O葯研發史：22年接力，華人科學家功不可沒！
文|張繼，菠蘿
我們都很幸運地碰到了抗癌新葯的井噴時期。眾多靶向葯、免疫葯的出現，第一次讓我們真正看到了把癌症變為慢性病的機會。
關於新葯，我經常聽到兩個問題：
1：「新葯憑啥這麼貴？」
2：「為啥最新抗癌藥都來自國外？」
這倆看起來迥異的問題，其實答案都是一樣：
新葯開發極難且沒有捷徑，只能靠長期的科研積累和大量人力財力投入。
新葯貴是這個原因，中國長期缺乏原創的抗癌新葯也是這個原因。
今天以全球第一個上市的抗癌免疫葯——O葯為例，給大家介紹它背後20多年，無數科學家前仆後繼寫成的奇蹟故事。
基礎科研先行:
PD-1/PD-L1基因初發現
PD-1的故事，開始於1992年的日本。
那一年，日本科學家本庶佑（Tasuku Honjo) 率先在實驗室的小鼠身上發現並鑒定了一個新的基因。那個時候，本庶佑認為這個基因如果被激活，將會導致T細胞凋亡，因此把蛋白命名為PD-1（Programmed Death-1）。
本庶佑在研究論文中公布了小鼠PD-1蛋白的序列，隨後的1994年，他又找到了人類PD-1基因和蛋白，並在1999年首先提出PD-1是免疫系統剎車。但很可惜，這些基礎研究當時並未引起學界太多重視，更沒有和抗癌扯上關係。一個重要原因，是本庶佑並不研究癌症免疫，而是專註免疫細胞發育和功能的基礎科學家。
很快，美國科學家就加入了這個領域。
2000年，哈佛大學丹娜法伯癌症研究院（Dana-FarberCancer Institute）的Gordon Freeman和本庶佑合作發表了重要文章，闡述了PD-1/PD-L1信號通路對人體T細胞的調控作用。在這篇文章中，他們首次證明了 PD-L1能通過結合T細胞上的PD-1，抑制免疫細胞的活性。
另一個必須提到的傑出貢獻者，就是著名的美國華裔科學家陳列平教授。
一方面，陳列平通過生物信息學方法，也找到了PD-L1，並於1999年12月首先發表論文，公布了PD-L1的基因及蛋白序列，這比Freeman早了10個月。
（但Freeman的相關專利比陳列平早了3個月）
另一方面，也是個人認為陳列平教授最大的貢獻，是2002年發表了一篇標杆性的科研文章[6]，裡面指出
很多腫瘤細胞都可以通過表達PD-L1實現免疫逃逸
。陳列平團隊在論文的摘要中富有前瞻性地寫道：「這些發現可能帶來基於T細胞的癌症免疫療法。
」這是一個革命性的發現和論斷，為後來開發PD-1/PD-L1抑製劑用於癌症治療提供了重要理論依據。
不僅如此，陳列平教授在隨後的十多年，持續不斷地在抗癌免疫領域做出了大量原創的高質量研究，推動了我們對癌症和免疫系統之間關係的理解。對於這樣深耕一個行業，而不是一直追蹤熱點的科學家，我個人非常敬佩。
圖：陳列平教授
工業界加入：
PD-1/PD-L1抑製劑開發
但光有基礎科研是不會有新葯的。
隨著PD-1/PD-L1被發現，有些前沿生物製藥公司開始蠢蠢欲動，致力開發PD-1抑製劑，希望能用於治療和免疫相關的各種疾病。
最早干這事兒的公司之一，是美國的Medarex。
開發PD-1抑製劑在當時是個風險極大，幾乎自殺性的科研項目。因為PD-1不是研究熱點，除了本庶佑團隊的數據外，幾乎沒有別的文獻和數據提供理論支持。但經過內部討論，他們認為值得一搏，決定開發針對PD-1/PD-L1的腫瘤免疫藥物。
還好，他們有幾位優秀的華裔科學家，特別是王常玉博士。
圖：王常玉博士
2001年初，王常玉作為研發科學家加入Medarex公司。他是一位抗體藥物研究專家，在以前公司就開發過抗體藥物，經驗豐富。
在Medarex這樣的小公司，藥物開發過程無比艱辛，一方面，完全沒有外部專家的指導，全靠自己摸索。另一方面，連基本實驗材料都買不到，只能靠團隊自己解決。
在這樣的條件下，王常玉帶領團隊從最基礎的PD-1，PD-L1基因分子克隆，蛋白表達開始，一步步往前推進。功夫不負有心人，短短几個月後，研究人員就成功從小鼠脾臟里分離到了生產PD-1抗體的B細胞，再通過融合B細胞和骨髓瘤細胞，就得到了能長期穩定產生上述抗體的雜交瘤細胞株（註：這是生產抗體藥物的主流方法之一）。
對了，在這個過程中，還有多名華裔研究者功不可沒，包括了韓敏華，黃海春，吳儀，陳炳良等。
但這個從老鼠體內來的天然抗體雖然能抑制PD-1，但卻不能被當成藥物使用，為啥呢？因為這個抗體非常不穩定。如果用在人體的話，肯定還沒來得及發揮作用就掛了。
咋辦呢？
為了解決這個問題，Medarex的科學家對抗體進行了幾個大改造，比如將PD-1抗體的一部分與免疫球蛋白G4（IgG4）的一部分結合，同時將一個氨基酸，從絲氨酸變成脯氨酸。類似這樣的蛋白改造和氨基酸替換是不折不扣的高科技，也是藥廠科學家的看家本領。
總之，經過乾坤大挪移後，科學家成功解決了天然抗體在體內的不穩定性問題，得到了一個全新的抗體藥物：MDX1106。
MDX1106，就是Nivolumab，也就是大名鼎鼎的O葯！
2014年，科學家發表論文詳細介紹了Nivolumab的篩選和鑒定過程及重要數據。此文第一作者就是王常玉，他負責了這個項目的概念設計、試驗方法開發等主要工作以及項目監督執行。
無論從什麼角度，王常玉博士都是Nivolumab毫無爭議的第一發明人，值得大家敬佩。
臨床開發：
早期的失望，後期的爆發
2006年8月，Medarex的PD-1抗體Nivolumab獲得美國FDA批准進入臨床I期試驗，首批計劃入組39名癌症複發的病人。
但結果一開始看起來並不驚艷。無論是
無進展生存期（患者腫瘤不進展情況下的存活時間），還是客觀響應率（腫瘤明顯縮小的患者比例），免疫藥物似乎都並不比傳統藥物好太多。
在這種情況下，很多人對PD-1抑製劑這種免疫療法的價值產生了質疑，認為它和99%以前嘗試過的抗癌藥一樣，是沒有臨床價值的。
就連Medarex公司管理層也動搖了，這直接導致2009年百時美施貴寶（BMS）以24億美元的總價收購了Medarex，獲得了包括Nivolumab在內的多個藥物。這當然是一筆不小的財富（科學家並沒得到多少錢）。但站在歷史角度，他們沒能獨立把PD-1藥物推向市場，看到它大放光彩，成為新一代廣譜性革命性抗癌藥物的那一天，是讓人扼腕嘆息的。
畢竟，
Nivolumab
這種革命性的藥物，人的一生可遇而不可求。現在我們知道，當年臨床試驗結果看起來不咋地，重要的原因是
免疫藥物起效機理和臨床表現和以往針對癌細胞的藥物（化療或靶向藥物）都非常不同。
無進展生存期和客觀響應率並不是評價免疫藥物最好的方法。因為
免疫藥物真正最大的優勢，是藥效的持續性。
一旦起效，病人的存活期會比較長，甚至有較大幾率實現臨床治癒。Nivolumab的臨床試驗也是這樣，一開始看著不咋地，但隨著跟蹤時間延長，出現了令人驚奇的結果。
2010年，公布了Nivolumab第一批患者的治療效果，參與臨床試驗的病人中，一位結直腸癌患者實現了完全緩解，一位黑色素瘤患者和一位腎癌患者實現了部分緩解，另有兩位黑色素瘤患者的腫瘤也得到了顯著縮小。
要知道，這些都是最晚期，且耐葯的癌症患者，以往想要存活很久，是不可能的事兒。
這個結果，猶如重磅炸彈，立刻引起了行業的重視。
比如默沙東公司，驚喜地發現自己後院居然也有一個PD-1抗體葯。
這個抗體葯來歷頗為曲折。最初，是先靈葆雅2007年收購荷蘭Organon公司時獲得，而2009年先靈葆雅公司併入默沙東，所以它成了默沙東的資產。
這個曾被自己公司都遺忘的葯，就是現在的K葯。
Organon公司當年開發PD-1抗體藥物，並不是為了治療癌症，而是想作為自身免疫性疾病（如類風濕關節炎）的輔助用藥。隨著兩次收購帶來的重組和研發重心變遷，Organon的團隊已被告知應該停止PD-1抗體的研發工作。
但2010年BMS公布的臨床試驗結果改變了一切，默沙東意識到了PD-1抗體在癌症治療上的巨大空間，隨即重啟了自己的PD-1抗體項目，並於2010年12月獲准進入臨床試驗。
而BMS的PD-1抗體Nivolumab，也率先完成了多項標誌性的臨床試驗，並以商品名Opdivo的名字於2014年7月在日本獲得批准，成為全球第一個被批准的PD-1藥物。
後面的故事，大家就都知道了。
後記：
藥物開發沒有捷徑，基礎科研不是全部
從本庶佑1992年發現PD-1蛋白，到2014年Nivolumab上市，中間經歷了22年，即使從2000年明確PD-1/PD-L1的功能算起也經歷了14年，藥物研發的艱巨，可見一斑。
中國的製藥行業正在轉型期，希望進軍創新葯，成為創新葯大國。PD-1抗體藥物曲折的故事，也給我們提供了一些值得總結的經驗和教訓。
一方面，創新葯離不開基礎科研的積累。
創新葯的開發過程和基礎科研的關係更像是果樹與土地的關係。沒有深厚的基礎科研的積累，很難產生創新葯。美國至今仍是基礎科研實力最雄厚的國家，絕大多數的創新葯也誕生在美國，這就好像貧瘠土地上的果樹，難以長出豐碩的果實。沒有本庶佑等人發現PD-1的功能，O葯的誕生無從談起。
另一方面，光靠基礎科研是不夠的。
毫無疑問，PD-1/PD-L1的發現要歸功於本庶佑等人，而本庶佑也很可能會因此獲得諾貝爾獎。但從Nivolumab的研發歷程可以看出，作為基礎科學家，本庶佑等人對這個葯的開發並無太多直接貢獻。他們可能在發現PD-1/PD-L1的功能之後的好幾年都沒意識到PD-1/PD-L1對癌症治療會有突破性的作用。
如果沒有Medarex團隊獨具慧眼研發PD-1抗體用於癌症治療，本庶佑這一成果或許至今都還被淹沒在故紙堆里。
藥廠的大批科學家或許不會發表非常多《自然》、《科學》級別的論文，有些人甚至沒有博士學位，但他們所擁有的專業技能和知識，是新葯開發必不可少的環節。
基礎科學家和新葯開發公司的定位不同，評估新葯的臨床意義和商業意義，不是基礎科學家的職責。再優秀的基礎科學家，也無法靠一己之力完成創新葯的研製和開發。一個藥物從實驗室走向市場，後續開發絲毫不比前期科研的難度低。
總之，
要成為創新葯大國，基礎科研，轉化科研，臨床科研，三者缺一不可！
今天，我們為陳列平教授、王常玉博士等優秀華人科學家在腫瘤免疫領域做出的成就而自豪。
明天，希望有更多來自中國本土的創新葯，給世界帶來好消息。
延伸閱讀
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參考文獻：
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(11)Methodsfor treating cancer using anti-pd-1 antibodies
(12)HumanMonoclonal Antibodies To Programmed Death 1(PD-1) And Methods For TreatingCancer Using Anti-PD-1 Antibodies Alone or in Combination with OtherImmunotherapeutics
(13)Methodsfor treating cancer using anti-PD-1 antibodies in combination with anti-CTLA-4antibodies
(14)https://news.bms.com/press-release/partnering-news/bristol-myers-squibb-and-ono-pharmaceutical-company-enter-settlement-a
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(17)https://www.forbes.com/sites/davidshaywitz/2017/07/26/the-startling-history-behind-mercks-new-cancer-blockbuster/#5df01e89948d
(18)https://www.fiercepharma.com/sales-and-marketing/bms-sues-ex-account-manager-claiming-she-took-pd-1-marketing-secrets-to-merck
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