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一百年来,人类如何改变癌症治疗

基岩资本  · 公众号  ·  · 2018-12-26 15:00

正文

新经济系列研究

基岩研究院 推出“新经济系列研究”专题,透视新经济领域的水下冰山,系列研究将隔周推出一篇,系列二我们聚焦前沿医药生物行业,从资本的角度提供观察和解读。


人类如何改变了癌症治疗?实际上,严格意义上来说“癌症”并不需要被治疗,或者说,我们每个人都会得“癌症”。

这并不是天方夜谭。如果把人体比作不断复制和分裂的生物熔炉,那么每个子细胞的DNA都需要一个精准顺序排列的30亿核形胚乳的副本。虽然细胞的复制功能十分强大,但并不完美,人类体内的一个单细胞每分裂一次,合成DNA的酶就会犯12万次错误,有些错误无害,有些错误可以被更正,但是一旦细胞的DNA突变导致细胞行为异常,忽略停止的信号并且刺激它自身增值,那么它就变成了一种特殊的细胞扩散到全身。

目前,有200多种疾病都发现了这种特殊的细胞,除了部位不同,它们都有一个共同的名称——癌症。


一切的开始


1909年的一天,裴顿·劳斯博士大概做梦也没有想到,会在自己的洛克菲勒医学研究所的办公室里看到一只鸡。

这只鸡肚子上长了个肿瘤,农场主希望热衷于研究肿瘤的劳斯博士能给这只鸡做个手术,让它活下来。谁都没有想到,这只鸡就是癌症治疗一切的开始。

劳斯博士答应了农场主的请求,切除了肿瘤,不过这只鸡还是很快死于肿瘤复发。作为研究劳斯博士没有把这个肿瘤扔掉,而是切成小块移植给其他的鸡。不久后,健康的鸡也长出了肿瘤,并且一代一代地反复传代,肿瘤也生长得越来越快,并且出现了转移。

当时,研究者们已经发现禽类身上也能生长肿瘤,但是这是第一种被发现的能够传播的肿瘤。次年,相关的研究报告于发表在《实验医学杂志》上。


1923年,在显微镜前的裴顿·劳斯博士

随后,劳斯博士继续进行研究,他把肿瘤组织磨成匀浆,尽可能除去匀浆中的细胞和细菌,再把剩下的滤液注射给其他的鸡。同样,这些鸡也在几周之后长出了肿瘤。劳斯博士激动地得出结论,肿瘤可以通过比细胞更小的微观介质,也就是病毒传播,这种病毒也被命名为劳斯肉瘤病毒(RSV)。

当时的人们并不认为鸟身上长肿瘤会与人类有什么关系,劳斯博士的发现实在太过超前,以至于在很长一段时间里,人们根本意识不到这项实验的真正意义。直到20世纪60年代,理解罗斯博士发现重要性的时代来了。

1958年,霍华德·特明与同事发现了RSV的一个特殊之处。普通的病毒在感染宿主细胞之后,会在细胞内进行大量的自我复制,导致细胞裂解,然后再感染其他的细胞。但是RSV不一样,它会导致宿主细胞的结构特征发生变化,仿佛已经与宿主细胞融为一体,他们认为,RSV把自己的基因融入了宿主的基因组里。

纵然科学界对他的假设不屑一顾,但是特明还是花了十年时间寻找这种病毒。终于,1969年,特明和他的博士后找到了逆转录酶,几乎同时,麻省理工学院的戴维·巴尔的摩也在研究鼠白血病病毒的时候发现了逆转录酶。

1975年,霍华德·特明

至此,对RSV的研究已经在科研上前进了一大步,但是这依旧不能解释癌症的起源。逆转录病毒的发现,让许多科学家认为,外来基因的插入是导致癌症发生的关键,但这仅仅还是个假说,除非科学家能够在每一种癌症中都找到逆转录病毒。研究者们狂热地寻找着新的证据,却最终都以失败告终。

在这群科学家中,哈罗德·瓦尔姆斯和迈克尔.毕晓普发现了一个与研究初衷背道而驰的结论。RSV中存在着一个名为src的基因,它是细胞癌变的关键。然而两位研究者在正常的鸡体内也找到了src的同源基因,而后又发现同样的基因还存在于更多的物种身上。他们成功的证明,src是一个广泛存在的基因,在物种之间具有高度的保守性。


这意味着,src并不是病毒带来的,而是原本就存在于我们的基因组中, 并不是RSV把src基因插入人类基因组里,而是RSV在漫长的进化旅途中不小心“捡”到了这个原本正常的基因。这终结了半个多世纪以来的癌症起源争议, 无论是病原体感染还是环境因素刺激,都是通过诱导自身基因突变,令原癌基因激活成为癌基因、或者是令抑癌基因失活,最终导致了癌症的发生。


1989年,庆功宴上的Varmus(右)和Bishop(左)


几个重要变量


当然,人类的目的不仅仅是找到癌症的起源,更要进一步研究如何治疗癌症。

起初,研究者们把目光放在了以src为首的原癌基因上。来自科罗拉多大学的雷蒙德·埃里克森和他的博士后利用免疫沉淀法,把src蛋白从细胞中“钓”了出来,这个花了好几年才得到的珍贵蛋白,最终被证明是一种蛋白激酶,而且特别的是,它是一种酪氨酸蛋白激酶。这是人类发现的首个酪氨酸蛋白激酶,它们和它们所在的信号转导通路控制着细胞的增殖、细胞周期调控和细胞迁移等和肿瘤发生密切相关的生理过程。

之后,研究者们又陆续发现了一系列基因,包括myc、EGFR、HER2/neu、和BCR-ABL等等,这些研究打开了治疗癌症新的大门,通过靶向癌基因突变及相关的通路,我们得以更精准、更高效地治疗癌症。

通过不断的研究,癌症发生概率的数学公式也逐渐被证明:P=abcd

P为癌症发生概率。

a为细胞分裂次数。 癌变的内因是基因突变,而基因突变最容易发生在分裂间期。因而,细胞分裂次数越多,癌变的可能性就越大。

首先,随着年龄增大,细胞分裂累积的次数越多。因此,癌症发病率越高的国家,常常是那些平均寿命越长的国家。



其次,人体组织反复的损伤和修复需要产生新细胞,也会使细胞分裂次数增加。如乙肝病毒损伤肝细胞,导致患肝癌几率更高;长期抽烟损伤肺部细胞,患肺癌几率增加;长期吃过辣、过烫的食物损伤消化道细胞,食道癌、胃癌等几率增加。



b为每次分裂产生突变基因数目。 这个数值主要受遗传影响,有些人天生携带某一类基因突变,导致突变数目大大增加,比如安吉丽娜·朱莉携带的BRCA1基因,她的细胞分裂一次产生的突变比正常人高100倍。这个数值还会受到致癌因子的影响,在物理、化学、病毒因子的影响下,突变基因数目也会增加。



c为突变基因为致癌基因的概率。 突变是不定向的、随机的,这个概率对每个人都是一样的。

d为免疫系统清除癌细胞失败的概率。 年龄越大,免疫系统越弱,对癌细胞清除能力减弱,失败概率越高。


抗癌药物的三次革命


人类发现了癌症的起源以及癌症发生的概率公式,为了抑制上述变量,抗癌药物的研发经历了三次革命。

第一次革命是1940年后开始出现的细胞毒性化疗药物。

直到现在化疗药物依然是当前抗癌药的主流,常用的化疗药物有几十种,机理各有不同,但是无论机理如何,它们作用都是杀死快速分裂的细胞,因此对癌症有不错的效果。但是化疗药物的死穴是它们并不能区分恶性细胞还是正常细胞,因此化疗药物在杀死癌细胞的同时,也会杀死大量人体正常分类细胞,这就是为什么化疗对骨髓细胞,肝细胞,消化系统等都有非常严重的副作用。

比如,快速分裂的毛囊细胞也会被杀死,从而导致患者脱发。癌症不会让人脱发,化疗才会。临床上化疗药物的使用剂量必须受到严格控制:太少药物不能起到杀死癌细胞的作用,太多药物会产生过于严重的副作用,对病人造成不可逆伤害。







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