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中国泛癌种早筛技术入选2020年全球十大健康领域创新榜单

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  中国经济周刊-经济网讯(记者 李永华) 2021年1月11日,英国健康医疗网站Healthinnovations发布了“2020年十大健康领域创新(Top 10 health innovations in 2020)”榜单,这是Healthinnovations网站连续第七年发布该榜单。据悉,Healthinnovations网站的年度十大健康创新榜单是每年医疗健康行业的投资者、学者和医疗健康行业企业或从业者的必读文章。

  除了盘点健康医疗领域的十大创新成果之外,该榜单还分享了目前临床试验的主要关注点和未来投资方向。其中,创立于中国的上海鹍远生物技术有限公司(以下简称“鹍远基因”)原创研发的泛癌种早筛技术入选榜单,名列第四。这是全球癌症早筛领域唯一入选的企业,也是唯一入选的中国内地企业。

  2020年7月21日,《自然通讯》(Nature Communications)发表了由鹍远基因联合复旦大学泰州健康科学研究院陈兴栋、金力等学者共同合作的研究成果“Non-invasive early detection of cancer four years before conventional diagnosis using a blood test(血液无创检测可以比常规诊断提前四年发现癌症)”。科研人员对复旦大学牵头建设、囊括近20余万社区人群的泰州队列的部分血液样本进行了长期、系统的癌症早期检测研究。研究发现:对于结直肠癌、食管癌、肝癌、肺癌和胃癌等5种常见恶性肿瘤,在达到现有临床确诊金标准之前,甚至在病人出现自觉症状前,早期的癌症信号微量肿瘤甲基化就存在于血液循环之中,并可以被无创检测。

  利用鹍远基因原创研发的ctDNA甲基化多癌筛查技术PanSeer方法,研究团队在泰州队列的血样中实现了比临床诊断提前4年发现血液中的微量肿瘤甲基化信号。这一最新研究成果具有重要的科研与商业意义,证实了通过提高检测技术的灵敏度能够更早的发现肿瘤标志物,从而实现对癌症的早期筛查。这是全球泛癌种早筛技术取得的重大突破,也是全球首次泛癌种早筛技术在大型自然人群队列中得到严格验证。

  其他入选的各项创新成果展现出医疗健康行业在难以想象的压力下取得的惊人成就,比如,一种会吞噬导致心脏病斑块的纳米颗粒,可聚集在动脉斑块中的巨噬细胞内,以激活吞噬作用,从而使斑块被白细胞安全地“吃掉”。还有,在实验室里培育出人类精子干细胞,这项研究结果有望给世界各地数百万正在忍受不育治疗的夫妇带来希望。

  这项关于纳米颗粒的研究来自密歇根州立大学。研究团队用单壁碳纳米管负载巨噬细胞特异性纳米疗法设计了一种纳米颗粒,这种纳米颗粒可聚集在动脉斑块中的巨噬细胞内,以激活吞噬作用,从而使斑块被白细胞安全地“吃掉”。

  在新冠大流行期间,这一以纳米颗粒吞噬可导致心脏病的动脉斑块的精准免疫疗法,在竞争激烈的排名中占据首位,可能因为它是一种能抵消细胞因子风暴的整合免疫疗法。另外也可能涉及到纳米医学的发展,根据数据,到2027年,纳米医学的市场预计将达到4,770亿美元。同样的,常见的心脏病介入治疗市场预计会从2017年的146.9亿美元跃升至2027年的249.6亿美元。市场估值的跃升必然将为心脏病介入治疗行业注入一剂强心剂。

  在Healthinnovations的榜单中,排名第二的健康创新研究涉及男性不育。预计到2027年,这一市场价值将达到62.1396亿美元。然而,美国国家卫生研究院2019年发布的一份报告显示,这一数字可能被严重低估。该报告称,全球8%~10%的夫妇受到不孕不育的影响。

  大多数男性不育症是由精子缺陷引起的,这一切都源于精子形成的过程。精子是由男性精原干细胞(SSCs)产生的,如果这一过程出错,不育问题就会出现。因此,治疗男性不育症的普遍思路会涉及到SSC疗法,即在可控条件下引导SSC分化为健康的精子。然而,试验在尝试区分睾丸组织中的SSC时遇到了一些问题。

  直到加州大学圣地亚哥分校开发出一种可靠的方法来识别和培养符合人类SSC特征的细胞。研究团队在睾丸标本中鉴定出了人类SCC的决定性生物标志物,从而能够准确识别和捕获这些干细胞。随后,该研究发现了新确定的生物标志物参与的信号通路,通过改变这些通路可以产生和培养用于治疗目的的SSC。这项研究结果有望给世界各地数百万正在忍受不育治疗的夫妇带来希望。

  在榜单中排名第三位的,是另一个生育领域研究。该研究由维克森林再生医学研究所主导,他们对子宫进行了生物工程改造,使其能够支持受精、胎儿发育和兔子的活产。在这项开创性的研究中,研究人员在切除子宫的动物体内造出了新的子宫。此外,由兔子本身的子宫细胞培育的人造子宫,能发育出自然结构从而支持正常妊娠,其中40%的胚胎能够正常发育和活产。

  总之,与正常子宫相比,这种再生技术能够支持正常妊娠和胎儿发育。这意味着,这种方法可能为子宫有缺陷的女性提供一条怀孕途径,同时避免了人类捐赠和可能的器官排斥。

  市场研究前景报告( Market Research Future report)显示,到2023年,全球生育服务市场预计将增长到360亿美元,而女性不育药物市场预计到2028年将达到25亿美元。到2027年,男性不育症市场的规模预计将大大缩小,这意味着将有更多未确诊的男性不育症病例需要通过宣传活动和咨询来挖掘,以促进男性不育症疑似患者进入诊所,并有望成为父亲。

  由鹍远基因与复旦大学共同合作主持的一项大规模研究的成果排在榜单的第四位,也是唯一上榜的中国内地研究。研究团队开发了一种非侵入性血液检测方法,能够在前4年确诊识别出一个人是否患有胃癌、食管癌、结直肠癌、肺癌和肝癌等五种最常见的癌症之一。

  这种新的检测方法通过识别CpG甲基化(在DNA分子中多个相邻的胞嘧啶和鸟嘌呤序列上添加甲基基团)而发挥作用。通过这种方式可以识别出体内的每个组织,以及通过其独特的甲基化特征来识别不同的癌症类型。在最终分析中,研究团队强调他们的检测并不能预测受检者的患癌风险,但能鉴别出那些已经有肿瘤性增生而目前并没有临床症状,且现有常规检测无法确诊的患者。这项检测的意义在于,能帮助早发现癌症,从而大大提高癌症患者的生存率。

  到2020年,全球癌症诊断市场估计为1,560亿美元,预计到2027年将达到2,233亿美元。相比之下,麦肯锡公司(McKinsey & Company)的一份报告称,到2024年,全球肿瘤治疗药物的销售额预计将达到2,500亿美元,这意味着治疗药物市场还有很大的增长空间。

  榜单中居于第五位的创新发现是荷兰癌症研究所(Netherlands Cancer Institute)发现了一种对癌症患者具有重大意义的新器官。他们证明了新的器官代表了唾液腺系统的一个未知部分。这是有史以来新发现的一个高危器官,需要在癌症治疗期间受到保护。

  这一重大创新发现,使用了一种标记唾液腺的新型扫描方法,在鼻咽部识别出了以前未知的一对唾液腺。这两个被激活的新区域是由唾液腺组织构成的,它们负责鼻咽/口咽的润滑和吞咽。

  此外,新发现的这种管状唾液腺需要在癌症治疗期间得到保护,可能有助于减少癌症患者治疗副作用,从而提高癌症患者的整体生活质量。

  这一发现的意义十分重大,因为它帮助发展了癌症治疗的金标准:化疗和放疗。简而言之,我们迫切需要将这些已有几十年历史的癌症治疗方法现代化,为这些陈旧的治疗方法提供一条前进的道路,并挖掘出新的癌症治疗方法。这项研究上榜表明,健康领域的创新者们正在寻找新的治疗方法,并期待它们在不久的将来出现。

  排名第六的是哈佛大学的研究,该研究发现了肌萎缩性侧索硬化症(ALS)患者的一种新的肠道-大脑联系。这项研究为ALS的环境病理提供了深入见解,并纠正了过去使用不准确的小鼠模型。如图6显示了携带常见ALS基因突变的小鼠,其脊髓有高水平的炎症(红色),免疫细胞(绿色)与特定的微生物群有关。

  研究人员在两个不同的实验室(A和B)培育了两组纠正了ALS基因突变的小鼠。在A实验室饲养的小鼠有全身炎症,从而导致寿命缩短。与此相反,在B实验室饲养相同突变的小鼠存活到了老年。随后,经DNA测序发现,在A实验室饲养的小鼠体内存在特定的肠道细菌,而在B实验室产生的健康小鼠体内则没有这种细菌。

  为了验证这一结论,通过将B实验室小鼠的粪便移植到A实验室的患病小鼠体内后,成功将其治愈。因此,这种经修正的动物模型为未来的临床试验提供了显著的结论,并绘制了一个重要的肠-脑连接图。

  一份的报告预计,到2027年,人体微生物群大众市场将达到454,267万美元。到2029年,ALS市场的全球销售额有望增长到10.4亿美元,年复合增长率为13.9%。

  排名第七的创新发现来自VIB-KU Leuven。他在小鼠和人类大脑中识别了一个CD4 T辅助细胞群,它们有别于外周免疫系统中的CD4 T辅助细胞。研究表明,如果没有这些常驻大脑的白细胞,小胶质细胞仍然停留在小鼠大脑的胎儿和成人发育状态之间。这反而引起小鼠的突触修剪缺陷和异常行为的发生。

  一项调查显示,脑内T细胞群是由穿越血脑屏障的外周血白细胞进化而来。此外,研究人员还观察到,肠道微生物改变了这些白细胞,这些白细胞随后穿过血脑屏障,携带着外周免疫系统的重要信息充当“写给大脑的信”。这被普遍认为是外周免疫系统向中枢神经系统传递信息从而影响行为的方式。

  根据Coherent Market Insights的数据,到2027年,全球神经学市场的规模将超过389亿美元。预计神经疾病患者数量的增加将推动神经学市场的发展,特别是在面对COVID-19大流行造成的多重封锁、财务困难和生命消逝的情况下,心理健康问题不断出现。

  另一项来自杜克大学的神经科学研究居榜单第八位,该研究在慢性疼痛方面取得了重要进展。研究人员发现了大脑中的一个疼痛抑制中心,它广泛投射到整个中枢神经系统的其它16个疼痛处理中心。具体来说,研究小组确定了小鼠杏仁核中被全身麻醉剂激活的疼痛抑制神经元CeAga神经元的存在,然后追踪老鼠体内激活的CeAga神经元的路径,以绘制到大脑不同部分的连接图。如图8所示,红色、品红和黄色的细胞(不是绿色或蓝色的)是被称为CeAga的神经元集合的一部分,被认为是大脑的“疼痛中心”。

  总之,一个单独的关闭开关已经被确认能够抑制大脑内几十个促进疼痛的区域的反应,这个开关就是一个疼痛中心。随着时间的推移,这一重要的发现可能为疼痛治疗提供前景,可通过激活这些细胞来抑制整个中枢神经系统的疼痛区域。2019年,慢性疼痛市场价值778亿美元。

  创新榜单Top 9是香港科技大学设计的世界上第一个3D人工眼。该3D人工眼超过了现有的仿生眼的能力,甚至在某些情况下超越了人眼的能力。该3D人工眼既能复制天然对应物的结构也保证了更敏锐的视力,同时具有额外的功能,如在黑暗中探测红外辐射的能力。

  该3D人工眼的众多功能都由纳米线D人造视网膜来实现,这种3D人造视网膜模拟了自然中的光感受器。纳米线阵列与一束液态金属线相连,作为人工视网膜后面的神经。由于纳米线的密度比人眼中的光感受器要高,这意味着人工视网膜有可能获得更高的图像分辨率。研究还证实,半球形视网膜能够将义眼产生的视觉信号复制到电脑屏幕上。

  简而言之,在某些情况下,太阳能3D人眼的性能优于目前的仿生眼及其生物变体。预计到2027年,全球脑-机接口市场将达到38.5亿美元,从2020年到2027年,复合年增长率为14.3%。投资全球脑-机接口市场将是一个十分明智的选择。

  榜单Top 10与COVID(新冠病毒)有关。纽约大学兰根健康中心发现了一种只在肺部存在的与冠状病毒有关的免疫细胞。确切地说,该研究揭示了一种以前未知的主要存在于呼吸道的肺泡巨噬细胞亚群(AMs)。

  这些新发现的、只存在于肺部气道的白细胞被称为神经和气道相关的巨噬细胞(nerve and airway associated macrophages ,NAMs)。该研究表明,它们可以调节肺部感染时AMs产生的细胞炎症因子。基于此,这些细胞炎症因子数据可以为冠状病毒患者相关的肺损伤和死亡提供新的信息。

  研究小组还发现NAMs是胚胎衍生的,能够自我更新,同时无论它们处于平衡状态还是炎症状态,都能持续表达调节免疫系统的基因。体内研究发现了NAMs与AMs如何协同工作帮助清除流感感染以及抑制炎症反应。

  简而言之,该研究鉴定了一种以前未被记录的肺巨噬细胞,该细胞在炎症状态下负责维持免疫和组织内稳态。希望这些巨噬细胞能被用来对抗引起炎症风暴的传染性病原体,如COVID-19。

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