现代观点
2018年02月号
医学进展
有争议的话题

从实验室到临床、再回到实验室可能是临床突破的关键

作者:马驰

      并不是所有的临床前研究都会进入临床试验阶段——对于一家医药公司来说,如果有5000个候选化合物进行动物筛选实验,到最后大约可能会有5种化合物在人体试验中发挥作用,并向美国食品药品监督管理局提交新药申请。

      许多临床前研究未能充分显示其在人体试验中作用,其中的原因有很多,包括设计缺陷和资金不足。根据最近发表在《细胞》杂志上的评论(Cell 2017;169:6-12),将研究成果从实验室带到临床可能需要转换科学家和临床医生之间的传统关系。研究者认为,这不应是一条面向患者的单行道,而是一条从实验室到临床、再回到实验室的环路。

      在临床基因组学研究的背景下,美国杰克逊实验室哺乳动物遗传学的Carol Bult博士和她的同事们强调,基础科学家和临床科学家现在可以在彼此工作的基础上建立比以往更多的联系,这归功于遗传变异功能分析的新进步及数据分享的新方法。上述评论强调了2016年由美国国家人类基因组研究所召开的会议的讨论要点,在会上,专家建议基础科学家和临床遗传学家应该将收集的临床和基因组信息放入分享数据库,并参加对方的科学会议,以及对功能研究的临床相关基因进行优先排序。

      Bult指出,在过去,基础研究人员和临床医生之间的距离是因为可用的基因组数据有限,以及为了解不同基因的功能和基因变异而建立有效的动物模型相关的成本和时间。她说,“现在的境况已大不一样:基因组数据的限制已大大减少,通过诸如CRISPR/Cas9的革命性技术,我们可以迅速利用体外和体内模型来测试基因和变异功能。”

      基础科学家和临床医生之间的已经开始合作,例如未确诊疾病网络(Undiagnosed Disease Network)项目,该项目通过在其他生物和模型系统中进行研究来确认特定的基因变化对人类疾病的影响。未确诊疾病网络由美国国立卫生研究院共同基金(National Institutes of Health Common Fund)资助,由美国各地的临床和研究中心组成,旨在改善对未确诊疾病患者的诊断和护理。

      小鼠基因组信息学联盟(Mouse Genome Informatics consortium)的Bult表示,但是这种合作也会面临一些挑战,如资金和更广泛数据分享的限制,以及从动物模型和体外系统中获得的证据可让医生信服一种基因或变异是与疾病相关的。

      不过,Bult也指出,理解基因组数据,将需要开发和采用共同的“描述表型的标准”。在文献和电子病历中的描述表型的各种各样的方法导致需要花费大量的时间进行确认和汇总相关数据,并且使得人和模型生物之间的比较也非常耗时。人类表型术语(Human Phenotype Ontology)和哺乳动物表型术语(Mammalian Phenotype Ontology)数据库之间的合作和协调是做出努力的一个很好的例子,其将在小鼠和大鼠实验中所用的术语与人类术语相匹配,这是连接临床和基础科学发现的关键。

      从实验室到临床、再回到实验室的循环信息流也激发了基础科学家的灵感,将临床试验设计中的一些相同的策略应用于临床前研究。在最近的《科学·转化医学》杂志的一篇社论中,专家建议,实现将临床试验设计策略应用至临床前研究,可使用一种算法,并根据性别、环境因素或疾病分子标记物来匹配实验动物(Sci Transl Med 2017;9:eaal4101)。

      全球生物标准协会(Global Biological Standards Institute)的Leonard Freedman博士认为,匹配的临床前设计可有更大的统计效能来检测真实的治疗效果,并且在既定的研究中无需采用更多的动物,不用担心相关伦理问题,也不会产生过高的研究费用。这种匹配是非常重要的,因为它会让临床前工作的可重复性获得提高,也会增加研究成果成功转化到临床的可能性。

      Freedman博士指出,现在的挑战是让研究人员使用新开发的工具,以提高临床前研究的有效性,并且认识到其重要性。最近发布的另一个叫做“实验设计助理”(Experimental Design Assistant;https://eda.nc3rs.org.uk/)的在线工具,帮助科学家进行动物研究的视觉和统计规划。除了在线工具,临床医生也可以发挥重要的作用,帮助临床前研究人员进行研究设计,以更好地理解治疗策略后续用于患者的连续性。
随着研究进展,将患者纳入合作伙伴,允许科学家从患者那里寻求更多的信息,可能有助于促进转化工作。患者更可能参与到转化研究的过程中,特别是在基因测序变成以消费者为导向的情况下。直接面向消费者的基因组测序和基因型分型,意味着患者将带着基因组序列结果来到医生的身边。研究人员已经看到很多这样的案例,患者本人或者患者父母通过社交媒介来分享他们的基因组和表型数据,这直接吸引了(临床和临床前)科学家来帮助找到治愈方法。

(作者:马驰)
参考文献:Journal of the American Medical Association 2017; 318:16-17

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