谢邀 @Kyoukai
为什么许多抗肿瘤药,用着用着就会失效呢?这个问题如果换一个表达方式,就变成:肿瘤为什么会耐药?
那么,我们从四个方面,来解答这个疑问。
一、药代动力学的问题
药物进入人体前后,都发生了什么事情?
药物在人体中,面临着层层的考验,我们将其总结为A、D、M、E四大环节。
A:即Absorption,吸收。
一颗药吃进肚子里,需要被肠道吸收,才能进入血液循环。肠道对不同的物质,具有不同的吸收能力。比如说,肠道很容易吸收葡萄糖,因此低血糖的时候喝一杯葡萄糖水,马上就能回复元气。而如果是蔬菜中的纤维,则无法被吸收。如果药物无法被顺利吸收,吃了也是跟金针菇一样,see you tomorrow。
D:即Distribution,分布。
当药物被吸收后,就会进入血液循环系统,在全身游走。但是,不同的药物,在全身的分布是不同的。这很大程度取决于我们身上的屏障系统(比如血脑屏障),以及各组织器官的细胞上的转运体。换句话说,如果药物被屏障系统挡住了,就到达不了某个组织器官。而如果某个组织器官中,缺乏让药物进入细胞的通道(即转运体),那也只能停留在细胞外,未必能够发挥功能。(当然,也有的抗肿瘤药物,在附着在细胞表面,就能发挥功能,比如抗体类的抗肿瘤药。)
M:即Metabolism,代谢。
药物作用于人体,而人体也在作用于药物。正如葡萄糖在吸收之后,会被细胞拆解、改造成核糖、乳酸、丙酮酸等物质一样,药物进入细胞之后,也会被各种ooxx,甚至变得面目全非。当药物被代谢到一定程度,失去了具有活性的结构之后,药物就失效了。
E:即Excretion,排泄。
正如我们所吃的食物一样,药物最终也会被身体排走。但这里的排泄跟开大号不是一个概念。开大号叫排遗,其中的东西是没有进入血液循环的。
而开小号甚至出汗叫排泄,是由肾脏等排泄器官来共同完成的。
如果你能理解药物的 ADME 四大环节,即药代动力学的基本概念,那就不难理解,假如其中任何一个环节不适合,抗肿瘤药的效果就变差了,甚至就不起作用了。
比如说,药物无法吸收、没有达到肿瘤部位、或者过快地被降解和排泄走,那么,这个抗肿瘤药就无法顺利杀伤肿瘤了。
在二战期间,人类对药代动力学的理解,可以说基本为 0。等到后来,人们才意识到,我们需要研究药物在体内的命运,才能够正确地使用药物。
许多抗肿瘤药物的失败,并不是它不能杀伤肿瘤细胞,而是先在 ADME 那里就挂科了。
举个例子:原发的脑胶质母细胞瘤,几乎都是由EGFR这个原癌基因来驱动的。
许多药企为此研发了靶向药,比如厄洛替尼(Erlotinib)、拉帕替尼(Lapatinib)等。
很奇怪的是,这些药物对同样是 EGFR 驱动的肺癌很有效,但是对脑肿瘤就没多大用处了。
后来,科学家用质谱法对脑肿瘤组织里面的药物浓度进行测定才发现,脑肿瘤里面的药物浓度,才只有外周血液中的 4.4%。其余的 95% 以上的药物,很大程度上被血脑屏障给挡在门外了。
二、药物的治疗窗问题
是药三分毒。 针对上面那个脑肿瘤的例子,肯定有人会想,如果只有5%的药物能进入大脑,那我增加20倍的药量,岂不就解决问题了?
事情当然没有那么简单。俗话说,是药三分毒。当我们把服药量提高的时候,毒性也会随着增大。
药物起效的血药浓度,到药物出现毒性的浓度,两者之间的差距,叫做治疗窗,如下图所示:
有的药物,治疗窗比较大,因此可以任性加高剂量。而有的药物治疗窗小,稍微多吃半片,往往把人送进急诊。
传统的化疗药物,比如顺铂、紫杉醇等,是细胞毒性药物,特异性小,治疗窗往往比较窄。如果不小心药物过量,会产生严重的毒副作用。
靶向药物,是针对肿瘤特定的靶点蛋白设计的,特异性比较高,因此治疗窗会比较大。
然而,特异性是相对而言的。目前为止,除了外科手术之外,还没有任何一种抗肿瘤疗法,可以只杀伤肿瘤细胞,而一丁点都不影响正常细胞。
因此,就算是靶向药,也会有毒性的,只是相比化疗药物来说,毒性较小。
治疗窗限制了抗肿瘤药物的使用,导致我们无法用很高很高剂量的药物去干死肿瘤。
三、肿瘤的应激与适应性问题
兵来将挡,水来土掩。 当我们扛着机枪大炮去消灭肿瘤的时候,肿瘤也不是乖乖站好给我们扫射的。
在药物的胁迫下,无论是肿瘤细胞还是正常细胞,都会产生应激反应。这种应激机制包括但不限于:
1、2 和 3 这三道防线,主要是肿瘤想办法降低药物在细胞中的浓度:要么少进,要么多出,要么进来就给掐死。
第 4、5 个机制,则是想办法降低药物对肿瘤的伤害,比如药物炸掉了一条高速公路,但肿瘤通过另外一条国道来生存。
还是用上述的脑胶质母细胞瘤来当例子——我们的研究工作发现,当使用 EGFR 的靶向药物去干胶质瘤的时候,胶质瘤会切换成 PDGFR 这一条生存通路,而放弃 EGFR。
四、肿瘤的异质性问题
正如人和人之间是不同的一般,肿瘤和肿瘤之间,也是有很大的差异的,这叫肿瘤间的异质性。
比如说,虽然名字都叫肺癌,但是,不同肺癌患者之间分子病理,可以差得非常远。
因此,肿瘤之间的异质性,首先就为用药带来了极大的挑战。因为,在上一个病人身上成功的经验,未必就能套用到下一个病人身上了。我们只有累积足够多的资料,才有办法总结出规律。
异质性的第二层含义,是肿瘤内的异质性。
在同一个病人、同一块肿瘤组织里,其中的每一个细胞,都可以是不一样的。
比如说,一坨肿瘤里,有的侵袭性更强,有的长得更快,有的是A基因突变,有的是B基因突变。这就叫做肿瘤内的异质性。
当我们使用一种抗肿瘤药的时候,即使对一坨肿瘤中的部分细胞非常有效,但未必就能威胁到另外一群细胞。
这就会造成一种情况:一开始用药,好好的,看着肿块都缩小了,但过一段时间后,它又长回去了。
原因就是,一开始,我们只是杀掉了其中一部分敏感的肿瘤细胞,而把另外一群不敏感的细胞给筛选出来了。
肿瘤异质性的最根本原因,是肿瘤基因组的不稳定性与异质性,从而驱动了肿瘤的进化。由于这一部分内容比较艰深,就不展开叙述了。
本回答由嘉宾 @吴思涵 撰写
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