫檢驗點抗體藥物發展非常迅速。

PD-1 的應用非常廣泛,北美注冊了1078 個臨床方案,中國注冊了264 個臨床方案(表5)。

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但是PD-1 單抗不是萬能的,需要檢查分子表型之后,符合dMMR(DNA 錯配修復)或者MSI(微衛星不穩定性),這類患者才是有效的,所以大約只有20% 的患者適合用其治療。

3. 免疫T 細胞治療

免疫T 細胞治療近年發展也很快,其中發展最快的是基因工程T 細胞(CAR-T)治療。

(1)CAR-T 治療

CAR-T 治療全名是嵌合抗原受體T 細胞免疫治療(Chimeric Antigen Receptor T-CellImmuno therapy)。T 細胞表面有受體TCR,受MHC 限制, 所以我們采用抗體基因Fab 代替TCR,重組成CAR 通過慢病毒等載體感染T 細胞,即制備成CAR-T 細胞。近年來CAR-T 療法使用廣泛,中國臨床注冊268 項,成為全球第一。

美國第23 任FDA 主任Scott Gottlieb 在Kymriah 和Yescarta 批準上市后發表過一個重要的聲明,表示“我們正在進入一個新的醫療創新前沿,能夠重編患者自己的細胞來攻擊致命的癌癥,基因和細胞療法等新技術能夠在轉化醫學和治療許多難治性疾病方面創造拐點”,推動了全球的免疫治療。

CAR-T 治療也存在毒副作用,需要引起重視,比如細胞因子釋放綜合征(CRS)、CAR-T 細胞相關腦病綜合征(CRES)、嗜血細胞性淋巴組織細胞增多癥(HLH)、脫靶效應(Off-target ontumor),但就目前研究而言,毒副作用是可以控制的,也已經有了相關經驗。

(2)最新進展

在今年3 月份美國癌癥研究會(AACR)年會上, 間皮瘤等實體瘤的CAR-T 治療也取得突破性進展。美國紀念斯隆凱瑟琳研究所PrasadAdusumilli 團隊,以間皮素作為靶點制備CAR-T,治療了21 名惡性胸膜腫瘤的患者,其中GMP 瘤有19 例,轉移肺癌的有1 例,轉移乳腺癌有1 例,結果有9 名患者腫瘤得到控制。同時與PD-1 聯合應用的11 名患者當中有2 名達到了完全緩解。

此外,美國貝勒醫學院Meenakshi Hegde和Shoba Navai 團隊在CAR-T 治療肉瘤、賓夕法尼亞大學Carl H. June 團隊在CAR-T 治療膠母細胞瘤等方面都取得了重要進展。

(3)CAR-T 治療實體瘤需要解決的問題

目前對實體瘤的抑制,CAR-T 治療需要解決三個問題。一是腫瘤的異質性,抗腫瘤CAR-T 療法需要選擇覆蓋率比較廣的靶點;二是腫瘤微環境;三是T 細胞遞送和引導到腫瘤組織的問題。因此,今年美國AACR 年會上提出下一個CAR-T 治療的前沿是實體瘤(表6)。

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4. 樹突狀細胞疫苗

隨著腫瘤細胞的分裂,它們會產生突變,導致腫瘤細胞獨特的修飾或新型肽序列出現,這些新的腫瘤特異性多肽及蛋白稱為新生抗原(Neoantigen),具有三個特點:①原來腫瘤細胞沒有的、經過突變或修飾新產生腫瘤特異肽段/ 蛋白;②新生抗原必須經T 細胞TCR 特異識別;③與MHC 相容。

5. 腫瘤治療性疫苗

近年在腫瘤治療性疫苗方面也有較大進展。2017 年7 月,《自然》雜志同一期發表兩篇文章,介紹基于腫瘤新生抗原的個性化治療疫苗,在黑色素瘤患者治療中取得成功。UgurSahin 團隊結果顯示,接種疫苗(一個多表位的多肽)的13 個患者中,8 例腫瘤完全消失且23 個月內無復發,其余5 人在腫瘤轉移后接種疫苗,2 人出現腫瘤縮小,其中1 人接受PD-1 輔助治療后腫瘤完全消退。Catherine Wu 團隊結果顯示,接種疫苗(一個組織相容性的多肽)的6 名患者,4 人腫瘤完全消失,且32 個月內沒有復發,另2 人在接受輔助治療后腫瘤也完全消失。

由上可見,免疫治療日新月異,未來可期。

四、空軍軍醫大學國家分子醫學轉化科學中心研究進展

空軍軍醫大學國家分子醫學轉化科學中心位于陜西西安,是《國家重大科技基礎設施建設中長期規劃(2012~2030 年)》優先建設的5 個國家級轉化醫學中心之一,重點建設分子診斷、分子影像及個體化治療3 個分子醫學轉化研究平臺,并建設分子醫學臨床檢測等7 個功能中心。

長期以來,該中心在腫瘤細胞生物學行為調控和免疫相關介導機制基礎研究方面處于領先地位,在新靶點抗體藥物和免疫細胞治療制劑/ 藥物方面取得了重要突破。首次解析了CD147 胞外段的晶體結構,并獲得了三個新表位(腫瘤、炎癥、病原受體)的復合結構。建立了抗體人源化及產業化,人源化嵌合模式動物藥物評估體系,免疫細胞重編程等關鍵技術平臺。成功研發13 項抗體藥物及免疫細胞治療產品。2 項產品上市(國家一類新藥利卡汀,免疫檢測盒凱美汀),4 項進入臨床(抗肺癌美妥珠單抗注射液,抗肝癌CAR-T,抗膠質瘤CAR-T,抗腫瘤BSG-TAA DC 疫苗),1 項被FDA 批準為罕見病用藥(抗惡性瘧疾美珀珠單抗注射劑)。3 次獲得全國醫藥衛生/ 中國醫藥生物技術十大進展。近5 年來在《肝臟病學》《血液》等國際重要雜志發表130 余篇論文,尤其是今年8 月在《自然》雜志上發表了腫瘤細胞鐵死亡新機制的發現,推動了腫瘤治療的進展。

結語

醫學和信息科學技術的進步,為疾病類型重新細分、發現更多的治療靶點提供了契機。可以預見,以CAR-T 和靶向抗體藥物為代表的個體化免疫治療將為腫瘤等難治性重大疾病的治療帶來革命性的轉變,為人類健康保駕護航。

作者介紹

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陳志南,1952年6月2日出生于江蘇無錫,細胞生物學與生物藥物專家,中國工程院院士,中國人民解放軍空軍軍醫大學教授、博士生導師,國家分子醫學轉化科學中心主任   。1979年從陳志南第四軍醫大學畢業后,留校工作;1989年獲得第四軍醫大學碩士學位;2000年擔任第四軍醫大學基礎部細胞生物學教研室主任,細胞工程研究中心主任;2003年獲得第四軍醫大學博士學位;2007年當選中國工程院院士  。陳志南長期從事炎-癌相關分子CD147系列研究。

參考資料

[1]微信公眾號中國食品藥品監管雜志(ID:zgspypjg),周末文摘 | 新時代生物醫藥前沿與創新



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