◎ 文/白文龍
天下武功,唯快不破。在很多時候,“快”就是制勝法門。尤其在承載著健康與未來的生命科學(xué)領(lǐng)域,快意味著生的希望。
但事實上,無論新藥研發(fā)、疫苗研制,還是診斷產(chǎn)品開發(fā),都是場長周期、高投入、高風(fēng)險的冒險。在這樣的情況下,如果有一個技術(shù)、一種方法,能夠降低成本、加速這個進程,那么它一定備受矚目。
張?zhí)煊钛邪l(fā)出的結(jié)核病(TB,俗稱癆?。┆毺氐乃幬铩⒁呙绾Y選評價平臺,就是由這樣一系列振奮人心的發(fā)明組成。
張?zhí)煊?,中國科學(xué)院廣州生物醫(yī)藥與健康研究院研究員,呼吸疾病國家重點實驗室結(jié)核病學(xué)組組長。
2005 年9 月,張?zhí)煊罡懊绹s翰·霍普金斯大學(xué)醫(yī)學(xué)院進行博士后研究,課題正是抗TB 藥物研究。
他的兩位導(dǎo)師都是TB 研究領(lǐng)域的執(zhí)牛耳者:一位是世界著名TB 研究資深專家、前WHO 的TB 領(lǐng)域Chairman、全球TB 聯(lián)盟顧問委員會成員Jacques H Grosset 教授,另一位是參與指導(dǎo)全球幾乎所有TB 新藥物臨床前研究和臨床方案設(shè)計的領(lǐng)域新星Eric Nuermberger 教授。一干5 年,張?zhí)煊罨貒?,一同帶回的還有扎實的研究基礎(chǔ)、豐富的研究經(jīng)驗以及前瞻性的國際視野。
人類與TB 抗?fàn)幎嗄?,積累了不少經(jīng)驗,WHO 也推出了6 個月治療敏感TB 的標準方案,但因普遍存在的相關(guān)藥物使用周期長、不良反應(yīng)嚴重、不規(guī)范使用等問題,導(dǎo)致耐藥菌不斷增多,出現(xiàn)了大量耐多藥TB 和廣泛耐藥TB,甚至是完全耐藥TB,挑戰(zhàn)日益嚴峻。
據(jù)世衛(wèi)組織2019 年報告:預(yù)計全球有25%的人口是潛伏感染TB 患者和1000 萬新發(fā)確診TB 患者。目前TB 感染在全球范圍內(nèi)仍呈上升趨勢,其防控仍是一個巨大挑戰(zhàn)。
抗TB 藥物開發(fā)難,身為行業(yè)中人,張?zhí)煊钌钣畜w會。他認為,低下的研發(fā)效率和昂貴、不精準的藥物篩選評價模型是阻礙新藥研發(fā)進程的世界性卡脖子問題。
這要從最開始的化合物篩選開始說起。結(jié)核分枝桿菌(Mtb)是引起TB 的病原體。判斷一種化合物是否對Mtb 有效,核心是觀察使用后Mtb 的增殖和死亡情況。
根據(jù)傳統(tǒng)方法,要判斷一種化合物是否有效,需每天給藥,連續(xù)4 周,然后將小動物殺死,研磨器官、稀釋、鋪平板,再等4-5 周后計數(shù),進而判斷器官菌載量。因操作過程中容易污染得不到數(shù)據(jù)不提,一個實驗周期就要3 個月左右。
太慢了!必須提速!2010 年回國后,張?zhí)煊铋_發(fā)出了一種能夠穩(wěn)定自主發(fā)光的Mtb。通過檢測自主發(fā)光菌株發(fā)光強度,即可連續(xù)監(jiān)測活體小鼠體內(nèi)的藥物活性,進而判定藥物、疫苗的抗菌能力。
無需漫長的給藥周期,無需殺死實驗動物,快速、經(jīng)濟、高效。基于這一成果,張?zhí)煊钆c中科院蘇州醫(yī)工所尹煥才教授合作,研發(fā)出了無需麻醉即可對活體發(fā)光小鼠進行快速檢測的儀器,檢測1只小鼠僅需不到1分鐘。
“我們試驗了7 種不同的藥物,以水為對照,結(jié)果驚人地發(fā)現(xiàn):連續(xù)觀測活體小鼠1-3 天后即可判斷所測藥物是否具有體內(nèi)活性,包括無體外活性的吡嗪酰胺?!边@一方法使得驗證時間從3 個月縮短至1-3 天??梢酝ㄟ^對幾只小鼠的連續(xù)活體監(jiān)測判斷疫苗是否有效。
在新時期,任何企業(yè)與單位的發(fā)展都離不開人才的支持?,F(xiàn)代社會之下,所需求的是具備知識與實踐相結(jié)合的技術(shù)型人才,不僅要具備專業(yè)的技術(shù)能力,還需要具備優(yōu)良的個人素質(zhì)。從行政事業(yè)單位的角度來看,關(guān)鍵崗位的人才配備工作成為了重點,所以在財務(wù)人員的培養(yǎng)與素質(zhì)提升工作當(dāng)中,可以從多個角度進行改進與優(yōu)化。不僅要針對在崗人員的素質(zhì)進行管理,定期組織相關(guān)活動進行經(jīng)驗溝通;另一方面,按照企業(yè)內(nèi)部的發(fā)展規(guī)劃與實際需求,展開后備人才培訓(xùn)工作,重點對剛?cè)肼毜膯T工展開合理培訓(xùn),輔以合理的激勵措施,提升隊伍建設(shè)水平。
對感染的小鼠進行活體、動態(tài)、無創(chuàng)體內(nèi)藥物活性檢測和評價,不僅使用動物少,而且更具有統(tǒng)計學(xué)意義。更重要的是,該方法簡便易行,可以進行大規(guī)模小鼠體內(nèi)活性直接篩選。
如今,新一代無抗性標記的可穩(wěn)定自主發(fā)光分枝桿菌已獲得發(fā)明專利授權(quán),并于2018 年獲得廣東省專利獎優(yōu)秀獎。此外,他建立的驗證TB潛伏感染療效的小動物模型,發(fā)現(xiàn)的新療法已被臨床實驗證實有效,于2020 年正式進入WHO 最新版TB 指南,是世界范圍內(nèi)療程最短的。
意義更深遠的是,張?zhí)煊铑I(lǐng)導(dǎo)建立的TB 藥物/疫苗篩選評價平臺是我國唯一一個從體外到巨噬細胞水平、小鼠體內(nèi)快速篩選評價直至潛伏感染模型的完整平臺。
隨著不斷發(fā)展,該平臺不僅可用于測試抗Mtb 藥物,更能用于測試抗其他分枝桿菌類、多種格蘭氏陰性菌等菌藥物。該平臺的不斷完善和補充,能為藥物研發(fā)提供更高效、準確的實驗方案,極大縮短藥物前期研發(fā)時間,降低研發(fā)成本、提高臨床實驗的成功率。
如今,張?zhí)煊钜淹ㄟ^與國內(nèi)外多家大學(xué)、科研院所、TB ??漆t(yī)院和企業(yè)的產(chǎn)學(xué)研合作,獲得了多個具有良好開發(fā)前景的抗Mtb 化合物。其中最值得一提的,便是抗TB 候選藥物TB47。
面對越來越頑固的耐藥TB,臨床上急需抗TB 新藥,特別是能克服耐藥菌的具有新機制的藥物。TB47是一個有很大潛在成藥性的選擇。
張?zhí)煊畎l(fā)現(xiàn),自主研發(fā)的TB47能夠通過作用于分枝桿菌呼吸鏈的QcrB 亞基來阻礙其獲得能量,導(dǎo)致對其抑制或殺滅,對麻風(fēng)分枝桿菌和布魯利壞死分枝桿菌殺滅效果尤其明顯。
最另人注目的是TB47 與專利過期的老藥聯(lián)用在治療耐藥TB 中的優(yōu)異表現(xiàn):可將耐藥TB 療程從9 個月以上縮短到4-5 個月以內(nèi);可將布魯利壞死病療程從2 個月以上縮短到2周以內(nèi)。
如此不僅可縮短療程,減輕患者經(jīng)濟負擔(dān),更在很大程度上降低了耐藥的發(fā)生。
如今,TB47 已經(jīng)獲得中國和美國專利授權(quán),并以2000 萬元人民幣+2%銷售提成的里程碑式的價格轉(zhuǎn)讓,進入全球抗TB 藥物研發(fā)管線,其臨床前研究工作已進入GLP 安評階段,僅需補充申報材料后即可申報臨床批件。
“漫長的檢測時間導(dǎo)致無法精準用藥,也是阻礙TB 治療和加速耐藥TB 出現(xiàn)的主要因素之一”。
有多漫長?張?zhí)煊罱榻B,傳統(tǒng)的羅氏培養(yǎng)法,需4-6 周才能出檢測結(jié)果,BD 公司的MGIT 960 系統(tǒng)液體培養(yǎng)需5-42 天。而Mtb 藥敏檢測則需在利用培養(yǎng)法培養(yǎng)出Mtb 之后,獲取菌液或單菌落再進行操作。如果可以縮短檢測時間,提高藥敏檢測結(jié)果的特異性、準確性,將大大提升TB 治療和療效監(jiān)測。
針對這一需求,張?zhí)煊钛邪l(fā)出了一種可投送自主發(fā)光元件的溫敏型分枝桿菌噬菌體(ARP),可用于Mtb診斷及臨床Mtb 菌株快速藥敏實驗。
利用這一技術(shù),他們對已知藥敏結(jié)果的50 株Mtb 進行了實驗探索,發(fā)現(xiàn):“以羅氏比例法和耐藥基因測序法為標準,ARP 法的重復(fù)性為93.7%,靈敏度93.8%-96.8%,特異性90.3%-94.6%,一致率91.5%-95.4%?!敝匾氖?,ARP 法僅需1-3天即可獲得藥敏檢測結(jié)果,大大縮短了檢測時間。
實驗證明,ARP 法可以用于異煙肼、利福平、乙胺丁醇、鏈霉素、阿米卡星、莫西沙星、左氧氟沙星、利奈唑胺等8 種藥物的藥敏檢測,能夠用于檢測廣泛耐藥TB,具有快速、簡便、高通量、精準監(jiān)測藥物耐藥程度的特點,且可能監(jiān)測藥物組合的活性,具有潛在的臨床應(yīng)用價值。
隨著相關(guān)技術(shù)的不斷優(yōu)化,其有望應(yīng)用于臨床樣本的診斷與藥敏檢測,將極大縮短現(xiàn)有Mtb 診斷與藥敏檢測方法的檢測時間,使病人能在短時間內(nèi)得到精準治療,降低耐藥TB出現(xiàn)的頻率,減輕病人的經(jīng)濟負擔(dān)。
目前ARP 這一獨特技術(shù)已獲得國家發(fā)明專利授權(quán),已通過PCT 途徑遞交國際專利申請,向美國、日本、巴西、南非、印尼和菲律賓等國申請專利,其中在南非、巴西、日本已獲得授權(quán)。
任何成功都不是一蹴而就,對抗TB 更是如此。中國以及世界防控TB的“戰(zhàn)場”上,需要更多像張?zhí)煊钸@樣的先鋒科學(xué)家。他們正以創(chuàng)新為劍,劈開迷霧,破浪前行。