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享·01期 | 基因檢測技術(shù)如何賦能腫瘤新藥研發(fā)？
新藥創(chuàng)始人俱樂部“享”欄目改版升級，選取新鮮話題，邀請俱樂部會員單位個人或團(tuán)隊進(jìn)行觀點(diǎn)分享，激發(fā)思考，促進(jìn)學(xué)習(xí)、交流、討論。本期話題“基因檢測技術(shù)如何賦能腫瘤新藥研發(fā)？”由海普洛斯市場部整理提供。


抗腫瘤藥物研發(fā)是當(dāng)前創(chuàng)新藥物研發(fā)最活躍的領(lǐng)域，但腫瘤藥物臨床研究也有著非常高的失敗率，根據(jù)IQVIA的報告，2018年腫瘤藥物臨床綜合成功率不足8%。

由于腫瘤患者不僅廣泛存在著個體異質(zhì)性（Inter-tumour heterogeneity），而且在每個個體的腫瘤組織中也普遍存在內(nèi)部差異（Intra-tumour heterogeneity），因此需要通過生物標(biāo)志物來區(qū)分和確定對藥物具有不同響應(yīng)的個體。據(jù)統(tǒng)計，如果在腫瘤臨床試驗(yàn)中納入正確的生物標(biāo)志物，預(yù)計在未來五年臨床試驗(yàn)中的投入可減少8%，但試驗(yàn)效率和成功率分別提升34%和27%[1]。
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圖1.未來5年影響藥物臨床成功率的關(guān)鍵因素

腫瘤本身是一種基因病，基因?qū)用娴纳飿?biāo)志物的檢測會顯得尤為重要，可以有助于我們從分子層面了解腫瘤發(fā)生及進(jìn)展機(jī)制。關(guān)于基因檢測如何賦能腫瘤藥物臨床研究，我們將在本文中進(jìn)行詳細(xì)闡述。


01.基于生物標(biāo)志物的藥物開發(fā)模式興起



隨著Next-generation sequencing (NGS，下一代測序)技術(shù)的普及以及更多的分子靶向藥物被開發(fā)出來，特定驅(qū)動基因型的且無藥可用的患者可以被推薦適當(dāng)?shù)呐R床方案，確?；颊咦畲蟪潭鹊墨@益以及提高臨床試驗(yàn)效率[2]。

2014年美國癌癥研究學(xué)會（AACR）提出基于精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)的兩大創(chuàng)新性臨床試驗(yàn)概念，即籃子試驗(yàn)（Basket Trial）和雨傘試驗(yàn)（Umbrella Trial），目前FDA基于籃子試驗(yàn)批準(zhǔn)的藥物已經(jīng)有三個以及有一個藥物在加速審批中。

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可以確定的是未來將會有更多基于NGS技術(shù)指導(dǎo)的腫瘤藥物臨床試驗(yàn)會開展，其具體流程如下：第一步，對留存的或新鮮的組織樣本進(jìn)行測序，了解其分子特征；第二步，通過解讀基因變異，生成一份詳細(xì)的解讀報告。最后結(jié)合前期設(shè)置的算法或者通過分子腫瘤討論組決策，這些患者可能被推薦到不同的臨床試驗(yàn)中，如雨傘試驗(yàn)、籃子試驗(yàn)或者混合試驗(yàn)，詳細(xì)過程見下圖2[3]。

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圖2.基于NGS方法的腫瘤藥物開發(fā)


02.基因檢測助力失敗的臨床試驗(yàn)問題回溯



面對腫瘤藥物臨床試驗(yàn)不到8%的成功率，基因檢測的應(yīng)用可以提高藥物臨床成功率，其中最經(jīng)典的案例無疑是易瑞沙（Gefitinib，吉非替尼）。我們一起來回顧一下易瑞沙的研發(fā)歷程。

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圖3.易瑞沙關(guān)鍵臨床及獲批時間線

2003年5月，美國FDA于2003年5月5日根據(jù)Subpart H加速批準(zhǔn)法規(guī)有條件批準(zhǔn)了易瑞沙上市，有效性和安全性的數(shù)據(jù)來之于兩個Ⅱ期臨床試驗(yàn)。因?yàn)檫@個適應(yīng)癥的加速批準(zhǔn)是基于緩解率而不是生存率，因此FDA在批準(zhǔn)易瑞沙的同時要求阿斯利康開展進(jìn)一步的大型臨床研究確證用易瑞沙對于二線治療的生存優(yōu)勢。后來也就有了在當(dāng)時EGFR治療影響力最大的試驗(yàn)ISEL，ISEL(美國臨床試驗(yàn)登記號：1839IL/709)是一個針對二線治療的隨機(jī)雙盲安慰劑對照的Ⅲ期生存研究，ISEL研究的結(jié)論是易瑞沙在亞裔人和不吸煙者中顯示出生存期優(yōu)勢，而且耐受性較好，這和之前的研究結(jié)果一致。但結(jié)果顯示易瑞沙在總體人群中腫瘤緩解率方面的優(yōu)勢并未轉(zhuǎn)化為生存優(yōu)勢，而厄洛替尼 (Tarceva)在當(dāng)時已被批準(zhǔn)用于同樣人群的治療且批準(zhǔn)依據(jù)是基于總生存率的改善。這些結(jié)果導(dǎo)致FDA于2005年6月17日限制了易瑞沙在美國人群中的使用(僅在已經(jīng)給藥并產(chǎn)生療效的患者中可以繼續(xù)使用，但不能用于新的病人)以及歐洲的撤市。

但阿斯利康并沒有因此失去信心，因?yàn)镮SEL的亞組分析結(jié)果是穩(wěn)健的，阿斯利康重新將這個藥品的市場定位為亞洲國家，隨后進(jìn)行了INTEREST及IPASS研究。IPASS研究是一項針對一線治療的隨機(jī)開放平行Ⅲ期研究，比較了口服易瑞沙250mg每日一次單藥治療和紫杉醇/卡鉑二聯(lián)化療的療效，入組患者的基線特征為“男性和女性、從未吸煙和既往輕度吸煙以及腺癌”受試者。該研究結(jié)果進(jìn)一步驗(yàn)證了易瑞沙在亞裔、不吸煙和腺癌人群中的無進(jìn)展生存期(PFS)更長(HR為0.74，95% CI為0.65，0.85，P＜0. 0001) ，也證明了易瑞沙在這部分人群中一線治療的臨床意義；此次試驗(yàn)按照研究設(shè)計進(jìn)行了生物標(biāo)志物亞組分析，結(jié)果顯示易瑞沙使EGFR突變陽性受試者的PFS更長(HR為0.48，95% CI為0.36，0.64，P＜0. 0001) ，突變陰性受試者的PFS 短于二聯(lián)化療(HR為2.85，95% CI為2.05，3.98，P＜0. 0001)。

基于這幾項關(guān)鍵的臨床研究結(jié)果，CFDA（現(xiàn)為NMPA）將易瑞沙在我國應(yīng)用的適應(yīng)癥在原來的“既往接受過化學(xué)治療的局部晚期或轉(zhuǎn)移性非小細(xì)胞肺癌”基礎(chǔ)上增加了“用于EGFR具有敏感突變的局部晚期或轉(zhuǎn)移性NSCLC的1線治療”。2015年7月13日，易瑞沙以新的適應(yīng)癥“用于EGFR外顯子19號缺失或者21 號(L858R)突變的局部晚期或轉(zhuǎn)移性NSCLC的1線治療”重新回歸美國戰(zhàn)場，批準(zhǔn)主要基于ifum試驗(yàn)結(jié)果 [4]。

國內(nèi)目前有一家做First-in-class藥物的生物制藥公司——索元生物正是借鑒易瑞沙的案例在探索一種新的臨床開發(fā)模式，即公司從國際藥企引進(jìn)經(jīng)臨床后期試驗(yàn)證明其安全性，且顯示對部分患者有效的新藥項目，并利用其生物標(biāo)志物平臺技術(shù)在殘余的臨床樣本中找到可預(yù)測藥物療效的生物標(biāo)志物。通過這些新發(fā)現(xiàn)的生物標(biāo)志物作為伴隨診斷來篩選患者，進(jìn)而在敏感患者中重新開展臨床試驗(yàn)，從而能夠優(yōu)化藥物療效和安全性，提高新藥開發(fā)的成功率。


03.基因檢測輔助藥物有效性生物標(biāo)志物的探索



眾所周知免疫治療藥物一旦有效，會保持持久的有效性，但其問題在于目前腫瘤免疫檢查點(diǎn)抑制劑（ICB，以PD-1/PD-L1阻斷劑為主）在晚期腫瘤患者治療療效的整體有效率為15%-65%（與腫瘤類型有關(guān)），大部分在20-30%。ICB雖表現(xiàn)出有效時間長的特點(diǎn)，但有效率偏低。

目前在探索中的免疫治療生物標(biāo)志物主要有兩大類，第一類是針對腫瘤本身的標(biāo)志物，主要代表為PD-L1、TMB、MSI、DDR通路基因等；第二類是腫瘤微環(huán)境標(biāo)志物，如TCR/BCR、TIL以及腸道菌群等[5]。以上大部分生物標(biāo)志物需要進(jìn)行基因測序。

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圖4.免疫治療生物標(biāo)志物

中國醫(yī)學(xué)科學(xué)院腫瘤醫(yī)院王潔教授團(tuán)隊在免疫治療領(lǐng)域Biomarker的探索上做了非常多有價值的工作，近期在2019年11月發(fā)表在Cancer Immunology Research的文章上發(fā)表了通過PD-1+CD8+ T細(xì)胞以及 TCR多樣性預(yù)測ICB療效的文章[6]。

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圖5. 探索性研究中加入ICB生物標(biāo)志物檢測

在ICB有效性biomarker探索的臨床研究中加入了對各類樣本（組織、外周血及血漿）的檢測指標(biāo)，包括TCR測序、DNA-based NGS、RNA-based NGS以及ctDNA檢測等。

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圖6. T細(xì)胞多樣性可以預(yù)測ICB療效

研究發(fā)現(xiàn)，血液中T細(xì)胞Diversity越高，患者接受ICB治療效果越好，見上圖6。

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圖7. TCR克隆性改變可以作為監(jiān)測性指標(biāo)

研究也表明，免疫治療有效的患者中，PD-1+CD8+TCR的克隆性均有所升高，而疾病進(jìn)展（PD）的患者中均呈現(xiàn)穩(wěn)定或下降趨勢。且TCR克隆性的變化趨勢與VAF變化趨勢相反，見圖7。
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未來隨著更多可以預(yù)測ICB療效的biomarker被發(fā)現(xiàn)以及多種biomarker組合來預(yù)測免疫治療療效，免疫治療也會變得愈加精準(zhǔn)治療。類似地，其他療法如靶向治療、溶瘤病毒、mRNA、CAR-T等也需要進(jìn)行有效性生物標(biāo)志物的探索，確保提高藥物有效率以及使患者更大程度的獲益。


04.基因檢測識別耐藥機(jī)制促進(jìn)新一代藥物的開發(fā)



靶向藥物當(dāng)前最火熱的領(lǐng)域之一，由于相較于化療，靶向藥物作用更明確，同時副作用更低。靶向藥物無法避免的問題是患者用一段時間后患者會出現(xiàn)耐藥。因而，探尋靶向藥物耐藥機(jī)制以及開發(fā)下一代藥物在臨床上意義重大，其中最經(jīng)典的案例當(dāng)屬Loxo Oncology公司LOXO-195的開發(fā)過程。

2018年5月29日，F(xiàn)DA授予LOXO-101（拉羅替尼）優(yōu)先審評資格并接受其上市申請，用于治療患有NTRK基因融合的晚期或轉(zhuǎn)移性實(shí)體瘤的成人和兒童患者。發(fā)表在《新英格蘭醫(yī)學(xué)雜志》的臨床研究結(jié)果顯示，入組的55名共患有17種癌癥的TRK陽性患者中，接受LOXO-101治療后，總有效率為75％。治療一年后，71％的有效患者仍持續(xù)應(yīng)答，55％的患者無進(jìn)展。

盡管NTRK融合激酶陽性患者對LOXO-101響應(yīng)持續(xù)時間較長，但一定時間后大多數(shù)患者還是出現(xiàn)獲得性耐藥現(xiàn)象，目前觀察到的耐藥突變主要是：靶點(diǎn)耐藥主要涉及三個主要區(qū)域：solvent front（溶劑前沿突變）, gatekeeper residue （守門員突變）和 xDFG motif區(qū)域的突變。其中以溶劑前沿突變，如TRKA G595R為主。

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圖8.TRK耐藥大多情況是溶劑前沿獲得性耐藥

基于耐藥突變后的結(jié)構(gòu)特性，研究人員通過虛擬篩選（in-silico evaluation）發(fā)現(xiàn)大環(huán)化合物可以保留其他作用力的同時有效降低位阻效應(yīng)，從而大大提高親和力。由此發(fā)現(xiàn)的化合物L(fēng)OXO-195不僅保持對野生型TRKA/C超強(qiáng)的抑制（IC50分別是0.6，<2.5nM），還對突變型TRKA-G595R（IC50=2.0nm）、TRKA-G667C（IC50=9.8nm）和TRKC-G623R（IC50=2.3nm）展示很強(qiáng)的抑制[7]。

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圖9. LOXO-195與突變的TRKA/C相互作用模型。

AACR 2019年會報道了31例NTRK靶向藥耐藥患者接受LOXO-195治療的療效和安全性數(shù)據(jù)，其中20例患者來自LOXO-195的I期臨床試驗(yàn)，11例患者來自同情用藥計劃。這些患者先前一次NTRK靶向藥治療中位持續(xù)時間為9.5個月，其中共29例患者可評估療效，我們發(fā)現(xiàn)LOXO-195治療NTRK耐藥突變客觀緩解率為45%[8]。

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圖10. BAY 2731954 (LOXO-195)的客觀緩解率

下一代藥物的開發(fā)，可以使患者持續(xù)獲益的同時，為腫瘤開發(fā)企業(yè)帶來持續(xù)的經(jīng)濟(jì)利益，通過基因檢測，我們可以清楚地了解藥物耐藥機(jī)制，并指導(dǎo)我們開發(fā)下一代藥物。

在精準(zhǔn)醫(yī)療時代，隨著我們對腫瘤的認(rèn)知也從病理層面深入到分子層面，NGS在腫瘤藥物臨床中扮演著越發(fā)重要的角色。在腫瘤藥物的臨床開發(fā)過程中加入基因檢測，有利于讓患者獲益、提高腫瘤藥物研發(fā)的成功率和效率以及指導(dǎo)藥企更好地開發(fā)下一代藥物。

未來國內(nèi)腫瘤基因檢測公司和腫瘤藥物開發(fā)企業(yè)的合作會更加緊密，基因檢測公司會參與到藥物臨床前和臨床研究，為腫瘤藥物的研發(fā)提供助力，一個腫瘤精準(zhǔn)治療藥物的上市必定會同步伴隨著一個伴隨診斷（CDx）產(chǎn)品的獲批上市。



關(guān)于海普洛斯生物??

海普洛斯聚焦腫瘤精準(zhǔn)診療，在基因測序、液體活檢、生物信息和大數(shù)據(jù)等領(lǐng)域具有獨(dú)創(chuàng)技術(shù)和核心優(yōu)勢，致力于成為全球領(lǐng)先的生命科技公司，以科技創(chuàng)新造福人類，讓每一個生命健康 120 年。


海普洛斯成立于 2014 年 9 月，自成立以來獲得磐石、軟銀中國、深創(chuàng)投等國內(nèi)外著名投資機(jī)構(gòu)的認(rèn)可和多輪投資。海普洛斯總部位于國家改革先行示范區(qū)深圳的南山高新科技園，目前已完成深圳總部、深圳 GMP 生產(chǎn)車間、美國研發(fā)中心、海普洛斯基因組中心、上饒國際精準(zhǔn)醫(yī)療健康產(chǎn)業(yè)園，以及深圳、上饒、北京、香港等醫(yī)學(xué)檢驗(yàn)實(shí)驗(yàn)室的多中心全球化布局。公司擁有目前全球最先進(jìn)的測序平臺，如 Illumina NovaSeq6000、HiSeq X Ten、NextSeq500/550 等，以及數(shù)字 PCR 平臺，成功打造了全球頂級基因檢測中心，并相繼通過國家衛(wèi)生部臨檢中心、歐洲分子基因診斷質(zhì)量聯(lián)盟（EMQN）和美國病理學(xué)家協(xié)會（CAP，全球公認(rèn)國際實(shí)驗(yàn)室標(biāo)準(zhǔn)）等權(quán)威認(rèn)證。通過產(chǎn)品 + 服務(wù)的商業(yè)模式，實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)覆蓋全國 30 多個省市自治區(qū) 300+ 家頂級三甲醫(yī)院、數(shù)百家科研院所和測序上下游公司。海普洛斯以創(chuàng)始團(tuán)隊為核心海納英才，現(xiàn)有員工規(guī)模 300+。公司榮獲液體活檢領(lǐng)域首個國家高新技術(shù)企業(yè)、廣東省腫瘤液體活檢工程技術(shù)研究中心、深圳市博士后創(chuàng)新實(shí)踐基地、南山區(qū)高層次創(chuàng)新型人才實(shí)訓(xùn)基地等多種榮譽(yù)。


參考資料
1.Global Oncology Trends 2019: Therapeutics, Clinical Development and Health System Implications
2.Janiaud P, Serghiou S, Ioannidis J P A. New clinical trial designs in the era of precision medicine: an overview of definitions, strengths, weaknesses, and current use in oncology[J]. Cancer treatment reviews, 2019, 73: 20-30.
3.Siu L L, Conley B A, Boerner S, et al. Next-generation sequencing to guide clinical trials[J]. 2015.
4.從吉非替尼的王者歸來談亞組分析在新藥臨床研究中的作用，藥渡，郭晶濤。
5.蔡修宇教授談免疫治療標(biāo)志物與籃子試驗(yàn), 腫瘤咨詢。
6.Han J, Duan J, Bai H, et al. TCR repertoire diversity of peripheral PD-1+ CD8+ T cells predicts clinical outcomes after immunotherapy in patients with non-small cell lung cancer[J]. Cancer immunology research, 2019.
7.LOXO-195的前世今生：來自人均GDP超兩億美元的地方,藥渡，王偉。
8.Hyman. AACR 2019. Abstr CT127.