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电场治疗肿瘤:下一个十亿美金风口?

来源:泉州网站建设   时间 : 2019-04-11 19:09  编辑 : 泉州网站建设

虎嗅注:这是虎嗅“新视野”系列采访的第二篇文章,本篇主要关注肿瘤电场疗法。主角是肿瘤电场疗法及其开发

电场治疗肿瘤:下一个十亿美金风口?

虎嗅注:这是虎嗅“新视野”系列采访的第二篇文章,本篇主要关注肿瘤电场疗法。主角是肿瘤电场疗法及其开发者Novocure(和大中华区独家商业化与开发合作方再鼎医药),有关医药研投的难处与历史沿革,我们已经在首篇(《中国药企研发抗癌药有多难?》)中做过介绍,本篇侧重以通俗易懂的方式,带领读者了解该疗法的历史沿革、人类对该疗法的原理探索,并关注及相关公司的商业发展前景。

虎嗅原创组作品

作者丨李拓

2月28日,一款名为Optune的抗癌产品在香港正式上市。与同行的基因疗法、单抗等新兴疗法所不同的是,Optune的治疗原理是——电场。

这玩意儿是啥?癌症几时真的可以“电疗”了?

癌症电疗小史

人类对电疗的研究,可回溯至18世纪的意大利。

18世纪70年代,意大利人提比留斯·卡瓦洛(Tiberio Cavallo,1749~1809)在英国完成了由商人到科学家的身份转换,一跃成为和亚历山德罗·伏特、富兰克林一样知名的电学研究者,并进入了英国皇家学会。1777年,他出版《电学全书》(A Complete Treatise on Electricity :in Theory and Practice, with original experiments),三年后出版《电疗理论与实践》(Theory and Practice of Medical Electricity),两本书都记载了电作为治病手段的最早创想。

电场治疗肿瘤:下一个十亿美金风口?

提比略·卡瓦洛画像,约1790年(国家肖像画廊,伦敦)

当人类再次将目光转回用电治疗疾病时,已是20世纪六七十年代。彼时研究者只是测试电流对活体细胞膜的影响,80年代,人们已开始尝试电化学疗法抗癌的工作。

此前,直流电化学疗法( Electrochemical treatment,简称EChT)在血管瘤治疗[1]领域有广泛实践应用,而使用电化学方法治疗癌症,是瑞典科学家诺登斯强姆(1920~2006,Bjorn Erik Wilhelm Nordenstrom,瑞典卡洛琳斯卡医学院诺贝尔委员会主席)的发明。

诺氏于1978年使用电化学疗法治疗人体转移性肺癌,1983年,他正式创立人体生物闭合电路学说(biologically closed electric circuits,简称BCEC)。1987年,诺氏到中国讲学。根据国家科学技术奖励办公室的公开信息,当时诺氏将相关专利疗法无偿转让给中国,他还因此获得2001年中华人民共和国国际科学技术合作奖。

位于北京的中日友好医院,是国内第一家应用电化疗技术治疗癌症的医疗机构,从1987年到1991年,至少有200家医院应用电化学疗法治疗了上千名癌症患者[2],到2003年,中国至少有15000名良性或恶性肿瘤患者接受了电化学疗法。

电化学疗法的根本原理是直流电,其治疗方法很简单:将正负电极直接插进肿瘤部位,并持续加载低压直流电。至于这种方式到底为何能杀死癌细胞,诺登斯强姆的解释是: 对肿瘤施加直流电刺激, 造成一个 “模仿的愈合” , 而后引发出经生物闭合电路的愈合过程。 即由一个人为的原级发动系统转变为一个自身推动的运转系统 , 促成肿瘤的愈合 。[2]

是不是一头雾水?没关系,你不是一个人,因为就连西方同行都无法理解这种疗法。所以除了中国地区,以BCEC为代表的直流电疗法并未在全世界推行开来。

西方世界对此疗法普遍谨慎并非毫无缘由,一方面,诺氏发明该疗法之后,缺乏临床试验和对照试验,就直接转给艺高人胆大的中国医疗界使用;另一方面,人们对直流电破坏肿瘤的机理一直不够明确,这也是阻碍该疗法进入医疗界的一大原因。[4]

不过,科学界针对直流电抗癌的原理研究一直没有停止。

来自中国原子能研究院的李开华等人的研究显示,直流电场能令癌细胞生存环境产生电化学反应,导致pH值急剧变化,细胞膜崩溃,细胞核凝固,最终导致癌细胞死亡[5],也有研究表明,直流电场也可能通过影响癌细胞的代谢和生长而实现抗癌效果[6]。这些研究的发表逐渐扭转了西方世界的看法,在2000年之后发表的动物试验论文中,直流电疗法被认定为“有探索前景”。[7]

虽然欧美科研医学界对直流电场疗法颇多疑虑,但在电脉冲疗法领域进步很快。

电脉冲是小至细胞级别的治疗技术。从20世纪80年代起,电脉冲就广泛用于生物技术领域,在细胞融合、基因转导等领域。电脉冲主要做法是通过在电极上提升电压,击穿细胞膜以治疗癌症。

所以,为何,又如何击穿细胞膜?

就像“猫是固体中的液体”一样,具备“磷脂双分子层”流动结构的细胞膜,也兼具固体和液体的特性——因此,如果你用电脉冲在细胞膜上打孔,同时往里直接注入药物,注入后小孔还可以自动闭合。[8]有不同实验表明,这使得不同药物效果因此提高80~10000倍[9]。

电场治疗肿瘤:下一个十亿美金风口?

细胞膜的磷脂双分子流动镶嵌结构模型(视觉中国)

在电脉冲疗法基础上,人们又做了一些微小的工作,得到更强的“纳秒级脉冲”。

纳秒级脉冲,有了更强的电场(场强是普通电脉冲的20倍以上)和更高的脉冲宽度(纳秒级别)。这意味着:在极短时间内,人们能在细胞膜上打出数量众多,距离近的孔,这些孔又极易融合成大孔洞,导致细胞膜无法恢复原状,整个细胞因此崩溃(真·乱拳打死)[3]。这种情况下,也没必要再费工夫用什么药物了。

这种方法的优点在于,只要瞄准癌细胞,钻个孔,打药,完事儿了它还能自动愈合(或者干脆直接把癌细胞“乱拳打死”),极少伤害正常细胞;缺点是“知面不知心”——识别表层癌细胞并不难,但找到并杀死深层的癌细胞,则有相当难度,而且对电极的形状有较高要求,比如扁平电极可能造成电弧灼伤、电极与皮肤粘连等问题。[8]

直流电和电脉冲电的共同特点是“更适合治疗皮肤浅表的癌症”,虽然有文献称[2],直流电疗法对孤立性肝癌及不能切除的癌症也有效,但问题是,病人何必要挨一刀之后再做电疗?每次电疗时间和效果如何保证?没有更优的选择吗?

过去两百多年里,直流电、脉冲电治疗等概念层出不穷,但在“治疗癌症”这事儿上,从未得到业内真正认可,亦未通过严格的临床研究验证并得到真实世界广泛应用。在民间“电疗”也一直以骗局形式而存在。

直到肿瘤电场治疗的出现。

肿瘤电场治疗则并不是直接使用电流,而是用电场,所以该疗法在业内称为肿瘤电场治疗(Tumor-Treating Fields,简称TTFields)。

一个简单的科普:电场可以与重力场进行类比,电场是电荷及周围空间里存在的一种特殊物质,它对放入其中的电荷可以产生作用力,即“电场力”。

交变电场具有不同的特性,这取决于它们的频率和强度。

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