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癌症解药就在每个病人身上?展望AI驱动的个性化治疗时代

演绎 inSite 第三十期节目

每个癌症病人都自带药方

——个性化癌症疫苗

陈航

北京星亢原生物科技有限公司联合创始人&CEO

陈航 @ 演绎 inSite 演讲视频:

以下为陈航演讲文字稿:

(根据演讲现场整理,基于原意有所删减,完整版请看视频)

大家好我叫陈航,是北京星亢原生物科技有限公司的联合创始人兼 CEO,今天我从科普的角度给大家分享一种最前沿的癌症治疗的方法,叫个性化癌症疫苗。

多少年来我们的科学工作者、医生都在解决癌症难题,但是我们慢慢发现,其实解药就在每一个病人身上,我为什么这么说呢?首先我们来了解一下什么是癌症,癌症不是一种疾病,而是多种疾病的统称,包括肺癌、胃癌、肠道癌、皮肤癌等,它们有一个共同的特性,就是细胞的异常增长,这些细胞区别于正常细胞被称为癌细胞。

图 | 癌细胞(来源:Pixabay)

癌细胞会疯狂地增殖,甚至占据我们的整个组织,基因变异是导致正常细胞变成癌细胞的一个原因,随着医学的进步其实很多疾病已经被人类征服,但是癌症一直没有被拿下,癌症被称为众病之王、恐怖之君。

在《众病之王-癌症传》一书中作为医生的作者这样描述:敌人无影无踪、无时无刻、无处不在。

其实我们人体有一个像警卫队一样的免疫组织,连免疫组织都不能分辨正常细胞和癌细胞,更别提杀伤癌细胞了,而且有些癌细胞会从一个组织转移到另一个组织,为了消灭这个狡猾的敌人,科学家想尽了各种办法。

书中作者描写了很多抗癌战士,杰曼是作者的一个病人,他是一个胃肠道癌患者,他的求生欲非常强,尝试了各种治疗方案。一次他参加了一个临床试验,试用了一种抗癌新药,一个月后神奇的发现他的肿瘤消失了,但是很不幸的是,四年后在他庆祝四周年痊愈时肿瘤还是复发了。杰曼的医生描述道,为了能追上这种疾病的步伐,需要一而再再而三地学习新知识、摒弃旧策略,杰曼和他医生的抗癌史其实是整个人类癌症抗争的历史缩影。

我们的医生和科学家一直在尝试各种治疗方法,对癌症的治疗理念也有一些根本的改变。从最开始我们能想到的就是通过手术直接切除肿瘤细胞,后来发现可以通过化学药物毒死癌细胞,接着我们用 X 光等射线来进行放射性治疗,但是这些方法都只能治疗表象,癌症还是会复发。

后来科学家想是不是可以通过人体的免疫体系来间接地杀死这些癌细胞,这或许可以一劳永逸,我们的免疫系统可以一直监视癌细胞的复发,这也就是免疫治疗的思想。

图 | 激活免疫体系来间接消灭癌细胞(来源:“Multifunctional Potency Assays for Cancer Immunotherapy”, Genetic Engineering & Biotechnology News)

后来随着基因测序技术的进步,我们可以进行癌细胞和正常细胞的测序,进行比对去发现癌细胞和正常细胞的不同基因。基因是携带有遗传信息的 DNA 序列,DNA 序列通过 RNA 转录翻译成有具体功能作用的蛋白。

基因测序发现癌细胞的 DNA 有成百上千个变异点,基因变异是坏事,其实也是好事,这些基因的变异可以通过 RNA 转录在细胞表面分泌成一种特殊的蛋白,而且这个特异性蛋白是区别于正常细胞组织的,更重要的是这个蛋白有可能激活免疫体系,就是我们的警卫部队,来杀死癌细胞,这种蛋白被称为新抗原

图 | 新抗原(来源:Ton N. Schumacher, et al. 2015, Science)

如图中所示,左边土黄色部分是癌细胞,右边绿色部分是一个免疫细胞,中间夹杂的是新抗原,这个新抗原表达在癌症细胞表面,就使癌细胞暴露并且激活了免疫体系,被激活的免疫细胞去告诉整个警卫部队来杀死癌细胞。

那这是不是就是我们要找的解药呢?

图 | 基于肿瘤新抗原的个性化癌症疫苗

我们的免疫学家根据肿瘤新抗原开发了一套个性化癌症疫苗治疗的方法,如图中所示,首先从癌症病人身体里取样,取肿瘤细胞和正常组织细胞进行基因测序,比对分析出哪些是基因的变异点,接着通过 AI 技术来分析预测哪些基因变异点位可能分泌出新抗原,接下来就是新抗原的制备并且配置成癌症疫苗打入人体。

从整个流程中可以看出,每个人的基因变异点位是不一样的,从而导致每个新抗原都是不一样的,这就是为什么癌症疫苗是高度个性化的,一旦提到个性化就意味着要对针对每一个人进行预测分析,这就少不了人工智能的存在,我们通过人工智能来精准地找到每一个人的新抗原到底是什么,然后进行量身地用药,人工智能就是其中最核心的一步。

如上图所示,我们拿到基因数据后通过一个叫神经网络的 AI 模型进行分析比对,预测出什么是新抗原。

那么,什么是神经网络呢?其实神经网络这套技术已经在我们生活当中得到了重用并发挥着巨大的作用,比如手机的人脸识别功能、网购时购物的推荐,背后都是类似 AI 模型的驱动,根据这套方法癌症疫苗已经在临床上得到了验证。2017 年哈佛大学研究组和德国研究组分别在同一期的自然杂志上发表了,针对黑色素瘤的小型临床实验结果,取得了重大突破。其中哈佛大学的实验对 6 名黑色素瘤病人进行治疗,打入了癌症疫苗,哈佛大学研究组发现 4 名患者在两年多的时间内都没有复发,虽然另外 2 名患者出现了复发迹象,但是在接受了进一步的药物治疗后获得了完全缓解。

个性化癌症治疗的方法不仅仅适用于黑色素瘤,还适用于其他癌症比如胃癌、肺癌等,这些临床试验也在进行当中,我们中国的临床医生也参与其中。

(来源:麻省理工科技评论)  
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