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《张江科技评论》

开博时间:2019-06-06 14:03:00

《张江科技评论》是由上海科学技术出版社与上海市张江高科技园区管理委员联合创办的一本科技评论类杂志。该刊报道评价国内外创新性科学技术的发展趋势及其商业价值,介绍上海在建设全球领先科创中心进程中的制度成果、技术成果、创业成果,推动产学研密切协作,促进科技成果转化,服务经济转型发展。

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从制药界看2018年诺贝尔生理学或医学奖的争议

2019-11-28 10:38:00

  两位科学家荣获2018年诺贝尔生理学或医学奖引发争议,尤其是华人科学家陈列平与诺贝尔奖擦肩而过,让很多人感到不平。

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  2018 年诺贝尔生理学或医学奖获奖者:詹姆斯 艾利森(左)、本庶佑(右)

  2018年诺贝尔生理学或医学奖,众望所归,颁给了肿瘤免疫疗法。准确地说,是给了革新肿瘤治疗的免疫负调控(免疫检查点)抑制剂药物,包括CTLA-4和PD-1/PD-L1单抗。然而,对于美国的詹姆斯?艾利森(James P. Allison)和日本的本庶佑(Tasuku Honjo)获奖,存在不少争议。

  艾利森获奖实至名归

  首先看艾利森的贡献。艾利森是CTLA-4单抗药物Ipilimumab的缔造者之一。这款药物在2011年被美国食品药品监督管理局(FDA)批准用于治疗黑色素瘤,被认为是第一个免疫检查点抑制剂药物。

  CTLA-4这个靶点是1987年由法国的皮埃尔?戈尔施泰因(Pierre Golstein)的实验室发现的。1991年,百时美施贵宝(BMS)公司的彼得?林斯利(PeterLinsley)等人发现,CTLA-4与免疫共刺激蛋白CD28一样,可以结合B7家族分子,是B7分子的第二个受体。1994年,美国的杰弗里?布卢斯通(Jeffrey Bluestone)等人在《免疫》(Immunity)杂志发表文章称,首次发现CTLA-4有免疫抑制的功能。值得一提的是,林斯利和后来发现PD-L1的戈登?弗里曼(Gordon Freeman)也是这篇重要文章的作者。一年后,艾利森实验室的体外研究,以及美国的阿琳?夏普(Arlene Sharpe)和加拿大的华人学者麦德华(Tak Mak)在遗传敲除小鼠中的独立工作,进一步证明了CTLA-4的免疫抑制功能。至此,CTLA-4作为一个药物靶点的原创性发现基本完成。基于这一靶点,先后发现了抗关节炎药物(激动剂)Abatacept和Belatacept,以及肿瘤免疫药物(抑制剂)Ipilimumab和Tremelimumab。

  艾利森这次获奖被人诟病,主要是他在CTLA-4发现中的原创性贡献太少。然而,我们知道,从基础研究到药物开发的距离很远。正是艾利森在1996年《科学》(Science)杂志发表的文章,为随后CTLA-4抗肿瘤药物的开发奠定了坚实的基础。这篇文章首次在鼠肿瘤模型中展示,用CTLA-4单抗阻断其与B7分子的结合,可以诱导强烈的抗肿瘤反应。针对这一成果,艾利森当时所在的美国加利福尼亚大学伯克利分校申请了一系列专利,这也是投资界或工业界介入开发的必不可少的条件。这些专利先是给了一家叫NeXstar的小公司,后来NeXstar公司被Gilead公司收购。当时,业界不看好肿瘤免疫疗法,后来经艾利森不遗余力地推广,说服了Medarex公司合作开发。Medarex公司于1999年从Gilead公司手中将艾利森的专利买过来,并利用自己的人源化单抗技术平台,开发了MDX-010,就是后来的Ipilimumab。Medarex公司在2004年又将艾利森的方法专利交叉许可给辉瑞公司,用于开发另一个CTLA-4单抗Tremelimumab,但一直不太顺利,至今没有上市。2009年,百时美施贵宝公司收购Medarex公司,并在2011年将Ipilimumab推上市,成为第一个免疫检查点药物。

  由此可见,艾利森的科学发现,由此形成的知识产权,以及他执着的推广是Ipilimumab上市的关键因素。Ipilimumab的成功,以及在开发中积累的免疫药物开发经验,为后来PD-1的成功奠定了基础。免疫药物与传统药物极为不同,开发过程中面临许多未知和困难,比如临床前模型的建立、临床有效率不高、临床终点需要用总生存期(OS)来判断等。诺贝尔奖是奖励科学发现,但如果没有应用,就失去了意义。从这个角度上看,艾利森获奖也算是实至名归。当然,他的荣誉确实是基于前面几位科学家以及后来Medarex、百时美施贵宝等公司无名英雄的贡献,这里面有许多华人科学家,值得我们骄傲。

  众人成就本庶佑获奖

  如果说艾利森是站在前人的肩膀上,那么本庶佑的获奖可以说是后人成就了他。本庶佑的实验室在研究程序化死亡(Programmed Death)时,无意中发现了PD-1,这也是为什么这个蛋白叫这个名字的原因。这项成果于1992年发表在《EMBO杂志》(EMBO Journal)上,当时没有引起注意,人们也不知道PD-1有什么功能。这篇文章利用4株细胞,研究了细胞死亡这一生命基本现象。其中两株细胞的死亡诱导PD-1的表达,这一发现最终使本庶佑获得了2018年的诺贝尔生理学或医学奖。另外两株肿瘤坏死因子(TNF-alpha)诱导的细胞死亡并没有诱导PD-1的表达,可惜文章没有做过多的解读和研究。其实,TNF-alpha诱导的死亡可能是程序化坏死,是一种全新的死亡形式,这一领域也有可能获得诺贝尔奖,贡献最大的包括袁钧瑛、王晓东和韩家淮等华人科学家,值得期待。

  PD-1的功能和配体PD-L1的发现就比较复杂了。发现PD-1将近10年后,本庶佑等人首先报道了PD-1敲除的老鼠出现了自身免疫疾病,提示了PD-1的免疫抑制功能。在此期间,华人科学家陈列平和美国哈佛大学的弗里曼几乎同时独立地克隆了PD-L1。陈列平的文章比弗里曼的文章早发表了10个月,但专利申请晚了3个月。1999年12月,陈列平实验室首先在《自然?医学》(Nature Medicine)杂志上报道了B7家族的第三个共刺激分子,命名为B7-H1,即后来的PD-L1。当时报道B7-H1的功能是刺激T细胞的增殖和IL-10的分泌。有人说这把PD-L1的功能搞错了,其实共刺激只是针对T细胞的反应,T细胞反应可以是刺激性,也可以是抑制性。而且,文章中明确指出了B7-H1可能参与免疫负调控。弗里曼也是从研究B7分子入手,发现新的分子后,从结构的类似性联想到有可能是PD-1的配体,并开展了与本庶佑和另外一个科学家克莱夫?伍德(Clive Wood)的合作,研究成果于2000年10月发表在《实验医学杂志》上。文章明确了PD-1与PD-L1的关系,以及免疫负调控的功能。虽然没有实质性试验,但在讨论部分提出了应用于肿瘤治疗的前景。这篇文章弗里曼与其他两人并列第一作者,本庶佑和伍德共同为资深作者,但通讯地址只有本庶佑的。如果按照学术界惯例,看重通讯作者,本庶佑完成了PD-1分子、功能和配体的原创性发现,获奖理所当然。但是,从专利申请来看,弗里曼是PD-L1这部分工作的主要贡献者。

  缩短原始发现与药物开发之间的距离,陈列平教授做出了与艾利森类似的贡献。他在2002年8月发表的文章中,首次报道了B7-H1(PD-L1)在肿瘤细胞中高度表达,并受INF-gamma的调控。肿瘤细胞表达的B7-H1促进T细胞凋亡,可能是肿瘤免疫逃逸的机制。更重要的是,他在动物模型上证实了PD-L1单抗的肿瘤治疗效果。令人遗憾的是,当时在解释B7-H1参与免疫逃逸机制时,文章多次与PD-1做了切割,认为主要是通过其他受体起的作用,这也可能是这项工作的重大意义没有得到一致认可的重要原因。本庶佑等人虽然没有发表文章,但早在2002年6月就申请了一系列专利,保护了通过干扰PD-1/PD-L1通路治疗肿瘤的方法。从2002年起,本庶佑和凑长博(Nagahiro Minato)一起发表了多篇PD-1/PD-L1肿瘤免疫疗法的文章,并预测了这种疗法比CTLA-4更加安全有效。这些工作的通讯作者主要是凑长博。由此可见,成就本庶佑获奖的主要是陈列平、弗里曼和凑长博等科学家。但是,从药物开发来看,PD-1抗肿瘤的核心专利来自本庶佑,以此为基础,本庶佑与艾伦科曼(Alan Korman),以及Ono、Medarex和百时美施贵宝等公司合作开发了Nivolumab(Opdivo)这一划时代重磅炸弹。他们还巧妙地使用了几个专利策略,比如间接地保护了PD-1单抗的结合域和方法,以至于后来默沙东公司的Keytruda也落入其专利覆盖范围,上市后需要支付数亿美元的专利使用费。

  关于肿瘤免疫疗法的科学贡献从学术上看确实比较复杂,但从制药界的角度出发,只认专利,哪怕是早一天,也是有和无的区别。当前,几个重磅免疫药物的基础专利主要来自艾利森、本庶佑和弗里曼。弗里曼关于PD-L1的专利申请得比较早,而且保护得不太全面,特别是对单抗的系列没有太多的权利要求,但其方法专利仍然被罗氏等开发PD-L1药物的大公司使用。再考虑到个人在免疫领域的贡献,比如艾利森对T细胞抗原受体(TCR)的贡献、本庶佑对B细胞免疫的贡献,2018年诺贝尔生理学或医学奖颁给这两个人基本客观公正。至于诺贝尔奖是给原创性发现还是应该给实际应用,这就取决于诺贝尔奖委员会的想法了。不过,本次奖项的第三个位置空缺,确实令人遗憾。为这一领域做出重要贡献的科学家实在太多,其中最突出的就有华人学者陈列平教授,完全有资格获奖。中国生物医药的基础研究发展非常快,有望在不远的将来冲刺诺贝尔奖。值得注意的是,生命科学发现只有转化成治疗手段,才能被快速认可。在这一过程中,知识产权至关重要,只有形成专利,资本和公司才会大规模投入开发并最终完成转化。

  谢雨礼,博士,苏州偶领生物总经理兼执行董事。

  作者:谢雨礼

  本文来自《张江科技评论》

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