转化医学的内涵,应该是更广义的多学科诊疗

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转化医学的内涵,应该是更广义的多学科诊疗
麻省理工科技评论 2019-09-27

2019-09-27

将实验室成果真正应用在医学领域,即医学转化过程,是生化室的主要目标之一
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将实验室成果真正应用在医学领域,即医学转化过程,是生化室的主要目标之一

近日,第三届生化工程国家重点实验室——珀金埃尔默转化医学年会在京召开,来自国内外的近 200 名学者及相关领域的专家、教授,共同解读转化医学领域的热点和难点问题,探讨生物影像等先进技术在转化医学研究中的最新应用。

生化工程国家重点实验室副主任闫学海在会上介绍说,1992 年建立起来的生化工程国家重点实验室,聚焦于生物技术产业化中的工程科学问题,通过开展理论与实践相结合的应用基础研究,推动着我国生物技术和化学工程的发展。

在这些研究方向和领域中,将实验室成果真正应用在医学领域,即医学转化过程,是生化室的主要目标之一,但转化医学领域共同面临着难以获得最前端设备、最先进技术以及最专业人员支撑的问题,导致了虽然基础研究发展较快,但是应用效果与预期依然相差甚远的困境。

图 | 生化工程国家重点实验室副主任闫学海(来源:珀金埃尔默)

2017 年,生化室与分析仪器领军企业珀金埃尔默公司成立了转化医学工程共建实验室,旨在为广大科研机构、药企、医院等研究人员提供从分子、细胞、小动物到组织切片水平的全套转化医学技术和实验服务。

实验室运行两年来,已服务包括北大、清华、军科院在内的近 180 家单位;完成系统性实验 407 次,组织技术会议 25 场,针对不同设备的应用技术培训 172 次,累计参观人数 613 人次;相继在 Nat Mater、Nat Chem、Nat Commun、JACS、Adv Mater 等期刊连续发表了高水平论文;此外,外泌体型和微球型肿瘤疫苗也逐步进入临床前和临床研究,实现了个体化的精准治疗,也有部分成果已经通过伦理审批,即将进入临床申报阶段。

在特邀报告环节,来自中科院过程工程研究所、国家纳米中心、军事科学院、天津中医药大学,NIBS 以及清华大学等研究机构的研究员,依次带来了各自研究领域的前沿报告。

中科院过程所魏炜研究员,以 Material-based High-performance Vaccines Potentiate Antitumor Therapy (基于材料设计的高效疫苗)为题目,介绍生化工程国家重点实验室生物医药材料的研究进展,阐述如何基于材料设计高效的肿瘤疫苗,以及具有多重仿病原体特征的新型仿生疫苗佐剂。

图 | 中科院过程所魏炜研究员(来源:珀金埃尔默)

清华大学附属长庚医院王韫芳研究员,做了题目为《类器官和组织工程组织助力疾病模型构建和药物研发》的报告,介绍类器官和组织工程助力疾病模型构建,以人胎肝干细胞 3D 诱导的肝细胞类器官为模型,对药物从器官形态和功能水平多个角度进行个性化评测及肝毒性测试。

会后,DeepTech 对几位专家就转化医学领域的一些机遇和挑战问题进行了采访。

魏炜以自己所做的纳米药物为例,介绍了转化医学面临的挑战。“纳米药物最近十年受到了非常多的关注,发了数万篇的论文,但实际上只有 200 多个进入临床实验,最后只有十个左右变成了产品。虽然都是重磅的产品,但它的转化效率还是比较低的。”

魏炜表示,“我们万箭齐发,可能就有几个射中了这个靶心。成药性转化比较低的原因,从生物学角度来思考,主要是由于人体内复杂的生理环境。从材料的角度思考,过于复杂的设计和新的化学结构,也会导致安全评价周期非常长,可能需要几年甚至十年。”

对于如何加速转化医学的进程,魏炜也介绍了所在的马光辉研究员团队的思考和努力。为了在保证安全性和有效性的同时来缩短转化周期,他们采用了不太一样的思路进行弯道超车,他们更倾向于使用 FDA 批准或者至少是 FDA 备案的材料,通过巧妙的设计来提高纳米药物的应用效果。团队希望通过这样的方式,能够来加速成药性,更快地转化到临床上去。

而对于转化医学中基础科研和临床转化的结合过程,王韫芳则谈了一些自己的切身感受。

王韫芳提到,自己原来的背景是临床医学,后来又做生物科学的研究,现在把实验室放在医院里面,真正地结合医院的临床问题来做一些研究,所以对转化医学中的基础科研和临床转化结合过程中的问题,理解更加深刻。

“说到转化医学的难度或者是困境,其实我们应该回过头来看看转化医学的初衷是什么?转化医学是为了解决现有手段解决不了的医学问题,这些问题被抛回实验室,利用一些医工交叉的手段,来寻求解决。”

王韫芳指出,作为一个新的学科,转化医学面向的核心一定是临床。这些问题一定是由临床医生或者病人提出来的,经过实验室的研究和一些新的技术的支撑,对这些问题做深入的剖析和研究,最后给到病人或者医生的,应该是精准的诊断和个性化的治疗方式。

王韫芳表示,“这样才是我们转化的初衷,源于患者的个体,经过我们的研究,终止于整个疾病群体,最后能够惠及整个社会,这才是整个转化医学的路径,或者说是它的周期循环。”

图 | 清华大学附属长庚医院王韫芳研究员(来源:珀金埃尔默)

王韫芳认为,目前转化医学所面临的困难之一是信息不对等。现在多学科诊疗模式(MDT)越来越多,但是到现在为止,多学科诊疗在医院里还普遍局限于临床医学的多学科。以肝胆肿瘤为例,医院会汇集肝胆内科、肝脏外科、肝移植科或肿瘤科等临床科室之间的多学科会诊,给到病人一个优化的方案。但事实上王韫芳认为的 MDT 应该是更广义的多学科诊疗,“不仅是临床科室,而且要有临床辅诊科室,包括病理甚至一些分子病理的新技术,分子医学和分子影像的技术,以及影像科和一些介入的科室等等,这样的多学科还不够,还要有一些实验室新兴的技术手段,像人工智能、多组学多维度的大数据分析,以及工程学、材料学的纳米递送系统、临床药理等等,这些多学科多技术的汇聚,才有可能帮助我们解决临床上一些难治性的问题,以及一些科学或者是技术上的问题。

“今天我们介绍的类器官 PDO 模型,就是通过在临床上从患者那里获取少量细胞,经过培养建立起体系,在体外建立模型。因为有一些药或者治疗体系,不可能直接用病人去做研究,然而在动物身上做的研究,有时并不能真实地反映出在病人体内的一些治疗效果。现在我们可以利用病人的细胞,经过培养,获得类器官模型,模仿将来在病人身上、甚至再类推到整个患者人群体内有可能出现的一系列效应,来评价药物的有效性、安全性和潜在的风险。”王韫芳说到。

王韫芳提到,在药物研发时,研发人员可能只考虑到药物的治疗靶点,但没有想到其实有可能还有一系列的副作用靶点。“如果我们利用干细胞,利用组织工程、材料学等领域一些非常好的技术,可以在体外模拟出整个发病过程,以及模拟出它将来有可能的药物反应性,就会大大缩短药物研发周期。如果在很早期使用取自病人的细胞或者组织来做试验模型,将来在一期、二期临床的时间都有可能大大压缩,不仅可以缩短药物研发周期,减少在临床试验阶段的一系列不可预知的并发症或者副反应,而且还有望减少用于病人身上可能出现的不良反应,或者是致命性的毒副作用。这样,我们的转化路径才能够更快地实现。”

此外,王韫芳也提到转化医学领域的复合型人才培养问题。“现在我们已经在和清华大学开展一些医工结合的项目。例如,清华大学推出来交叉培养新一代医学领军人才的博士培养计划,具体而言,就是将那些研究计算机、大数据的工科研究生,送到医院去培养,医院里的医生,送到工科院系去做进一步的第二轮博士培养,这样培养出来的就是复合型的医学领军人才。也只有这样,这些人才真正理解了转化医学的内涵,才能够推动从基础到临床应用的桥梁的建立。”

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