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癌症“登月”计划2020:临床和转化医学的新长征

首页 » 《转》译 2016-04-12 转化医学网 赞(5)
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导读
全球科学界将在人类首次踏上月球表面47年之后再次“登月”,这次登月的明确目标是治愈癌症。
  全球科学界将在人类首次踏上月球表面47年之后再次“登月”,这次登月的明确目标是治愈癌症。奥巴马总统在2016年初签署了总统备忘录-(White House Cancer Moonshot Task Force),并号召全世界 “彻底治愈癌症”。
  这是重新整合科学资源和专家,优化治疗策略,提高癌症患者治疗效果的新的里程碑和努力。癌症登月行动提供了许多机遇和挑战,例如,如何使登月项目与其他抗癌策略相统一,比如临床和转化医学或精准医学;如何确定当务之急;如何监控“登月”航程的进展?
  癌症研究团体已准备好进行登月计划2020,虽然仍有大量的困难和障碍需要对待和解决。许多在基因组学、蛋白质组学、代谢组学、系统生物学、临床生物信息学和药物开发方面的先进生物技术已被转化到临床实践和应用。单细胞生物学以及基因组的三维结构的研究拥有巨大的潜力,后者也被称为基因重排。基因编辑、细胞靶向、免疫途径的新疗法为达到癌症登月计划2020的目标提供了极大的便利。例如,临床前研究已经显示了在体内外系统由CRISPR / CAS介导的基因编辑的潜力。Wang等人以80%的效率同时打断小鼠胚胎干细胞五个不同的等位基因,实现了一步法获得携带多个突变基因的动物[1]。转录激活样效应因子核酸酶(TALENS)和成簇的、规律间隔的短回文重复序列(CRISPR)-Cas9核酸酶已被提出作为最常用的方法来编辑人类基因组。
  另一个令人兴奋的发展是将抗体应用在对癌症的内源性免疫反应的抑制上,被称为检查点封锁疗法(checkpoint blockade therapy)。临床试验已证明抗体的安全性和有效性,该抗体可以阻断T细胞抑制分子CTLA-4和PD-1,以治疗转移性黑色素瘤和肾细胞癌患者亚群[2]。然而,对于最适合使用免疫疗法的癌症的种类,还需讨论,并且人们对这些疗法产生各种反应的特异生物标志物很感兴趣。
  我们也应该考虑癌症登月计划2020和临床与转化医学、精准医学之间重叠和合作的潜力。癌症登月计划2020的一部分是运用临床和转化医学的进步,重新统一、收集、组织、优化资源以防治疾病[3,4]。
  临床和转化医学在10年前已启动,旨在促进基础和临床科学家之间的沟通,将先进的生物技术转化为临床实践,提高患者的生活质量。精准医学(Precision medicine)是在2015年提出的新兴领域和治疗策略,它通过生物信息学、计算科学、数学、基因测序和系统生物学相关技术整合临床表型以改善患者的治疗和预后。
  精准医疗以“五个关键”来保证其应用,即临床生物信息学、精密方法论、疾病特异的生物标志物、药物研发和精确规则 [5]。基因治疗策略最初建议用于基因突变与异质性的遗传性疾病与癌症,之后才将其扩展到代谢和心血管疾病。精准医疗可能是癌症“登月计划2020”项目中的一个的治疗策略,或者该项目可作为精准医疗领域的一个研究热点。
  癌症登月计划将促进所有潜在的资源协作,这将提高以下能力:
  •早期检测和预防癌症,
  •开发癌症疫苗,免疫治疗和综合治疗,
  •执行肿瘤和周围细胞的基因组分析,
  •提高数据共享,
  •建立更多的肿瘤基地,
  •开发更多的儿童癌症治疗方案[6]。
  “白宫癌症登月特别小组”(“White House Cancer Moonshot Task Force”)被定义为国家计划、政府主导的任务、联邦投资为主的研究、聚焦癌症的疗法[7]。然而,对抗癌症是一个全球性的问题,这一问题的解决需要一个清晰的全球性策略,对抗癌症将极大地从整个科学界的参与和贡献中受益。为有效解决未来可能面临的问题,我们需要更好地了解细胞结构、细胞器、功能特性、代谢环路、信号通路或相互作用、以及肿瘤微环境。
  我们应该在研发靶向药物的过程中确定分子靶点,并需要具有生物学功能和疾病特异性的生物标记物监测药物疗效、效率和毒理学。对于空间基因组组构的改变和其对转录的影响,以及高阶染色体折叠和特定的染色质相互作用在人类癌症的拓扑学机制[8],我们应该有更好的理解。
  癌症登月计划是临床和转化医学新的“巨大飞跃”,是优化科研成果治愈癌症的新的机会,它特别注重对癌症的预防和早期发现及治疗。
  癌症登月计划2020的成功也依赖数据库的共享,其中包括临床信息、病人的表型、成像、生化检测、疗法、基因测序和系统生物学数据。
  因此,我们认为,临床和转化医学将在癌症登月计划2020的实现中发挥重要作用。癌症登月“阿波罗11号”已经启动,抗癌飞船已经开始了他们的旅程,治愈癌症的倒计时已经开始。

作者:王向东 系复旦大学特聘教授,中山医院特聘教授,上海临床生物信息学研究所所长,复旦大学临床生物信息学中心主任。

参考文献:

1. Wang H, Yang H, Shivalila CS et al (2013) One-step generation of micecarrying mutations in multiple genes by CRISPR/Cas-mediated genomeengineering. Cell 153:910-9182.

2. Monteiro J (2015) Cancer immunotherapy scores again. Cell 160:73.

3. Abraham E, Marincola FM, Chen Z, Wang XD (2012) Clinical and translationalmedicine: integrative and practical science. Clin Transl Med 1:14.

4. Wang XD, Marincola FM (2012) A decade plus of translation: what do weunderstand? Clin Transl Med 1:35.

5. Chen CS, He MY, Zhu YC, Shi L, Wang XD (2015) Perspective: five critical elements to ensure the precision medicine. Cancer Metastasis Rev 34(2):311-3186.

6. FACT SHEET: investing in the National Cancer Moonshot. .whitehouse.gov/the-press-office/2016/02/01/fact-sheet-investingnational-cancer-moonshot. Retrieved 29 Feb 20167.

7. Memorandum-White House Cancer Moonshot Task Force. http://www.whitehousepressbriefings.com/presidential-policy-directives/memorandum-white-house-cancer-moonshot-task-force-January-28-2016/8.

8. Gu J, Wang XD (2016) New future of cell biology and toxicology: thinkingdeeper. Cell Biol Toxicol.

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