2023年11月,卢煜明当选中国科学院院士。截至目前,他已集齐了3大有着“诺奖风向标”之称的国际奖项:汤森路透引文桂冠奖(化学)、科学突破奖–生命科学奖、拉斯克临床医学研究奖。因此被学界视作下一个最有希望斩获诺贝尔奖的中国科学家。
卢煜明还被誉为“无创产检之父”,他在2011年向全球推出的突破性“无创性产前诊断(NIPT)”技术,已在超90个国家落地应用,每年为约1000万名孕妇提供了标准治疗的无创产前检测。
2016 年,我国将 NIPT 技术正式列为临床体外诊断的正规方式,并出台相应技术规范。据统计,我国每年先天性致愚致残缺陷儿占出生人口总数的4%-6%,NIPT的无创伤性避免了侵入性诊断带来流产、感染等风险,DNA测序技术也保障了检测的准确率,其临床应用为全球出生缺陷防治作出了巨大贡献。
除了广为人知的NIPT,近年来,卢煜明将研究重心转向利用血液中存在的游离癌症DNA进行癌症无创早筛。2017年,卢煜明团队在《新英格兰医学杂志》发表了超2万人的鼻咽癌研究,采用液体活检技术筛查出的阳性案例中,11%最终确诊癌症,其中接近50%都是完全可治愈的I期。2020年,团队又将阳性预测值(PPV)进一步提升至35%。
此外,他和团队还在研究与人类乳头瘤病毒(HPV)有关的癌症早期筛查,如宫颈癌和头颈部癌症,寻找类似的液体活检方法来分析血浆中的HPV。2022年,卢煜明发布突破性技术FRAGMA,该技术的最终目标是,仅通过采集一点血液样本,就可以在早期一次性筛查出多种癌症。目前FRAGMA已进入研发转化过程。
针对相关技术在研发转化过程中的难点,目前落地的情况,以及未来技术应用的展望,“医学界”对话了卢煜明教授。
医学界:无创产前DNA检测发明已有10余年,已经是一个很成熟的技术,未来提升空间在哪?
卢煜明:目前NIPT在全球范围内的应用,主要是常见染色体异常遗传病的筛查,比如唐氏综合征。一些单基因突变遗传病,比如地中海贫血症,NIPT技术也可以做到很准确,但目前单基因检测的费用较高,这可能是随技术不断成熟需要解决的问题。
NIPT还有一个发展方向,是可以检测孕妇在怀孕期的一些疾病,比如妊娠毒血病、早产等。
我和团队还发现了一个很有趣的现象。传统的NIPT用的是孕妇血液里短的胎儿DNA片段,比如可能是150个碱基对。大概两年前,我们发现血液里还有一些很长的DNA,可能有2万个碱基对,这也意味着它拥有更庞大的遗传,或者表观遗传信息。我们现在希望在这方面能探索出一些应用前景。
医学界:既然血浆中有游离的DNA片段,那它的释放机制、状况、代谢途径等,是否也可以对应到预测人的健康情况?
卢煜明:血浆DNA还有一个研究课题,就是身体不同器官出现细胞死亡后,会释放DNA到血浆中。那用我们的技术,比如甲基化测序技术,已经可以知道是在哪一个时刻,是血浆中的哪一个细胞死亡释放出了DNA。
这就使得血浆DNA有应用到疾病预测中的前景,预测某个器官将来会不会出现问题。比如是不是容易发生脑疾病、心脏病等。同时也可以检测人体有没有一些潜在感染,比如有哪些细菌的DNA等。
另外,是不是有些细胞本身就会相对活跃地把DNA释放进血液?这意味着什么?这也是一个很有趣的研究方向。还有孕妇,孩子出生后两个小时,血浆中就没有胎儿DNA了。那人体是怎么去除这些DNA的?是有专门的水解酶?是肾脏或者肝脏代谢?这些我们也在研究。
医学界:近年来陆续有研究发表,血液检测在不同癌种筛查中体现出前景。这个领域现在发展到什么阶段了?仅通过血液检测就能预测各类癌症,未来是否可能成为现实?
卢煜明:在多种癌症早期检测(multi-cancer early detection,MCED)上,最著名的就是Grail公司的产品Galleri,也是通过从血液中寻找游离遗传标记物片段,通过抽血就可以检测50种癌症。我是Grail的联合创始人,Galleri目前在美国已经开始出售,英国也正在进行一个14万人队列的临床试验。
但目前该产品的问题是早期筛查灵敏度较低,I期癌症灵敏度只有约24%。同时在经过筛查后,是否转化成了相关癌种患者的总生存率增加?我们希望几年后也可以看到这方面数据。
总体来说,目前NIPT用于唐氏综合征,准确度超过99%,而对于癌症筛查这个数据是不现实的。癌症有非常多种类、分型、阶段。同时和产检不同,哪个时间点启动肿瘤筛查可能也没有标准。所以未来的肿瘤筛查方式,主要还是和临床上已在使用的肿瘤标记物进行比较,看是不是比原来更精准一点。
我们团队2017年发表在《新英格兰医学杂志》的那项鼻咽癌研究,也可以给领域一点启示。首先是试验样本量一定要大,我们当时纳入了超2万名受试者。然后对比现有方法,是不是真的把发现癌症的时期提前了,比如后期转早期,这非常重要。
第三个是死亡率,基于研究筛查结果,阳性人群长期随访下来,死亡率是否有大幅下降?我们当时是证明了基于研究结果,和对照组相比,鼻咽癌患者的死亡率降低了10倍。
医学界:以肺结节筛查为例,它确实提高了人群肺癌的总生存率,但也带来了过度医疗等问题。你如何看待过多的泛癌种早期筛查会导致过度医疗,或者增加公众的健康焦虑?
卢煜明:我认为这需要在灵敏度和特异性上做出平衡。即判断多少人有潜在的假阳性,造成的焦虑以及过度医疗的程度,去对比有多少人因为这些技术提前发现了癌症,挽救了多少生命。
我们在鼻咽癌筛查的研究中还发现了一个现象,当时一部分判断为假阳性的,其实不是真的假阳性,它是在提示几年后,这个人患鼻咽癌的概率会逐步增加,这些数据2023年发表在NEJM Evidence,我们目前在研究其他癌种是否也有这个现象。如果是的话,那筛查后未患癌的阳性患者,就需要定期、长期地随访跟踪。
前面提到的一次性测50种癌症,在临床试验中要逐个证明灵敏度、特异性、阳性预测值、阴性预测值、患者生存率等指标,是非常困难的,十几万人的研究也无法涵盖。这需要每个地方的审批部门,批产品的时候去考虑这一类筛查,是否会让区域内癌症总体生存率有所提升,相应的卫生经济学效益如何。
站在这个角度,这个领域还需要再发展5到10年,才能彻底弄清楚。
医学界:基于基因组学的飞速发展,你认为未来基因测序技术还有哪些发展空间?
卢煜明:目前第三代测序技术,可以直接观察到基因甲基化现象,也可以做到很长的DNA片段,为表观遗传学研究打开了一条通路。
一个问题是第三代测序技术价格还比较昂贵,这是需要改善的地方。同时我认为我们还需要建立一些大型的DNA数据库,去研究中国人群在老化过程中,基因组方面有哪些对应转变,基于这些发现再去开发相应的临床应用。
医学界:你多次斩获业内大奖,学界有不少声音称,你是离下一个诺贝尔奖最近的中国科学家。你如何看待这一说法?接下去研究重点将瞄准哪些方向?
卢煜明:拿奖与否是评审委员会的决定,我没有办法预估。作为一个科学家,我想唯一能做的,还是努力继续做好自己的科研工作。
我现在有一半以上的科研精力,都放在癌症相关的研究。我希望未来5年,液体活检技术可以多发现一些不同癌种的早期筛查手段,包括我们的鼻咽癌液体活检,如果能在国内成功推出,并且证明确实可以降低患癌人群死亡率,减轻疾病负担,5年内能做到这个,我会非常高兴。