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杨震:跟癌症赛跑

作者:时间:2019-02-26 07:52浏览:

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本文来源微信公众号:春暖花开(ID:CCH_chunnuanhuakai),演讲者:北京大学深圳研究生院化学生物学和生物技术学院院长杨震教授

导读:人类的寿命越来越长,可是有一种疾病是我们健康路上的拦路虎,它就是癌症,「谈癌色变」几乎是每个人对癌症的反应。北京大学深圳研究生院化学生物学和生物技术学院院长杨震教授曾在全世界范围内首次实现了抗癌药紫杉醇(Taxol)和埃波霉素(Epothilone A)的全合成以及Brevetoxin A的全合成工作,在2018年9月23日第二期「知室·共生课堂」上,他分享了人类跟癌症赛跑的故事,科学的发展让癌症不再是不治之症。

非常感谢有这样的机会。今天的主题《跟癌症赛跑》,我想介绍一下人类在治疗癌症过程当中,到底经过了哪些过程?我们的未来应该是什么?事实上接到「知室·共生课堂」这个邀请之后,我很喜欢这个主题,因为「共生」确实表示了人类的最高境界。

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众生平等,共同进化

从下面这张共生图大家可以看到,自然界许许多多的动植物事实上跟我们具有同样的基因,是我们共生的产物。

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这也就解释了两个问题,一个是人类为什么要爱护自然?因为这是我们共生体的一部分。另一个是为什么有些动植物我们能吃?因为我们是共同进化来的,我们有共同的物质基础,它们供养着我们。因此爱护和尊重我们的共生体,事实上是人类面临的一个挑战,也是未来必须解决的问题。也就是说众生是平等的,我们是共同进化的,希望这样的画面能够持续下去。

那么人跟植物到底是不是共生的?上个世纪末事实上人类基因组学给出这样的答案,人和植物确实是来自于同一种物种,我们应该互相尊重。

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癌到底是怎么回事?

随着社会文明不断往前发展,我们急需要解决的一个问题就是人是怎么没的?你不管拥有多大的财富,总要面对这个问题。因此如何解读癌症的发病机制,如何调控这种癌症过程,变成了感性的课题。

我们先来看关于癌症的三个数据。

第一个数据,人活到85岁的时候,癌症患病率高达36%,活到一百岁可能就达到50%。事实上听了这个数据大家都很悲哀,包括我自己。但是你想一下,事实上人到一定年龄之后,总要有一个出口去离开这个世界,所以我们不用太压抑,这是个必然的过程。我们只是在有限的生命内如何幸福地生活,这是我们要寻求的答案。长生是不可能的,因为生物进化就决定了你要离开这个体系,进化的过程就要求一代一代的更新和变化。

第二个数据,在50岁之前,女性的癌症发病率高于男性。

第三个数据,我们国家肺癌患病率这些年来变成癌症当中排位第一的,事实上与其他国家一致了。最近甲状腺癌症呈上升趋势,原因是什么?值得考虑。

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癌到底是怎么回事?事实上癌症就是三大原因造成的。

第一个,我们体内的关键蛋白失控了,它们疯狂地长,所以癌最后体现出来的都是一个实体瘤。

第二个,产生这种失控的原因是人的基因发生突变。

第三个,很多很多细胞在进化的过程当中,特别是癌细胞,它产生了一系列逃逸的机制,我们知道我们体内有免疫体系,任何一种外来的物质进来之后都被我们的免疫系统清除掉了。癌症在人类进化的过程当中,它会产生一个机制,让你的免疫系统不能识别。

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和癌症抗争关键在于核心技术

因此我们早期治疗癌症,用了最直接的而且事实上最痛苦的一种方式,就是把它割掉。癌症手术带来的痛苦,大家可以想象得到。

另外两种治疗方法,就是放射性疗法和化学疗法,那么确实一些癌症经过这样的处理被抑制了,但是从手段来看,大家认为这是一种有待开发的治疗过程。

近些年,随着基础科学的突破,特别是人类基因组的解密之后,我们知道了哪些基因突变会引起癌症。因此,今天我们有很多药物来治疗癌症,还有新的治疗方法,比如靶向治疗,还有最近的免疫治疗,即通过人体的免疫系统来增加免疫力以清除癌细胞。

今天我再通过这个课程,主要讲一下,我们人类在这个过程当中是怎么走到今天的?

1990年之前,癌症治疗基本上是以手术、化疗和药物治疗为主。从1990年到今天,由于科学的进步,我们使用了靶向治疗。未来,我们可以期待的是靶向治疗、细胞治疗。由于科学进步带来的治疗方案的变化,事实上给人类带来了很多希望。我们希望年轻人投入到这样一个伟大的事业当中,改变我们的治疗方案。

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上面这个图主要解释了传统的治疗方法,手术、放疗、化疗。上面是治疗的过程,下面是相应治疗方法带来的人类的痛苦。手术会有伤口;放射治疗会让头发指甲这些繁殖快的细胞受到影响;药物治疗给人带来很多痛苦,引起呕吐,吃饭睡觉都受到影响。前两种治疗大家都很清楚,它们直接杀掉这些癌症细胞,因此会给人体带来伤害,会很痛苦。

那么药物治疗为什么产生这么多不良现象?事实上药物治疗也是未来肿瘤治疗的重要研究方向。药物治疗的原因是什么?有两个药在历史上非常有特征。

第一个是6-巯基嘌呤,那么嘌呤大家都知道,它在我们的生命中心法则当中,介入了由DNA向RNA复制和RNA指导蛋白合成的过程。它是一种辅酶,它是一种核苷酸,它介入了人体重要的生理生化过程。

因此科学家就在想,我们用这种干涉去将其中的一个氧变成一个硫之后,那么它跟原先的母体就发生了结构性的变化,会不会由于这样的结构改变,造成功能性的变化?如果是的话,想一想它参加一些重要的生理功能的调控过程,一定会对癌细胞产生影响。癌细胞是一个疯狂增长又不容易调控的体系,因此干扰它的生长一定对治疗癌症有希望,再经过和其他的治疗手段相结合,我们就有望来抑制癌症增长

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上图这师徒俩在二战期间就通过这样的理念,干扰生命过程当中的重要物质为手段来治疗癌症,取得巨大成功。可以想象这样一个过程是非选择性的,对吧?因为我们人体需要这么一个嘌呤作为一个重要的辅酶来调节我们的生命过程,干扰这么一个过程一定会产生很多毒性,癌细胞不能成长,正常细胞的功能也受到了抑制,这就是第一代抗肿瘤药为什么带来副反应的生物学原因。

第二类是我们人体很多细胞的骨架结构都是蛋白。事实上我们人类的体细胞是二倍体,细胞在从母细胞到子细胞的整个分裂过程中,细胞一变二、二变四、四变八……最后变成一个复杂的细胞体系。

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那么每一次分裂过程,它的整个核糖体和细胞的关键部件是一个皲裂的过程,而皲裂的调节物质就是一些关键蛋白。因此我们可以想象,如果有一类物质能够系统地干涉体内某一类蛋白,叫microtubulin,也就是说核糖体进行分裂的过程当中,起到皲裂的调控作用的这类蛋白,能抑制它的活性,那么这就是一类重要的抗癌药物。分裂越快速的物质,抑制功能就越明显。

大家都在寻找这个物质是什么。1963年,美国就发现了紫杉醇,它是从太平洋的原始松树林里头分出来的。这个物质恰巧可以有效地干涉我们体内微管蛋白有丝分裂的功能。那么,这类物质马上就引起了全球的关注。事实上,今天它已经成为癌症治疗的一号候选药,拯救了无数的生命。我在美国期间有幸介入了这个分子的合成,非常高兴看到了这个药物不断地为人类生命保驾护航。

现在就看到了,我们早期的两类抗癌药,一类干扰辅酶,另一类干扰蛋白的功能,事实上是一种非选择性的,但基于当时的科学发展手段,我们不可能知道人体的癌细胞和正常细胞的具体区别。

上个世纪人类基因组就给我们未来的研究提供了很好的蓝图。人类基因组不仅仅告诉我们人类是怎么来的,而且告诉我们当人体发生功能变化的时候,哪些基因发生了变化。那么这种基因的变化就是今天我们所知道的靶向治疗的基础。

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上图中间是癌细胞,不同的肿瘤是由于不同的信号传导体系或者不同的生物学靶点发生了特殊的变化。因此如果要回答肺癌是怎么引起的?肝癌怎么引起的?胰腺癌是怎么引起的?今天随着人类基因组的不断完善,我们已经可以预测到它们的变化。可以想象对这样一些重要的通道进行定向性的调控,就是说患了肝癌,我们就合成这种肝癌治疗的药物,就不影响肺和肾脏了。

今天我们看到这些药物确实改变了我们治疗的进展。靶向药之后,减轻了病人的痛苦的重要的原因,就是我们选择性地治疗这些突变的重要器官的癌症细胞,而避免干涉其他组织。

第一个最著名的就是格力威,它在治疗血癌上是革命性的变化,这个药物迄今为止,销售额超过了700亿美元。电影《我不是药神》主要就是讲这个故事,很多血癌病人吃了这个药,生命确实延长十年左右,生活的品质和状态都发生了巨大的改变。因此通过科学的发展,通过靶向的治疗,我们相信未来人类完全可以把控这些重要疾病,使我们的生活质量发生变化。

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上图列出了2022年预计全球销量前十位抗癌药,其中七个是靶向药物,另外三个是免疫药。

什么是免疫治疗药物?今天我们体内有T细胞可以杀伤外来的物质,我们都有识别能力,但作为一个共生的癌细胞体系,它产生的细胞不受T细胞调控。它很聪明,因为亿万年的进化,它有足够的时间来建立它的免疫系统。

今天的科学家更聪明,你建立了逃逸的体系、识别体系,那我们将肿瘤表面的一些特殊抗原与我们体内T细胞的基因进行整合,这样的细胞在培养完之后再打入人体,这样T细胞就可以识别癌细胞。比如,CAR-T细胞疗法。

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上图是一个非常愉快的画面。2012年这个叫艾美丽的小孩得了急性血癌。按照当时的治疗条件无药可治,她就大胆地使用了CAR-T技术。今天她已经愉快地生活六年,而且她的体内没有癌细胞。通过这样一个过程,我们可以预测,随着整个科学技术的不断完善,我们有条件来保证人类幸福和健康的生活。

无论是跟癌症的竞争,还是国际大国间的竞争,事实上靠的就是核心技术。我们拥有的核心技术到什么样的程度,就决定了我们具备什么样的手段。人类的平等事实上是建立在一定的基础上的,也就是只有技术平等,才能保证在尊严、贸易上的平等。

我们人类越来越长寿,我们面临的挑战就是新的疾病越来越多。四五十年代,医院里很多医生说他们从来不知道什么是代谢性疾病,医院里头没有代谢疾病这个科。而到了今天,四个人里头就有一个糖尿病,很可怕。

随着文明的不断提升,人类要解决各种各样的疾病。岁数大了,神经退化疾病来了,一系列疾病都会产生,解决人类发展过程当中这样的科学问题,需要科学技术的发明和创造。

人类基因组的进步,在治疗最艰难的癌症上是一个革命的进步。因此我们期待,作为中国,我们在变成一个医药强国的过程当中,我们一定会拿出我们中国的治疗方案来保证中国人以及世界的健康。(本文完)

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