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肿瘤捕手:精准捕获循环肿瘤细胞
作者:贺春禄 申思 发表时间:2020年01月09日

 

 

  10月30日,在2019年度中新天津生态城人才工作会议上,天津中科生物科技有限公司(以下简称中科生物)荣获“中新天津生态城2018~2019年度明星企业”称号,公司CEO杨延莲博士代表企业上台领奖。

 

  中科生物是北京中科纳泰科技有限公司的全资子公司(以下简称中科纳泰),也是一家专业的生物医疗高科技企业。公司专注于以肿瘤检测为代表的精准医学技术的产品研发和产品生产,目前已经拥有1项授权发明专利以及3项发明专利申请。

  身为国家纳米科学中心的研究员,杨延莲拥有着“双重身份”——即是资深科研人员又是成功的创业者。近日,她在接受《高科技与产业化》记者采访时,详细介绍了其团队孵化的“肿瘤捕手”创业项目:“‘肿瘤捕手’是当前医学临床急需的项目,不仅痛苦和风险低,而且可以动态跟踪。虽然循环肿瘤细胞在血液中含量极低且微小,却逃不出‘肿瘤捕手’的网。”

  从实验室走向临床

  “谈癌色变”,是大多数民众对癌症的第一反应——因为往往癌症被发现时,已处于晚期阶段。面对这一绝症,普通人基本无能为力,最后只能任其吞噬生命。

  如果能在癌症早期阶段,就及时跟踪癌症的进展,并评估治疗方案的有效性,发现可能有用的靶向药或免疫治疗的治疗机会,将会大大延长癌症病人的生存期,从而提高癌症病人的生存质量。

  除了少数癌症外,绝大多数的恶性肿瘤来源于上皮细胞,从肿瘤组织脱落的细胞进入外周血就成为循环肿瘤细胞(CTC)。在MIT Technology Review杂志发布的2015年度十大突破技术榜单里,液体活检榜上有名。为此,很多实验室把液体活检作为研究方向,其中循环肿瘤细胞与循环肿瘤DNA是最受瞩目的研究方向。

  而循环肿瘤细胞作为肿瘤标志物,具有完整的细胞形态和分子信息,临床意义明确,并且具有出现阶段早、特异性高等特点,但是由于其在外周血中含量极其稀少,因此捕获难度极高——而杨延莲却选择迎难而上。

  当被问及从何时开始酝酿“肿瘤捕手”这一研究方向时,杨延莲的答案有点出人意料:“这最早源于2011年,我指导的一个博士研究生开启了循环肿瘤细胞检测这一研究方向,并把这项工作作为博士论文的主要内容。”而她当时的想法很简单,就是“从科学需求出发,解决科学问题”。

  “通过调研,我们萌生了一个想法,循环肿瘤细胞检测技术多数是用抗体来修饰材料或器件的表面,再进行CTC的捕获和检测。可是当时国内95%的抗体依赖进口,这也是制约技术发展的瓶颈,”杨延莲指出,“那么,是否可以用多肽取代抗体做CTC捕获的探针呢”?

  多肽、抗体与CTC表面靶分子的结合机理相似,原理具有可行性;而且可以通过化学合成获得多肽,成本相对较低,稳定性也很好,并且质量控制容易,这些优势便奠定了其批量生产的基础。而磁捕获技术又具有样本混合均匀、捕获过程简单、易于自动化等优势。

  杨延莲向记者解释道,“利用多肽探针修饰的磁性纳米材料,就可以利用纳米磁珠来捕获这些循环肿瘤细胞,我们研发‘肿瘤捕手’的想法便因此慢慢萌发了。”

  但是,理想要照进现实,中间还有很长的一段路程要走。

  经过多肽设计筛选、纳米磁珠表面修饰、材料结构和表面性质表征、多肽与靶蛋白分子水平的特异性结合、体外培养肿瘤细胞的捕获实验等,杨延莲和团队克服了一个又一个困难,而多肽纳米磁珠捕获CTC的工作也逐渐得到了验证与成功。

  2014年,随着第一个循环肿瘤细胞检测研究的博士生顺利完成论文并毕业,杨延莲团队在CTC检测技术领域的研究也日趋成熟。不过,虽然在实验室里多肽纳米磁珠对CTC的捕获效率很高,但是实验室的水平能否成功应用到临床实践,杨延莲和团队、学生们心里都没有底。“我们需要真正临床层面的检验来确认技术的可靠性。”

  同样是在2014年,“肿瘤捕手”项目开始与不少医院合作开展临床前研究,这一技术表现出了很好的灵敏度和特异性。

  “令人兴奋的是,‘肿瘤捕手’技术在血液这样复杂的环境里,仍然能表现出优异的CTC捕获和检测能力,并没有出现实验室技术转化到实际应用时常见的失效或性能下降的情况。”杨延莲介绍道。

  创业才能实现市场价值

  据悉,早期肿瘤的治愈率可达90%以上。有研究表明,肿瘤从第一个肿瘤细胞到症状出现至少需要十年的时间,而这段时间内,越早发现肿瘤细胞的存在,对于治愈肿瘤越有好处。

  如果在高危人群中适当地开展早期预防与科学干预,将显著地降低肿瘤的发病率,发现早期癌症,早干预、早治疗,将大大提高恶性肿瘤病人的五年生存期,并提高癌症病人的生存质量——而这也是杨延莲和她的伙伴们创业的初衷。

  “从2013年开始,我们围绕‘肿瘤捕手’申请了一系列相关的专利,也在思考如何才能实现专利的市场价值。”杨延莲说,“我们一致认为,创业才能实现这一技术的市场价值。”

  2014年,在同样来自国家纳米科学中心的胡志远研究员的鼓励和协调下,他们组建了“肿瘤捕手”团队。在全国支持科研人员创新创业的大潮背景下,胡志远、杨延莲与其他天使投资人共同创立了中科纳泰。

  但是,将实验室里的专利成果成功推向市场绝非易事。

  杨延莲告诉记者:“这时候我突然发现自己要学习的东西很多,比如,企业管理、人力资源、市场营销、财务法律……什么都不懂,要补的课也很多。不过好在科研人员不怕吃苦,爱学习,也有一定学习能力,很多东西可以从读书和与朋友交流请教中慢慢体会。”

  最难的还是巧妇难为无米之炊。跟许多创业者一样,杨延莲创业团队遇到的第一个困难是——缺钱。

  作为企业两个最主要的领导者,胡志远与杨延莲都是有着深厚科研背景的优秀科研人员,却并不懂去哪里、怎样才可以成功筹钱、融资。此时,几场邀请他们参加的创业大赛解决了他们的燃眉之急。

  2015年夏天,“肿瘤捕手”团队参加了“首届众创杯中国·北京创新创业大赛”并上台路演。最终“肿瘤捕手”这一项目夺得大赛一等奖。几个月之后,“肿瘤捕手”团队又在第四届全国创业大赛的新材料领域中夺得创业团队的冠军。

  正是这几次大赛使得肿瘤捕手团队在创新、创业圈子崭露头角,有了不小的名气,从而顺利拿到了2000万的创业资金。有了这笔钱,中科纳泰开始寻找新的办公场地,并准备搬出启迪之星孵化器。对此,杨延莲笑着解释道:“原来的办公地址有点小,快装不下中科纳泰了。”

  “经过几番考察,我们决定落户中关村科技园的房山园。”杨延莲回忆道,“房山园不仅免费为中科纳泰提供了1500平方米的创业场地,连办公家具都配备好,实验室、中试车间也一应俱全。”此前,让创业团队困扰的工商税务、法律顾问、知识产权、融资对接、公共试验平台等也由园区提供“一站式”服务。

  “创业一定要找到一个合适的团队,只会做科研的人并不适合做技术成果转化。”采访中,杨延莲一再感谢了在创业过程中给予支持的伙伴们,也特别感谢给予过帮助的投资人、园区领导与工作人员们。

  践行“精准医学”的新型工具

  作为科研人员,杨延莲没想到自己不仅参与了一场创业,还做得挺不错。

  “‘肿瘤捕手’是当前临床急需的项目。”与组织活检相比,癌症患者不用忍受因穿刺而遭受各种痛苦和风险,液体活检技术只需抽血就可以检测,是一种无创或微创的技术。与手术、穿刺活检相比,不仅痛苦和风险低,而且可以动态跟踪,这也正是液体活检领域火爆和广受关注的原因所在。“我觉得自己做了一件非常意义的事情。”

  同时,中科院的战略先导项目也为“肿瘤捕手”技术产业化提供了千载难逢的契机。

  虽然在纳米先导专项里,“肿瘤捕手”只是一个小小的子课题,“但是,我们不仅在项目支持下顺利结题,还作为亮点参加汇报。肿瘤捕手项目也参与了财政部组织的现场评估,获得现场评估专家的一致认可”。杨延莲自豪地说。

  近年来,国家对医疗行业的投入也日益增加,“精准医学”的概念也随之提出。“精准医学”的核心,一是精准用药,二是精准诊断。采用“肿瘤捕手”技术,只需抽取4毫升静脉血,利用纳米技术进行体外诊断,就可以进行血液中肿瘤细胞有没有以及肿瘤细胞多少的判断,用于预后判断和疗效跟踪;更重要的是,肿瘤捕手技术还可以在捕获CTC的基础上,进行各种免疫治疗PD-1/PD-L1抗体、HER2抗体等靶向药的伴随诊断和辅助诊断,为患者的用药进行精准指导和动态跟踪,使得采集几毫升外周血就可以做到“精准诊断”成为可能。

  杨延莲解释道,传统的组织活检方式在发病过程中不能连续采样,而液体活检可以在每一段时间进行采血,诊断患者是否适合用药,同时还可以检测药物的疗效,为医生诊断提供参考。

  2016年8月,FMI发布的《全球液态活检市场报告》指出:未来十年,液态活检市场预计将以21.7%的年复合增长率增长,至2026年底整个市场值将达289.37亿美元。杨延莲和团队也将迎来发展的黄金时期。

  如今,“肿瘤捕手”团队眼中所看到的,已经不再是当年为实现技术和科研创新的那个“点”,而是放眼未来,希望由一个个“点”串成一条“线”,建立起完整的企业研发、生产、销售体系,进而吸引资本加入,拓展新的技术和产品研发并拓宽市场形成一个“面”,实现企业的快速和健康发展,从而最终完成科学-技术-产品-市场的经济和社会价值链条的实现。

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