轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)——加速創(chuàng)新藥物和精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)研發(fā)進(jìn)程

2022-12-16

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轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)以藥物研發(fā)過程中生物標(biāo)志物為核心，以精準(zhǔn)醫(yī)療提高藥物研發(fā)臨床應(yīng)答率為目標(biāo)，覆蓋從早期靶點(diǎn)確認(rèn)——臨床前R&D ——臨床I、II、III期Development，到上市后的藥物檢測(cè)，通過不同階段的研究實(shí)現(xiàn)藥物研發(fā)的閉環(huán)。

美迪西轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)平臺(tái)擁有經(jīng)驗(yàn)豐富的專業(yè)化技術(shù)團(tuán)隊(duì)，從藥物靶點(diǎn)的作用機(jī)制和生物標(biāo)志物的臨床應(yīng)用出發(fā)，以生物標(biāo)志物的發(fā)現(xiàn)和驗(yàn)證為基礎(chǔ)，結(jié)合多種不同的技術(shù)平臺(tái)和先進(jìn)的儀器，創(chuàng)建了多種生物分析方法，降低了藥物研發(fā)的成本和時(shí)間，為不同類型的藥物、不同類型的藥企和不同研發(fā)階段的項(xiàng)目提供多元高效的服務(wù)。

隨著基因組學(xué)、蛋白質(zhì)組學(xué)和代謝組學(xué)等多組學(xué)分析技術(shù)不斷地發(fā)展，治療方式已經(jīng)從傳統(tǒng)小分子擴(kuò)展到多肽、蛋白、抗體、基因療法、細(xì)胞療法等多種新型技術(shù)。盡管有這些新技術(shù)，但仍有大量疾病的致病原因還無法徹底明白。轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)將生物醫(yī)學(xué)觀察和研究轉(zhuǎn)化為改善健康的干預(yù)措施的過程，加速了基礎(chǔ)研究、新藥開發(fā)的和臨床轉(zhuǎn)化的進(jìn)程，成為精準(zhǔn)靶向治療的加速器。轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)研究利用各種研究手段，確定靶點(diǎn)與疾病發(fā)生發(fā)展的關(guān)系、驗(yàn)證和探索藥物的作用機(jī)制、發(fā)現(xiàn)生物標(biāo)志物并開發(fā)伴隨診斷產(chǎn)品，以及為臨床研究開展篩選最合適的人群和適應(yīng)癥等，從而提高新藥研發(fā)效率和成功率。

將轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)里程碑疊加到藥物開發(fā)階段.jpg

將轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)里程碑疊加到藥物開發(fā)階段^[1]

生物標(biāo)志物研究平臺(tái)

生物標(biāo)志物（Biomarker）通常是指能被客觀測(cè)量和評(píng)價(jià)，反映生理或病理過程，以及對(duì)暴露或治療干預(yù)措施產(chǎn)生生物學(xué)效應(yīng)的指標(biāo)。生物標(biāo)志物多來源于人體組織或體液，可涵蓋生理、生化、免疫、細(xì)胞和分子等水平的改變。

生物標(biāo)志物的檢測(cè)可廣泛地應(yīng)用與病人的篩查、診斷、臨床研究、指導(dǎo)用藥、預(yù)后等領(lǐng)域?？商岣呋诨蚪M學(xué)、蛋白組學(xué)、細(xì)胞組學(xué)、病理組學(xué)等多組學(xué)的生物標(biāo)志物發(fā)現(xiàn)及驗(yàn)證服務(wù)。為生物標(biāo)志物研究提供科學(xué)支持，多層面助力新藥研發(fā)臨床試驗(yàn)。生物標(biāo)志物作為最直接快速有效的診斷手段，其篩選與獲得可在疾病診斷、發(fā)展、治療、以及療效監(jiān)測(cè)等多個(gè)方面發(fā)揮重要的作用。生物標(biāo)志物有基于DNA的、有基于RNA的、還有基于蛋白質(zhì)的，不同的分子和蛋白需要不同的技術(shù)平臺(tái)。隨著高通量基因組學(xué)、蛋白質(zhì)組學(xué)等的不斷進(jìn)展，生物標(biāo)志物包括的種類也越來越多，例如SNP、外泌體、miRNA、lncRNA等都被列入生物標(biāo)志物的行列。目前已有多種技術(shù)平臺(tái)被應(yīng)用于生物標(biāo)志物研究，如包括基因組學(xué)、蛋白質(zhì)組學(xué)、肽組學(xué)、代謝組學(xué)等在內(nèi)的組學(xué)平臺(tái)，以及包括納米技術(shù)、生物信息學(xué)、抗體芯片、高內(nèi)涵篩選技術(shù)、無標(biāo)記相互作用分析技術(shù)等多種前沿技術(shù)在內(nèi)的手段與方法，都為快速獲得及篩選生物標(biāo)志物帶來了極大的可能。

生物標(biāo)志物的分類及用途

? 診斷性生物標(biāo)志物：用于檢測(cè)或確認(rèn)疾病狀態(tài)，或識(shí)別不同疾病亞型。

? 預(yù)后性生物標(biāo)志物：反映疾病預(yù)后特征、疾病復(fù)發(fā)或進(jìn)展風(fēng)險(xiǎn)。

? 預(yù)測(cè)性生物標(biāo)志物：用于預(yù)測(cè)患者對(duì)某種治療或干預(yù)措施可能產(chǎn)生某種療效應(yīng)答。

? 藥效學(xué)生物標(biāo)志物：反映患者在接受治療后產(chǎn)生某種生物學(xué)應(yīng)答。

? 安全性生物標(biāo)志物：用藥前或用藥過程中監(jiān)測(cè)從而避免或降低患者發(fā)生不良反應(yīng)。

? 監(jiān)測(cè)性生物標(biāo)志物：監(jiān)測(cè)疾病狀態(tài)變化（如復(fù)發(fā)等）。

美迪西生物標(biāo)志物舉例

? PD1/PD-L1

? ErbB2/HER2

? p-FGFR1/FGFR2/FGFR3、p-ERK、p-CREB、p-AKT

? EGFR

? VEGF

? p53

? Cyclin D1

? COX-2

? Cytokeratin 7（CK7）

? K-Ras

? SOX2

? MET

? Fas

? ER-α

? Ki-67等

美迪西生物標(biāo)志物舉例.jpg

美迪西案例

Biacore T200

WBC100 是一種新型口服有效的分子膠，可選擇性地降解 c-Myc 蛋白而對(duì)其他蛋白無作用活性，并有效殺死c-Myc過表達(dá)的癌細(xì)胞。SPR結(jié)果顯示 WBC100 與 c-Myc 蛋白結(jié)合，且存在劑量依賴性。此SPR實(shí)驗(yàn)正是通過美迪西使用Biacore T200儀器進(jìn)行的。

Surface-plasmon-resonance-(SPR).jpg

Surface plasmon resonance (SPR)^[2]

Biacore-8K

? 8 needles and 16 flowcells, study 8 targets at the same time；

? High-throughput, 500 compounds/day；

? Fast detection speed，finish one affinity and kinetic test in 2-15 minutes.

PD-1 和 VEGF結(jié)合實(shí)驗(yàn)

PD-1-和-VEGF結(jié)合實(shí)驗(yàn).jpg

A: Binding kinetics of different doses of Nivolumab with PD-1 (Biacore 8K)

B: Binding kinetics of different doses of Aflibercept with recombinant human VEGF (Biacore 8K)

生物分析技術(shù)平臺(tái)

美迪西生物分析部可以為客戶提供小分子藥物、大分子生物制品、生物標(biāo)志物的篩選與開發(fā)，以及臨床前和臨床階段的研究服務(wù)?？梢蕴峁┓螰DA/NMPA GLP的生物技術(shù)藥物生物分析服務(wù)，以支持蛋白藥物、抗體藥物、疫苗、生物標(biāo)志物、細(xì)胞和基因治療藥物的早期開發(fā)，及其臨床前研究和臨床研究。

服務(wù)能力

? 免疫分析方法的開發(fā)及方法學(xué)驗(yàn)證

? 蛋白、抗體、ADC、多肽藥物、核酸、疫苗及細(xì)胞與基因治療產(chǎn)品等的分析

? 生物標(biāo)志物的篩選、驗(yàn)證與分析、細(xì)胞因子檢測(cè)

? 抗藥性抗體（ADA）免疫原性分析

? 疫苗的免疫原性分析

? 病毒的活性分析

? 疫苗的效價(jià)測(cè)定

? 臨床樣品生物分析

? 支持PK 藥代動(dòng)力學(xué)、TK 毒代動(dòng)力學(xué)、組織分布試驗(yàn)、IND申報(bào)

服務(wù)亮點(diǎn)

? 實(shí)驗(yàn)室實(shí)行全面的信息化管理，運(yùn)用驗(yàn)證過的實(shí)驗(yàn)室信息管理系統(tǒng)（Watson LIMS 7.2）建立了完善的樣品管理鏈和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理、跟蹤與存儲(chǔ)鏈；

? SensaTronics溫度監(jiān)控系統(tǒng)；

? 驗(yàn)證過的WinNonlin 軟件用于數(shù)據(jù)分析；

? 數(shù)據(jù)被FDA和NMPA接受，提供全面符合FDA/NMPA/OECD GLP規(guī)范要求的生物技術(shù)藥物分析服務(wù)；

? 獨(dú)立的小分子生物分析平臺(tái)和生物技術(shù)藥分析平臺(tái)；

?擁有SpectraMaxM4/M5/i3x, MSD, Luminex, Biacore 8K, Envision,Gyrolab，ABI7500 qPCR、ddPCR、FACS等全方位多功能的技術(shù)平臺(tái)；

? 靈活運(yùn)用ELISA，ECL，IP，Co-IP，qPCR，ddPCR、FACS，Elispot、酶學(xué)、Cell-based 等多種方法，支持前沿生物藥，種類包括蛋白、抗體、ADC、多肽、核酸、疫苗及細(xì)胞基因治療藥物的早期開發(fā)，及其臨床前研究和臨床研究；

? 開發(fā)并驗(yàn)證針對(duì)近百個(gè)不同靶點(diǎn)，如CD-4，CTLA-4，PD-1，PD-L1及T-DM1類似物ADC等的分析方法，支持PK/TK/免疫原性(Total ADA, Nab)/生物標(biāo)志物/細(xì)胞因子等分析。

生物分析平臺(tái)部分儀器

生物分析平臺(tái)部分儀器.jpg

美迪西案例：臨床小肽類分子BE研究

美迪西案例：臨床小肽類分子BE研究.jpg

流式細(xì)胞技術(shù)平臺(tái)

往期文章中，我們通過從FACS 檢測(cè) Cytokine 檢測(cè)和細(xì)胞功能檢測(cè)多個(gè)實(shí)際案例的角度出發(fā)，詳細(xì)介紹了“美迪西流式細(xì)胞技術(shù)平臺(tái)”（點(diǎn)擊了解）。截至目前，美迪西承接的流式檢測(cè)項(xiàng)目已經(jīng)近400項(xiàng)，包括細(xì)胞表面抗原表達(dá)的流式檢測(cè)；細(xì)胞增殖、細(xì)胞分化、細(xì)胞凋亡等的流式分析；動(dòng)物外周血及各免疫器官檢測(cè)；移植瘤模型流式檢測(cè)等。美迪西流式檢測(cè)團(tuán)隊(duì)將每一個(gè)案例的特點(diǎn)與多年實(shí)戰(zhàn)經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)積累相結(jié)合，謹(jǐn)慎地將優(yōu)質(zhì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果提交到客戶手上，持續(xù)助力客戶的研發(fā)項(xiàng)目獲批。

免疫組化技術(shù)平臺(tái)

免疫組化，也稱免疫組織化學(xué)技術(shù)(immunohistochemistry)或免疫細(xì)胞化學(xué)技術(shù)(immunocytochemistry)。是指應(yīng)用免疫學(xué)基本原理即抗原與抗體特異性結(jié)合的原理，通過化學(xué)反應(yīng)使標(biāo)記抗體的顯色劑顯色來確定組織細(xì)胞內(nèi)抗原（多肽和蛋白質(zhì)），對(duì)其進(jìn)行定位、定性及相對(duì)定量的研究。根據(jù)抗原抗體反應(yīng)和化學(xué)顯色的原理，組織切片或細(xì)胞樣本中的抗原先和一抗結(jié)合，再利用一抗與二抗反應(yīng)，DAB進(jìn)行顯色，進(jìn)而進(jìn)行分析。

主要步驟

? 組織處理、固定、切片

? 抗原修復(fù)

? 除去內(nèi)源性過氧化物酶

? 封閉

? 一抗、二抗孵育

? 檢測(cè)

? 復(fù)染

免疫組化技術(shù)平臺(tái)主要步驟.jpg

組織處理、固定、切片

組織固定可保存抗原，防止采集的組織自溶和壞死。組織包埋可在切片過程中對(duì)組織提供支撐，使切片更堅(jiān)實(shí)。

	石蠟切片	冰凍切片
固定	包埋前：甲醛	切片前或切片后：甲醛、甲醇、乙醇或丙酮
切片	切片機(jī)	冰凍切片機(jī)
儲(chǔ)存	室溫下儲(chǔ)存多年	-80 °C下儲(chǔ)存1年（-190°C下儲(chǔ)存時(shí)間更長）
優(yōu)勢(shì)	容易操作，不會(huì)損壞切片	? 保留酶的功能和抗原性 ? 實(shí)驗(yàn)流程簡(jiǎn)短（通常不需要冗長的固定步驟）
局限性	? 過度固定會(huì)掩蓋抗原表位，進(jìn)而增加抗原修復(fù)的需求 ? 處理時(shí)間長：在梯度酒精和二甲苯中逐步脫水，以便于石蠟滲透。	? 如果沒有快速冷凍組織”可能會(huì)形成冰晶，從而破壞組織結(jié)構(gòu) ? 冰凍切片通常比石蠟切片厚，可能會(huì)導(dǎo)致分辨率低、圖像差 ? 可能需要阻斷內(nèi)源活性酶。

石蠟切片 vs冰凍切片

抗原修復(fù)

對(duì)甲醛固定的組織切片進(jìn)行抗原修復(fù)，以暴露抗原位點(diǎn)，從而使抗體結(jié)合。

	熱誘導(dǎo)的抗原表位修復(fù)	蛋白水解酶誘導(dǎo)的抗原表位修復(fù)
優(yōu)勢(shì)	抗原表位的修復(fù)更溫和，參數(shù)更可控。	適用于較難修復(fù)的抗原表位。
ph值	通常使用pH6的緩沖液，但堿性緩沖液也在廣泛使用。必須通過實(shí)驗(yàn)確定	pH值通常為7.4。
溫度	約95°C。	通常為37°C
孵育時(shí)間	10-20分鐘	10-15分鐘
緩沖液組分	取決于靶抗原所需的pH 值。常用的緩沖液包括檸檬酸鈉、EDTA和Tris-EDTA	酶(如胃蛋白酶、蛋白酶K 或胰蛋白酶)的中性緩沖液。
注意事項(xiàng)	微波爐加熱可能會(huì)導(dǎo)致抗原修復(fù)不均勻。劇烈沸騰會(huì)導(dǎo)致脫片(組織與載玻片分離）。	酶修復(fù)有時(shí)會(huì)破壞切片的形態(tài)- 濃度和時(shí)間需要優(yōu)化

抗原修復(fù)的主要方法

封閉

用血清或BSA封閉，防止抗體的非特異性結(jié)合，并降低背景和潛在的假陽性結(jié)果。

? 蛋白封閉：使用血清或BSA 進(jìn)行封閉對(duì)于防止抗體與組織或Fc 受體（與抗體恒定區(qū)（Fc）結(jié)合的受體）發(fā)生非特異性結(jié)合至關(guān)重要。二抗種屬來源的血清是很好的封閉試劑。使用牛血清白蛋白（BSA）或酪蛋白，可用于阻斷非特異性抗體結(jié)合。

? 生物素封閉：在使用基于親和素/生物素的檢測(cè)系統(tǒng)時(shí)，阻斷內(nèi)源性生物素，因?yàn)閮?nèi)源性生物素存在于許多組織中，特別是腎臟、脾臟、肝臟和大腦中。用親和素與組織孵育，阻斷內(nèi)源生物素，然后用外源生物素孵育，以阻斷親和素分子上額外的生物素結(jié)合位點(diǎn)。

檢測(cè)

用血清或BSA封閉，防止抗體的非特異性結(jié)合，并降低背景和潛在的假陽性結(jié)果。

? 酶顯色法：顯色檢測(cè)使用酶能夠催化可溶性底物產(chǎn)生有色沉淀。這些酶通常偶聯(lián)在二抗上，也可以偶聯(lián)在一抗上用于直接檢測(cè)。最常用的酶有HRP 和AP，前者將DAB 轉(zhuǎn)化成棕色產(chǎn)物，后者將3-氨基-9-乙基咔唑 (AEC) 轉(zhuǎn)化成紅色產(chǎn)物。顯色檢測(cè)通常比熒光檢測(cè)更靈敏。此外，不同于熒光染料，有色沉淀物有光穩(wěn)定性，因此染色切片能夠保存多年。熒光檢測(cè)需要使用專業(yè)熒光顯微鏡和濾光片，顯色檢測(cè)僅需使用標(biāo)準(zhǔn)顯微鏡。然而，顯色檢測(cè)的孵育和封閉步驟比熒光法更多，時(shí)間也更長。

? 熒光法：熒光檢測(cè)（免疫熒光）是基于熒光基團(tuán)被特定波長的光激發(fā)后發(fā)射波長較長的熒光的特性。熒光檢測(cè)常常用于需要同時(shí)檢測(cè)多種抗原的情況。熒光染料可以與一抗或二抗直接偶聯(lián)，也可與鏈霉素親和素偶聯(lián)。

儀器設(shè)備（部分舉例）

案例賞析

免疫組化技術(shù)平-案例賞析.jpg

IHC Analysis of the expression of a)PD-L1 from lung adenocarcinoma[3]; b)Ki-67 from periampullary tumors[4]; c)Her2 from lung tumor[5]; d)CD31 from human gastric adenocarcinoma[6]; e)CD163 (M2 TAM marker) from oral squamous cell carcinoma (OSCC)[7]; f)FoxP3 from human glioblastoma[8].

總結(jié)與展望

基于基因組學(xué)、蛋白組學(xué)、細(xì)胞組學(xué)及病理組學(xué)等綜合性轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)平臺(tái)；高質(zhì)量的研發(fā)管理團(tuán)隊(duì)；美迪西轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)平臺(tái)致力于為全球合作伙伴提供全方位生物標(biāo)志物發(fā)現(xiàn)、靶點(diǎn)驗(yàn)證、伴隨診斷開發(fā)與商業(yè)化檢測(cè)等一體化解決方案。

? 以ELISA、ECL（MSD), SIMOA（HD-X), Biacore 8K 技術(shù)構(gòu)建的的蛋白質(zhì)相互作用，蛋白水平生物標(biāo)志物平臺(tái)；

? 以流式細(xì)胞術(shù)（BD Symphony A3，BD Fortesssa, Beckman CytoFLEX S）為主構(gòu)建的細(xì)胞水平生物標(biāo)志物平臺(tái)；

? 以熒光定量PCR技術(shù)構(gòu)建的多重核酸水平生物標(biāo)志物平臺(tái)；

? 免疫組化（TAMs-IHC，F(xiàn)ISH）技術(shù)構(gòu)建的病理水平生物標(biāo)志物平臺(tái)等；

致力于解決創(chuàng)新藥物的研發(fā)難點(diǎn)，助力精準(zhǔn)醫(yī)療！

我們很幸運(yùn)地生活在一個(gè)生物醫(yī)學(xué)科學(xué)看似無限可能的時(shí)代。在這個(gè)時(shí)代，研究的問題不再主要受技術(shù)能力的限制。轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)的實(shí)現(xiàn)需要同樣持續(xù)大膽的愿景和執(zhí)行。在過去幾十年，轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)取得了顯著進(jìn)步，未來轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)將繼續(xù)發(fā)展，并更快、更高效地為更多患者提供更多治療的可能性！

參考文獻(xiàn)

[1] Hugues Dolgos, et al. Translational Medicine Guide transforms drug development processes: the recent Merck experience. Drug Discov Today. 2016 Mar;21(3):517-26. doi: 10.1016/j.drudis.2016.01.003.

[2] Ying Xu, et al. A Selective Small-Molecule c-Myc Degrader Potently Regresses Lethal c-Myc Overexpressing Tumors. Adv Sci (Weinh). 2022 Mar;9(8):e2104344. doi: 10.1002/advs.202104344.

[3] Jonas J Heymann, et al. PD-L1 expression in non-small cell lung carcinoma: Comparison among cytology, small biopsy, and surgical resection specimens. Cancer Cytopathol. 2017 Dec;125(12):896-907. doi: 10.1002/cncy.21937.

[4] Mark M Aloysius, et al. Predictive value of tumor proliferative indices in periampullary cancers: Ki-67, mitotic activity index (MI) and volume corrected mitotic index (M/V) using tissue microarrays. World J Surg. 2010 Sep;34(9):2115-21. doi: 10.1007/s00268-010-0681-3.

[5] Montse Verdu, et al. Cross-reactivity of EGFR mutation-specific immunohistochemistry assay in HER2-positive tumors. Appl Immunohistochem Mol Morphol. 2015 Sep;23(8):565-70.

[6] Qingling Wang, et al. EPCR promotes MGC803 human gastric cancer cell tumor angiogenesis in vitro through activating ERK1/2 and AKT in a PAR1-dependent manner. Oncol Lett. 2018 Aug;16(2):1565-1570. doi: 10.3892/ol.2018.8869.

[7] Faustino J Suárez-Sánchez, et al. Macrophages in Oral Carcinomas: Relationship with Cancer Stem Cell Markers and PD-L1 Expression. Cancers (Basel) (IF: 6.13; Q1). 2020 Jul 2;12(7):1764. doi: 10.3390/cancers12071764.

[8] Qi Yue, et al. The prognostic value of Foxp3+ tumor-infiltrating lymphocytes in patients with glioblastoma. J Neurooncol. 2014 Jan;116(2):251-9. doi: 10.1007/s11060-013-1314-0. Epub 2013 Nov 26.[9] Christopher P Austin.Opportunities and challenges in translational science. Clin Transl Sci. 2021 Sep;14(5):1629-1647. doi: 10.1111/cts.13055.

生物標(biāo)志物檢測(cè)生物分析免疫組化染色