湯森路透

·業(yè)界關(guān)注·

伴隨診斷
——個體化治療助推器

湯森路透

伴隨診斷作為一種體外診斷技術(shù)，能夠提供有關(guān)患者針對特定治療藥物的治療反應(yīng)的信息，幫助醫(yī)生制定更有效的治療方案，從而改善治療預(yù)后并降低保健開支，真正實現(xiàn)患者的個體化治療。從學(xué)術(shù)文獻(xiàn)、發(fā)明專利、臨床數(shù)據(jù)和審批監(jiān)管等層面介紹伴隨診斷的研究進(jìn)展。

伴隨診斷；個體化治療；靶向藥物；生物標(biāo)志物

1 伴隨診斷概述

伴隨診斷（companion diagnostics，CDx）是一種與靶向藥物相關(guān)的體外診斷技術(shù)，主要通過測量人體內(nèi)蛋白、變異基因的表達(dá)水平，了解不同患者對特定藥物的治療反應(yīng)，篩選出最合適的用藥人群并有針對性地進(jìn)行個體化治療，從而改善其治療預(yù)后和降低保健開支。美國FDA于2014年8月6日頒布了《伴隨診斷指南》（以下簡稱《指南》）［1］，全球的利益相關(guān)者對其既寄予厚望又憂心忡忡?！吨改稀房蓭椭直婺囊环N病患需要進(jìn)行伴隨診斷測試，從而指導(dǎo)企業(yè)在開發(fā)藥品的同時也開發(fā)一個伴隨診斷的測試方案。但也存在一些疑問，如備受關(guān)注的注冊審批和醫(yī)保報銷方面的不確定性是否會導(dǎo)致企業(yè)對伴隨診斷的開發(fā)熱情受挫？

某些疾病可能是由特定的基因突變引起，理想狀況下，伴隨診斷有助于鑒定特定基因突變的患者群針對特定治療藥物的治療反應(yīng)信息，以識別最佳用藥人群。伴隨診斷推動了靶向藥物的發(fā)現(xiàn)和有效遞送，可為病人篩選出有效的治療方案，節(jié)省無效治療的時間和費用，且降低不必要的毒副作用。但在實際開發(fā)過程中，只有投入大量研究后才可能發(fā)現(xiàn)某一生物標(biāo)志物與某一特定藥物的靶點相關(guān)。這就需要對表現(xiàn)出疾病癥狀的患者群進(jìn)行大量研究，以發(fā)現(xiàn)該生物標(biāo)志物與特定患者之間的密切相關(guān)性，以及確定該生物標(biāo)志物是否具有作為藥物靶點的活性功能。

一篇由多名作者署名的高被引文章曾建議，開發(fā)生物標(biāo)志物來替代動物模型研究。對多個研究機構(gòu)所開展項目的大規(guī)模中期分析也表明，基于動物實驗結(jié)果決定是否進(jìn)行下一步藥物研究的方式隨機性大，并不是最好的選擇［2］。然而，最近一項針對埃博拉病毒的研究表明，問題的本質(zhì)在于我們?nèi)绾慰创齽游锬Ｐ?，如果能夠研究具有多樣性的動物種群，將有助于發(fā)現(xiàn)生物標(biāo)志物與疾病臨床表現(xiàn)之間的聯(lián)系［3］。

伴隨診斷研究耗資巨大且需要特定的患者群或?qū)?yīng)的替代選擇（例如動物模型、細(xì)胞庫或分子庫），還需要對大量數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和研究統(tǒng)計學(xué)相關(guān)性方法。其最終目的是從大量生物標(biāo)志物中篩選到能夠真正攻克某種疾病的特定生物標(biāo)志物。這需要藥物研發(fā)人員、診斷技術(shù)公司、學(xué)術(shù)機構(gòu)以及政府部門的通力合作才能實現(xiàn)。

基于基因與疾病之間的映射關(guān)系以及藥物與基因組相互作用的機制，需要對多個生物標(biāo)志物及基因多態(tài)性進(jìn)行實時監(jiān)控，因而伴隨診斷是個體化治療的一個非常重要的方面。伴隨診斷不同于生物標(biāo)記譜型檢測，后者主要用于繪制每一名患者的基因缺陷圖譜或藥物敏感性圖譜。生物標(biāo)記與疾病治療的密切關(guān)系導(dǎo)致對診斷檢測的監(jiān)管審批更為嚴(yán)格，同時也給耗資巨大的藥物開發(fā)過程背后的整體經(jīng)濟決策帶來更多不確定因素。

2 從3個層面看伴隨診斷的研究進(jìn)展

本文以Thomson Reuters Web of Science?數(shù)據(jù)庫為數(shù)據(jù)源，經(jīng)Thomson Innovation訪問口進(jìn)入，檢索的論文發(fā)表時間設(shè)定為2010—2015年，檢索與生物標(biāo)志物相關(guān)的文獻(xiàn)，同時鎖定關(guān)鍵詞“個體化治療”或其近義詞進(jìn)一步篩選，排除基于生物標(biāo)志物的用于損傷鑒定或分級以進(jìn)行手術(shù)干預(yù)或放療的診斷用藥類文獻(xiàn)。

本文從以下3個層面分析伴隨診斷在個體化治療市場的重要地位：①通過對學(xué)術(shù)文獻(xiàn)分析，了解最值得期待的CDx研究領(lǐng)域和開發(fā)領(lǐng)域的優(yōu)劣情況，且表明全球合作開發(fā)提高了生物標(biāo)志物選擇和新藥發(fā)現(xiàn)的效率且降低了成本；②通過對專利分析，了解制藥行業(yè)和診斷試劑行業(yè)的投資熱點，更好地助力針對重大疑難疾病的新藥研發(fā)管線；③通過對臨床數(shù)據(jù)和研發(fā)管線數(shù)據(jù)分析，獲知生物標(biāo)記領(lǐng)域的臨床試驗和開發(fā)現(xiàn)狀，以及獲得審批且在不同疾病治療領(lǐng)域上市的策略。

2.1 文獻(xiàn)發(fā)表反映伴隨診斷廣泛的全球合作

本次調(diào)查涉及3 663篇已發(fā)表的文獻(xiàn)，均與生物標(biāo)志物在個體化治療中的應(yīng)用有關(guān)，其中大部分文獻(xiàn)中使用了“伴隨診斷”這一術(shù)語。

本次文獻(xiàn)調(diào)查結(jié)果反映了CDx領(lǐng)域廣泛的全球合作關(guān)系：CDx相關(guān)文獻(xiàn)共涉及來自78個國家的作者，超過50%的文獻(xiàn)至少具有一名美國作者，此外發(fā)文較多的國家還包括英國、德國、加拿大、中國、意大利、荷蘭、法國、西班牙、澳大利亞、日本、瑞士和瑞典；22%的文獻(xiàn)由多個國家的作者署名，其中有些文獻(xiàn)的作者來自多達(dá)17個國家。

本次調(diào)查文獻(xiàn)的作者分別來自不同的機構(gòu)（見圖1），包括約1 990所高校和醫(yī)院、840個國家實驗室、社會團體和非盈利性機構(gòu)，以及352家公司。表1列出了在個體化治療和伴隨診斷領(lǐng)域發(fā)表學(xué)術(shù)論文較多的一些機構(gòu)。

圖 1 伴隨診斷領(lǐng)域發(fā)表學(xué)術(shù)論文的機構(gòu)分類Figure 1 Sectors contributing to scholarly literature about companion diagnostics

表 1 伴隨診斷領(lǐng)域發(fā)文數(shù)量最多的機構(gòu)Table 1 Entities contributing the most publications about companion diagnostics

續(xù)表1

例如，巴西Ribeir?o Preto大學(xué)開展的一項針對疼痛的研究發(fā)現(xiàn)，纖維肌痛綜合征（fibromyalgia syndrome，F(xiàn)S）個體對疼痛敏感性可能與兒茶酚胺氧位甲基轉(zhuǎn)移酶（catechol-O-methyltransferase，COMT）基因突變相關(guān)。有研究者通過對100名FS患者COMT基因中單核苷酸多態(tài)性與疼痛的關(guān)系研究發(fā)現(xiàn)，COMT的多態(tài)性與疼痛敏感性相關(guān)［4］。

對調(diào)查的這3 663篇文獻(xiàn)作特征分析發(fā)現(xiàn)，CDx研究涉及領(lǐng)域廣泛，其中癌癥的診斷試劑研究占主流，以及2010—2015年CDx領(lǐng)域的其他研究重心。表2根據(jù)技術(shù)領(lǐng)域?qū)τ嘘P(guān)CDx的發(fā)文量、發(fā)文量隨時間的變化情況以及文獻(xiàn)在該領(lǐng)域的影響力進(jìn)行了分類。表2根據(jù)相關(guān)關(guān)鍵詞分類可能較寬泛，例如個體化治療或藥物基因組學(xué)等；有些分類可能只針對具體的方法或模式，例如基于干細(xì)胞的研究，采用某種檢測方法可一次進(jìn)行多個檢驗，或者利用已有的遺傳標(biāo)記序列庫、細(xì)胞庫、血液庫或組織樣品庫進(jìn)行大規(guī)模的譜型測定等；其他分類還涉及一些已取得進(jìn)展或亟待發(fā)展的疾病領(lǐng)域。

表 2 有關(guān)伴隨診斷的發(fā)文量、增長趨勢和增長量以及對該領(lǐng)域的影響力分類Table 2 Publication categories with indicators of activity， direction and amount of growth， and impact on the field about companion diagnostics

續(xù)表2

由表2可見，按照與CDx相關(guān)的不同領(lǐng)域分類，發(fā)文量激增的4個領(lǐng)域分別是：①明確與伴隨診斷相關(guān)；②干細(xì)胞相關(guān)研究；③疼痛控制和成癮研究；④為酪氨酸激酶抑制劑（替尼類藥物）提供用藥指導(dǎo)的伴隨診斷（已被美國FDA批準(zhǔn)）。表2還以時間權(quán)重索引評價了已發(fā)文章在該領(lǐng)域的影響力，結(jié)果表明單克隆抗體類藥物（藥物名稱后綴為mab）的影響力較大，而該類藥物常需在伴隨診斷的指導(dǎo)下使用，故診斷試劑常與該類藥物一體銷售。

由圖2可見，本次調(diào)查涉及的大型制藥公司傾向于在本公司已有上市藥物和伴隨診斷的相關(guān)研究領(lǐng)域發(fā)表文章；文章通常涉及公司使用生物標(biāo)志物發(fā)現(xiàn)新藥或者對伴隨診斷進(jìn)行驗證以獲得批準(zhǔn)的研發(fā)過程；還有一些文章涉及其他公司未有候選藥物報道的領(lǐng)域，反映出這些公司正與科研能力更強的學(xué)術(shù)機構(gòu)之間展開合作。通過對大型制藥公司發(fā)文情況的總結(jié)有助于了解更有效地評價生物標(biāo)志物的方法和策略。

圖2還比較了其他各類機構(gòu)發(fā)文情況可見，各類機構(gòu)對癌癥及其他疾病領(lǐng)域廣泛的研究熱情；診斷公司更關(guān)注診斷試劑的方法學(xué)研究。學(xué)術(shù)機構(gòu)發(fā)表的文獻(xiàn)多是對現(xiàn)有技術(shù)或臨床應(yīng)用的綜述，但約有50%文獻(xiàn)報道尚未開發(fā)領(lǐng)域的基礎(chǔ)研究，特別是公司與學(xué)術(shù)機構(gòu)開展的一些合作。

圖 2 大型制藥公司及其他機構(gòu)在有關(guān)伴隨診斷不同技術(shù)領(lǐng)域發(fā)文的側(cè)重圖Figure 2 Matrices showing the publication emphasis of large pharmaceutical companies or sectors in the various technical categories about companion diagnostics

羅氏制藥近期發(fā)表的一篇文章探討了利用標(biāo)記物BRAF V600E（1799T ＞ A）對惡性黑色素瘤患者進(jìn)行分層，進(jìn)而鑒定出從特異性抗-BRAF治療中更可能獲益的患者，該生物標(biāo)記-治療藥物組合療法屬于伴隨診斷［5］，該文還報道了羅氏制藥對其所采用的伴隨診斷進(jìn)行了方法學(xué)驗證。2.2 申請專利授權(quán)是保護(hù)伴隨診斷開發(fā)的重要策略

本文檢索的專利時間段與文獻(xiàn)發(fā)表的時間段相似，但是考慮到文獻(xiàn)發(fā)表時間的滯后，所以在對專利檢索時間范圍上前推1年。在2009—2014年期間，個體化治療中涉及生物標(biāo)志物的鑒定和使用的專利或已公開的專利申請共有2 202件；在生物標(biāo)志物相關(guān)專利中，明確使用術(shù)語“伴隨診斷”的情況并不常見。

相比學(xué)術(shù)論文量，專利數(shù)量可能更能展現(xiàn)公司的研發(fā)能力。由圖3可見，55%的CDx相關(guān)專利都?xì)w屬企業(yè)所有；許多學(xué)術(shù)機構(gòu)例如大學(xué)、醫(yī)院、政府部門以及非營利性機構(gòu)也有豐碩的相關(guān)專利成果。只有發(fā)明受到了專利保護(hù)，才會有更好的診斷試劑和藥物使更多患者受益。美國自1980年開始允許研發(fā)單位擁有受美國政府資助的發(fā)明權(quán)，這成為專利領(lǐng)域的又一激勵政策。

圖 3 各類機構(gòu)與伴隨診斷有關(guān)專利申請情況Figure 3 Sectors contributing patents about companion diagnostics

拜杜法案（35 U.S.C. § 200-212）［6］按照37 C.F.R. 401標(biāo)準(zhǔn)實施。該法案允許受美國政府資助的機構(gòu)享有專利所有權(quán)，以回報這些機構(gòu)在科研和技術(shù)轉(zhuǎn)讓過程中的付出，同時也要求在政府需要專利授權(quán)時優(yōu)先授權(quán)給政府。對于政府資助的技術(shù)開發(fā)機構(gòu)，該法案的實施大大提高了其申請專利的積極性。

從本次調(diào)查所涉及的專利來看，大部分（71%）專利的首次申請國為美國；其次為歐盟、日本、英國和韓國，且以這4國作為首次申請國的專利總計占20%；剩余的9%包括專利合作條約（PCT）申請或在其他國家首次申請的專利。許多發(fā)文量較多的國家其專利數(shù)量卻相對較少。

由于藥物生產(chǎn)和上市受專利保護(hù)，故大部分專利在多個國家提出了申請。學(xué)術(shù)機構(gòu)大多會向1～4個國家提出同一專利申請，而公司通常會向7～8個國家提出專利申請。本次調(diào)查還發(fā)現(xiàn)，一些商業(yè)價值較大的發(fā)明在多達(dá)17個國家申請了專利保護(hù)。

表3將專利數(shù)量較多的申請方分為3類總結(jié)：大型制藥公司、專注開發(fā)生物標(biāo)志物或診斷試劑的頂級診斷公司和對診斷試劑感興趣的頂級學(xué)術(shù)機構(gòu)。

表3 有關(guān)伴隨診斷專利數(shù)量最多的機構(gòu)Table 3 Entities contributing the most patents about companion diagnostics

續(xù)表3

按照與文獻(xiàn)調(diào)查中相似的技術(shù)領(lǐng)域（一些技術(shù)領(lǐng)域由于未檢索到相關(guān)專利而被省略）對2 202件相關(guān)專利進(jìn)行分類，分析了2009年至今的研發(fā)重點。表4從不同技術(shù)領(lǐng)域?qū)＠麛?shù)量、專利數(shù)量隨時間的變化趨勢以及申請專利的影響力進(jìn)行比較，發(fā)現(xiàn)專利數(shù)量激增的9個領(lǐng)域，與發(fā)文量較多的技術(shù)領(lǐng)域相比有很大差異。

從公開專利來看，單克隆抗體類藥物（藥物名稱后綴為mab）專利被引用的次數(shù)較多，影響力較大，而該類藥物常需在伴隨診斷的指導(dǎo)下使用。專利引用次數(shù)較高的疾病領(lǐng)域還包括糖尿病、心臟病、內(nèi)分泌疾病和自身免疫/炎癥。

表4 有關(guān)伴隨診斷的專利數(shù)量、增長趨勢和增長量以及對該領(lǐng)域的影響力分類Table 4 Patenting categories with indicators of activity， direction and amount of growth， and impact on the field about companion diagnostics

續(xù)表4

圖4比較了本次調(diào)查涉及的大型制藥公司的專利申請情況，其中多數(shù)公司為診斷試劑公司或?qū)υ\斷試劑感興趣的其他公司；多數(shù)大型制藥公司側(cè)重開發(fā)針對基因序列或蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的生物標(biāo)志物，少數(shù)公司例如武田制藥專注于RNA和抗體開發(fā)；多數(shù)大型制藥公司在關(guān)注癌癥領(lǐng)域的同時也涉及個體化治療領(lǐng)域的藥物開發(fā)。Abbvie公司致力于自身免疫疾病/炎癥，賽諾菲致力于糖尿病，強生目前關(guān)注肥胖癥/代謝病領(lǐng)域。

本次調(diào)查中涉及的一些抑制血管形成的產(chǎn)品專利屬于激增的糖尿病相關(guān)專利的一部分。抗endoglin（CD102）抗體不僅可用于癌癥治療，還可通過其對血管生成的抑制作用減少糖尿病并發(fā)癥（如視網(wǎng)膜病、心血管疾?。┑陌l(fā)生，該領(lǐng)域的專利有Tracon （US8221753B2 和US8609094B2） 和Serrata （US20140134630A1）。

將這些大型制藥公司與診斷試劑公司相比可見，診斷試劑公司重點開發(fā)生物標(biāo)志物及其相關(guān)類別產(chǎn)品（深色高亮區(qū)域），其在發(fā)現(xiàn)新的生物標(biāo)志物的同時設(shè)計使用其相關(guān)伴隨檢測。例如，deCODE Genetics公司（現(xiàn)被安進(jìn)公司收購）通過對SNPs數(shù)據(jù)系統(tǒng)的挖掘，發(fā)現(xiàn)其與多種疾病相關(guān)聯(lián)（見圖4）。

通過調(diào)查科研機構(gòu)的專利申請情況（見圖5）發(fā)現(xiàn)，多數(shù)大型院校致力于多個疾病領(lǐng)域的開發(fā)，但仍有部分機構(gòu)（見圖5末尾的一些機構(gòu)）只專注于某一特定的疾病領(lǐng)域，甚至一些學(xué)術(shù)機構(gòu)的科研中心長期僅專注于攻克某一個課題。

圖6綜合分析了本次調(diào)查涉及所有專利，在專利申請量變化情況和通過引用次數(shù)反映出高影響力的幾個疾病領(lǐng)域和技術(shù)類別。由圖6可見，糖尿病和肥胖癥目前雖不是最大的研究領(lǐng)域，但其在增長速度和影響力上均不容小覷；疼痛/藥物成癮的相關(guān)專利數(shù)量較少，有待進(jìn)一步開發(fā)；癌癥領(lǐng)域一直以來是研究熱點，故該領(lǐng)域的專利數(shù)量的增長并不足為奇，精神疾病和神經(jīng)疾病領(lǐng)域也是如此；專利數(shù)呈負(fù)增長的炎癥和心臟病領(lǐng)域的專利引用量卻相對較高，側(cè)面反映該領(lǐng)域的研發(fā)熱情高但成果并不多；科研和政府機構(gòu)專注于建立與遺傳物質(zhì)和細(xì)胞相關(guān)的數(shù)據(jù)庫和樣本庫，為藥物開發(fā)提供了重要的信息資源，該類專利的引用率也很高。

圖4 大型制藥公司及其他公司在有關(guān)伴隨診斷不同技術(shù)領(lǐng)域的專利申請側(cè)重圖Figure 4 Matrices showing the patenting emphasis of large pharmaceutical companies or other companies in the various technical categories about companion diagnostics

圖5 學(xué)術(shù)機構(gòu)及政府部門在有關(guān)伴隨診斷不同領(lǐng)域的專利申請情況Figure 5 Activity of academic or government entities in the different patenting categories about companion diagnostics

圖6 有關(guān)伴隨診斷不同領(lǐng)域?qū)＠挠绊懥εc增長幅度比較Figure 6 Patenting categories compared by their extent of impact vs their growth about companion diagnostics

2.3 臨床候選藥物與伴隨診斷攜手并進(jìn)需要監(jiān)管部門的積極響應(yīng)

藥品監(jiān)督管理部門依照法定程序，針對伴隨診斷產(chǎn)品的安全性、有效性、質(zhì)量可控性所進(jìn)行的研究及其結(jié)果實施的監(jiān)管審批過程是從另一個方面對其系統(tǒng)評價。

體外診斷試劑（in vitro diagnostics，IVD）在美國作為醫(yī)療器械管理，與藥物分屬完全不同的審批通道［7］。歐洲的情況也大致相似，藥物由歐洲藥物管理局（EMA）審批，而IVD由指定機構(gòu)（EU指導(dǎo)下的國家政府機構(gòu)）審批。從全球情況來看，目前針對IVD的監(jiān)管缺乏協(xié)調(diào)性，各國正商討是否將藥物與IVD歸口相同的管理機構(gòu)/通道。

在美國，有3條IVD的申請通道（見圖7）：①由美國衛(wèi)生和公眾服務(wù)部的醫(yī)療保險和醫(yī)療補助服務(wù)中心（CMS）管理的實驗室開發(fā)診斷測試（laboratory diagnostic test，LDT）通道。在此模式下，只要是有臨床實驗室改進(jìn)修正案（CLIA）執(zhí)照的實驗室，其研發(fā)的產(chǎn)品和技術(shù)服務(wù)就可以合法進(jìn)入臨床，合理收費。實驗室取得CLIA標(biāo)準(zhǔn)相關(guān)認(rèn)證后，檢測結(jié)果即可用于指導(dǎo)臨床診療。2014年7月美國FDA在向國會提交的信函中表明，對之前僅通過LDT通道審批的高風(fēng)險檢測（例如伴隨診斷）［8］將加強監(jiān)管，同時對于目前提出的管理辦法廣泛聽取意見。②受FDA監(jiān)管的上市前通告（也稱作510K）通道，主要對檢測產(chǎn)品的有效性做驗證評價。診斷試劑公司通常選擇這一通道申報。③上市前批準(zhǔn)（PMA）通道，該通道同樣受FDA監(jiān)管，是審批最嚴(yán)格同時也是申報數(shù)量最少的通道。與診斷試劑公司不同，大型制藥公司對這一申請通道擁有更豐富的經(jīng)驗。伴隨診斷產(chǎn)品可通過上述任何一個通道進(jìn)行申報。

針對美國FDA近期頒布的《伴隨診斷指南》［1］熱議的一個問題，即鑒于FDA的藥品監(jiān)管和醫(yī)療器械監(jiān)管分屬不同的部門，那么藥品和醫(yī)療器械審查之間應(yīng)該開展何種程度的協(xié)作？制藥企業(yè)也存在質(zhì)疑，如果已存在上市前通告檢測，那么較難申請的PMA通道是否還有必要？如果在藥物獲批前就已存在較多生物標(biāo)志物檢測，選擇開發(fā)更為復(fù)雜或昂貴的檢測對于藥物開發(fā)公司而言就不太有吸引力了。也有人擔(dān)心PMA審批可能會推遲藥物獲批。

美國FDA已試圖消除這些顧慮，但仍需更多的實際操作經(jīng)驗來創(chuàng)造相對穩(wěn)定的審批環(huán)境。藥物開發(fā)企業(yè)和診斷試劑開發(fā)企業(yè)之間將開展更多合作，以應(yīng)對診斷試劑需求增加且在申報通道的選擇上可以更早做出決策。早期的合作有利于制定專利申請策略，將診斷試劑也包括在臨床試驗中且還能在申報通道的選擇上做出理性判斷。

圖7 美國診斷試劑審批通道Figure 7 US Regulatory Pathways for Diagnostics

對患者醫(yī)療費用報銷的可預(yù)測性是影響審批決策的一個重要因素。伴隨診斷有助于確定最有可能針對治療藥物產(chǎn)生響應(yīng)的患者群體，促進(jìn)藥物在相對有限的市場中使用，提高藥物的有效性、安全性和銷售額。同時也增加了藥物相關(guān)的診斷檢測自身銷售額，因為在臨床用藥決策制定過程中有時需要甚至必須使用伴隨診斷。復(fù)雜診斷試劑的開發(fā)和使用成本相對較高，在PMA審批通道中的投資要求也最高。此外，真正掌控治療決策的生物標(biāo)志物相對較少，因此可能會在許多陰性患者中進(jìn)行檢測，從而導(dǎo)致整體醫(yī)療成本的增加。

經(jīng)Diaceutics Research召集的專家組估算，開發(fā)診斷檢測的費用為20～1億美元，具體費用取決于多種因素，例如研發(fā)成本、新舊分析對比、相關(guān)權(quán)益的獲得、審批費用、GMP生產(chǎn)、臨床評價、培訓(xùn)、上市等［9］。

現(xiàn)對一臨床開發(fā)實例——輔助制定黑色素瘤治療決策的診斷試劑作一介紹。目前已有數(shù)種獲批的伴隨診斷檢測用于指導(dǎo)該疾病的治療決策。如圖8所示，在黑色素瘤中，引起不可控細(xì)胞增殖的生化步驟涉及多個生物分子，包括作用于黑色素瘤細(xì)胞的胞外信號，誘導(dǎo)引起細(xì)胞過度分裂的胞內(nèi)黑色素瘤細(xì)胞信號通路。當(dāng)因患者的遺傳差異性使這些生物分子存在多樣性時，其就成為生物標(biāo)志物，對其進(jìn)行研究有助于開發(fā)選擇性靶向藥物。

圖8 黑色素瘤細(xì)胞3-D圖像Figure 8 Melanoma Cell—3D View

B-raf生物標(biāo)記的重要性在于只有一部分黑色素瘤患者中存在B-raf突變（見圖9），但存在這一突變的患者亞群數(shù)量龐大。B-raf是絲氨酸-蘇氨酸激酶，是MAPK信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路之一MEK的激活因子，這些通路可能控制黑色素瘤和其他癌癥的生長［10］（見圖10）。

圖9 抑制劑vemurafenib位于活性中心的B-raf V600E突變體圖Figure 9 Diagram of the V600E variant B-raf enzyme with vemurafenib inhibitor positioned in the active site

圖10 癌前病變黑色素細(xì)胞中B-Raf激酶信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路Figure 10 B-Raf kinase signaling in a pre-cancerous melanocyte

特定的B-raf突變體酶（V600E）存在于大約50%的黑色素瘤患者中，正常（野生型）酶一直處于非活化狀態(tài)，但是突變體酶卻能被持續(xù)激活。與正常酶的另一個不同點在于突變體酶更容易被2種已獲批的藥物所抑制。這2個選擇性靶向B-raf的藥物是分別是Plexxikon與 Genentech（現(xiàn)屬羅氏）公司合作開發(fā)的vemurafenib和葛蘭素史克開發(fā)的dabrafenib（見圖11）。與此同時，還有一些公司開發(fā)了用于判斷是否存在B-raf突變體的診斷檢測，如羅氏公司開發(fā)的一種伴隨診斷檢測和bioM é rieux公司開發(fā)的另外一種伴隨診斷檢測已獲得美國FDA批準(zhǔn)。如果黑色素瘤患者的V600E突變檢測顯示為陽性，表明伴隨藥物（vemurafenib或dabrafenib）之一有可能作為有效治療藥物。相反，不存在B-raf突變的黑色素瘤患者對伴隨藥物的治療反應(yīng)不佳。

圖11 抗黑色素瘤藥物選擇性抑制BRAF-MEK信號通路示意圖Figure 11 Schematic of the BRAF-MEK signaling pathway disrupted by selective anti-melanoma drugs

通過對vemurafenib或dabrafenib抑制黑色素瘤的反復(fù)研究，目前正在同時鑒定并靶向信號轉(zhuǎn)導(dǎo)中的一些元件，使B-raf下游通路或與B-raf誘導(dǎo)的信號通路相關(guān)的平行通路中的細(xì)胞分裂被再次激活［11］。

dabrafenib和另外一種藥物trametinib的組合療法（后者為葛蘭素史克開發(fā)的靶向MEK的藥物）已進(jìn)入加速審批通道，用于攜帶BRAF V600E或V600K突變的不可切除性或轉(zhuǎn)移性黑色素瘤患者的治療。

用于檢測V600E突變的診斷試劑除了羅氏和bioMérieux公司開發(fā)的經(jīng)PMA通道獲批的診斷檢測之外，還包括其他診斷試劑，例如Labcorp和NeoGenomics Laboratories公司也提供相關(guān)檢測，只是基于的檢測方法不同，后者通過測序而不是PCR進(jìn)行檢測。這些檢測的廣泛可獲得性有助于在數(shù)量龐大但相對分散的患者群中確保藥物的適當(dāng)使用，使患者從中獲益。

個體化治療依賴于鑒定出并充分利用患者之間的基因變異，而候選藥物可選擇性地干擾這些變異。就黑色素瘤而言，B-raf突變體V600E使酶活性位點發(fā)生改變，而這一改變使抑制劑藥物更好地與之結(jié)合。值得注意的是，B-raf還存在大量的其他變異，但只有V600E突變已開發(fā)利用，其結(jié)果目前還難以預(yù)測，還需開展對其他突變體進(jìn)行功能研究以確定其用途。

對于藥物開發(fā)公司而言，伴隨診斷的未來開發(fā)將步入良性循環(huán)階段。與生物標(biāo)志物相關(guān)的信息可用于指導(dǎo)藥物開發(fā)，與藥物在臨床受試者中的藥效相關(guān)信息可用于發(fā)現(xiàn)新的生物標(biāo)志物。藥物開發(fā)公司在早期臨床檢測中采集受試者的細(xì)胞樣本或DNA樣本可以實時追蹤生物標(biāo)志物，這一模式也將越來越普遍。

迄今為止作為伴隨診斷通過美國FDA審批的藥物/診斷試劑組合還不是很多。FDA推進(jìn)了此類組合的審批或通道，但該類申請的數(shù)量仍較少［12］，目前獲批的項目主要與癌癥相關(guān)。在癌癥治療領(lǐng)域，伴隨診斷尤其使患者受益。Medical Device Daily［13］的編輯Mark McCarty曾指出：“研發(fā)者可利用伴隨診斷評價現(xiàn)有藥物/診療組合對某一新適應(yīng)證是否有效。發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有藥物新的適應(yīng)證對于開發(fā)企業(yè)而言是現(xiàn)有投資獲得更大利益回報的有效途徑。對于開發(fā)成本很高但仍有其他用途可尋的抗癌藥也是如此。故制藥行業(yè)可通過多種途徑使伴隨診斷的經(jīng)濟效益最大化。”

令人驚訝的是，這一觀點很快就得到了驗證。最近發(fā)現(xiàn)在被稱作Langherhans Cell Histiocyctosis或Erdheim-Chester Disease的罕見病中，50%的患者具有B-raf V600E突變并對vemurafenib具有很好的治療反應(yīng)［14］，其他癌癥患者也可能攜帶B-raf V600E突變，但不一定產(chǎn)生治療反應(yīng)。初步研究結(jié)果表明，攜帶B-raf V600E突變的非小細(xì)胞肺癌患者可產(chǎn)生治療反應(yīng)，但攜帶B-raf V600E突變的結(jié)腸癌患者不會產(chǎn)生治療反應(yīng)，這說明與細(xì)胞譜系相關(guān)的突變可能會影響治療效果。

目前研究人員和FDA正在積極探索一種“一站式”臨床試驗，利用生物標(biāo)志物同時開發(fā)伴隨診斷和伴隨藥物，而不針對特定疾病。在美國醫(yī)學(xué)研究會最近召開的一次會議上，來自紀(jì)念斯隆-凱特琳癌癥中心的David Solit表示已對這一提議進(jìn)行試驗嘗試［15］。

除了癌癥以外，其他疾病的細(xì)胞生物化學(xué)途徑也具有同樣的復(fù)雜性和適應(yīng)性，因此也很可能被用于其他治療目的。圖12顯示了阿爾茨海默病研究領(lǐng)域中最受關(guān)注的生物標(biāo)志物在其他疾病中的潛在活性，且根據(jù)其在所列疾病中廣泛適用性進(jìn)行分級；針對某一種疾?。ɡ绨柎暮Ｄ。┑闹委熕幬锖芸赡軕?yīng)用于其他多個疾病領(lǐng)域，有神經(jīng)病學(xué)領(lǐng)域甚至還有非神經(jīng)病學(xué)領(lǐng)域。

制藥行業(yè)、學(xué)術(shù)界以及政府已投入了大量資金用以更有效地整理和利用相關(guān)數(shù)據(jù)，這表明盡管伴隨診斷的審批程序仍存在種種阻礙，但當(dāng)人們認(rèn)識到解決一個問題的方法實際可以有更廣泛的用途時，伴隨診斷的使用將大大增加。

致謝：本文涉及的專利和學(xué)術(shù)文獻(xiàn)均來自Thomson Innovation?，也可通過Derwent World Patents Index?（DWPISM）和the Web of ScienceTM訪問獲得。藥物審批信息通過Thomson Reuters CortellisTM，Medical Device Daily （MDD）和BioWorld，Thomson Reuters

IntegritySM，以及美國FDA等多個途徑獲得。Integrity編輯部制作了B-raf信號通路圖，MDD的編輯Mark McCarty分享了其在診斷器械及其管理方面的個人意見，在此一并致謝。

圖12 阿爾茨海默病生物標(biāo)志物應(yīng)用于其他相關(guān)疾病的臨床試驗數(shù)量Figure 12 Matrix showing the number of clinical trials linking Alzheimer’s Disease biomarkers with other diseases in addition to Alzheimer’s

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翻譯：陳菁

Companion Diagnostic， a Booster of Individualized Treatment

Thomson Reuters

As an in vitro diagnostic technique， companion diagnostics can provide information about patients’response to specifi c therapy and help doctors to formulate more effective treatment， so as to improve treatment outcomes， reduce healthcare cost， and make individualized treatment for patients a reality. Research progress on companion diagnostics was introduced from the aspects of academic literature， invention patents， clinical data，as well as supervision and regulation， etc.

companion diagnostic； individualized treatment； targeted drug； biomarker

R446

A

1001-5094（2015）06-0463-15