已批准的癌症伴随诊断产品

2011 年8 月26 日，FDA 批准克唑替尼治疗晚期或转移性间变性淋巴瘤酶基因（ALK）表达异常的非小细胞肺癌。与此同时，帮助确定患者是否有ALK基因异常的诊断产品同时获批，该诊断产品称为Vysis ALK Break Apart FISH（荧光原位杂交）探针试剂盒。ALK 基因异常导致癌症发展和生长。大约1—7%的非小细胞肺癌患者ALK 基因异常。Vysis ALKBreak Apart 荧光素原位杂交探针试剂盒由雅培销售。

2011 年8 月17 日， FDA 批准Zelboraf(vemurafenib)用以治疗晚期或不可切除的黑色素瘤。Zelboraf 适用于治疗有基因BRAFV600E 突变的黑色素瘤患者。Zelboraf 获准的同时，FDA 还批准了首个用于检测cobas 4800 BRAF V600 突变的检测产品，这一产品有助于确定病人的黑色素瘤细胞是否存在BRAF V600E 突变。cobas 4800 BRAF V600 突变检测试剂盒由加利福尼亚州普莱森顿罗氏分子系统公司生产。

2013 年5 月29 日，美国FDA 宣布批准两个新药Tafinlar （ dabrafenib ）和Mekinist（trametinib），用于晚期（转移性）或无法通过手术切除的黑色素瘤。

Tafinlar 是一种BRAF 抑制剂，获准用于治疗患者的肿瘤表达BRAF V600E 基因突变的黑色素瘤。Mekinist 则是一种MEK 抑制剂，获准用于治疗肿瘤表达BRAF V600E 或V600K 基因突变的患者。一种名为THxID BRAF 基因诊断试剂盒同时获批作为它们的“伴侣”，该技术有助于确定患者的黑色素瘤细胞BRAF 基因是否有V600E 或V600K 突变。THxID BRAF 诊断试剂盒由法国格勒诺布尔(Grenoble) bioMérieux 公司制造。

新型癌症伴随诊断产品的开发

首个以检测血液中外泌体（exosome）为基础的诊断产品于2016年1月21日在美国上市。这种被称为“液体活检”的诊断产品由美国Exosome Diagnostics开发和生产。这标志着外泌体生物学已经从基础研究进入了临床应用。近期这一领域的投资也很火热。1月7日，Exosome Diagnostics公司在B轮募资中筹集了6000万美元的资金，之后不久，Codiak生物科技公司也筹集到6100万美元，该公司从去年11月成立以来已经筹集到9200万美元。外泌体生物学的基本问题尚未解答，但以外泌体为基础的一系列高通量诊断产品已经在开发中。除了用于诊断，外泌体同样可用于治疗目的，这方面面临的挑战更多。

外泌体是一种所有活细胞都会分泌的微囊泡，于上世纪80年代被首次报道。当内涵体（endosome）膜与细胞质膜（而不是与溶酶体膜）融合时会形成这种微囊泡，并被排出细胞外。微囊泡内包含有丰富的DNA, RNA, 蛋白质和其他可用于分析的组分，这些物质提供了用于诊断的丰富信息。另外，这些微囊泡仍保留了来源细胞的信息，可以认为是母细胞的缩小版。

微囊泡可以从病人的血液中提取出来并分析其中的RNA序列，因此可检测基因突变。Exosome Diagnostics公司开发的ExoDx Lung(ALK)可以检测5种不同的突变，这5种突变都造成了棘皮动物微管结合蛋白4（echinoderm microtubule-associated protein-like 4，EML4)和间变性淋巴瘤激酶（ALK）基因的融合。而每一种都和某类特殊类型的非小细胞肺癌相关。携带有这些突变的非小细胞肺癌患者对ALK激酶抑制剂治疗敏感，如Xalkori (crizotinib) 和 Zykadia (ceritinib)，因此通过检测基因突变可以指导临床治疗。这种诊断技术的优势在于，和组织活检相比基本属于无侵入性操作，同时比免疫荧光或免疫组化更稳定，敏感性更高。另外因为可以随时进行检测，比重复的活检更方便，因此可对基因突变进行监控。

是什么机制促成了外泌体的形成和分泌还不清楚。但科学家观察到这些直径在30–100 nm的微囊泡会分泌到各种体液中，如血液，尿液，唾液和乳汁。所有已研究过的细胞都被证明可分泌外泌体。1981年的一篇论文(Biochim. Biophys. Acta. 645, 63–70, 1981)首次使用了“外泌体”这一名词，并认为这种微囊泡应该有一定的生理功能。但在之后的几十年里都被认为是细胞的残骸和废弃物而没有被重视。直到瑞典Gothenburg大学的Jan Lötvall领导的研究小组发现外泌体可作为载体协助细胞间遗传物质的交换，例如在细胞间转运功能性RNA分子，包括mRNA和microRNA) (Nat. Cell Biol. 9, 654–659, 2007)。之后不久，美国麻萨诸塞州总医院的Johan Skog （现在是Exosome Diagnostics公司的首席科学官）发现外泌体可通过转运mRNA，miRNA和血管生成蛋白来促进肿瘤生长，同时外泌体也可提供肿瘤诊断信息（Nat. Cell Biol. 10, 1470–1476, 2008)。外泌体可和细胞膜融合，可将内容物转移到其他细胞，因此可作为纳米药物输送载体或基因治疗的载体，甚至具有癌症疫苗的潜力，因为来源于抗原呈递细胞的外泌体包含有完整的组织相容性抗原复合物，并同样具有抗原呈递的能力(J. Immunol. 193, 1006–1011, 2014)。最近的一项研究显示外泌体或许可用于诊断胰腺癌。研究人员发现glypican-1 (GPC1，一种细胞表面的蛋白聚糖)可特异性地在胰腺癌病人血液中的外泌体中富集，GPC1可以将早期和晚期胰腺癌与良性胰腺病变区分开，准确性和敏感度都达到了100%（Nature 523, 177–182, 2015)。这种程度的精确性令人难以置信。当然这只是初步的研究，其可重复性还需要更多研究验证。

除了外泌体，液体活检的范畴还包括分析循环中的癌细胞或循环中的肿瘤DNA（ctDNA），预测市场规模可达到数十亿美元。最近Grail公司获得了1亿美元的风险投资，该公司由位于美国圣地亚哥的Illumina公司剥离出来，应用被称为“超深度测序”技术来检测ctDNA从而诊断癌症。同样位于圣地亚哥的Molecular Stethoscope公司则通过检测循环中的游离RNA来早期诊断和监控神经变性性疾病，冠心病和自身免疫病。ExoDx Lung(ALK)可通过一步分析同时检测外泌体RNA和ctDNA。这样敏感性得以大幅提高，因为只检测循环中的癌细胞或ctDNA会漏掉许多低频率的基因突变。一项研究显示，对非小细胞肺癌病人进行基因检测，同时检测外泌体RNA和ctDNA，其敏感性是ctDNA单独检测的将近3倍（74% s. 26%）。但这一领域还不成熟，分离和分析外泌体的方法还需要标准化。在实验室里分离外泌体的方法是超速离心法，这类设备和技术在大多数临床机构并不普及。Exosome Diagnostics公司设计了两种替代方法，一种是通过柱层析纯化核酸，另一种是目前较为常用的定量PCR法。这些方法每天可检测数百个病人标本。Ymir Genomics公司则在开发检测尿液的诊断技术，他们开发了两种从尿液中分离细胞外囊泡和细胞外核酸的方法，一种是应用一种特殊的化合物可引起囊泡和核酸沉淀，另一种是应用树脂的方法。尿液和血液比有几点好处，一是细胞外囊泡的浓度在尿液中要比血液中高得多，有报道要高1000倍；二是尿液检查无侵入性；三是外泌体在尿液中稳定，在室温下可稳定一周。此外，外泌体用于临床治疗尚处于更早期阶段。外泌体的治疗用途主要体现在其可作为药物载体而把药物或其他治疗物质输送到靶细胞内。今年年末有望启动Ⅰ期临床试验。

（编译作者：樊小军）