格列卫价格多少钱一盒?我不是药神中格列宁贵的原因分析
《我不是药神》票房已破13亿!电影背后的真实故事又是怎样的呢?抗癌药格列宁为什么这么贵?本文转载自公众号 原质说
作者简介
叶盛,清华大学生物系研究生毕业,现在中国科学院生物物理研究所任副研究员,科研之余热爱科普和科幻。个人公众号“原质说”。
电影终归是电影,而不是科普。电影要关注的是人物的抉择与命运,如果你想对电影中的“主角”格列宁有更多的了解,请听我八一八这种神药背后的故事。
格列卫:让血癌“慢”下来
可能有人会以为格列宁是种虚构的药物,但其实对抗癌药物稍有了解的人就会知道,片中的格列宁所“扮演”的必然是抗癌神药——格列卫。它的欧洲商品名为Glivec,美国商品名为Gleevec,实际的药物分子名为伊马替尼(Imatinib)。
格列卫的确称得上是一种“神药”:病人对这种药物的响应率几乎为百分之百;长期服用不会产生耐药性;可以治疗的疾病范围不断扩大。更重要的是,格列卫居然把生存希望不大的癌症变成了吃药就能控制的慢性病。当然了,还有它“神”一样的高昂售价。
为什么格列卫会这么神?
首先,得介绍一下格列卫主要治疗的这种癌症——慢性粒细胞性白血病(chronicmyelogenous leukemia,CML)。所谓白血病,即是血癌。癌细胞是积累了很多基因突变的细胞,能够无限增殖;具体到CML上,病人血液中出现基因突变的细胞是各种粒细胞。
粒细胞是白细胞中的主力,比如占比最高的中性粒细胞能够占到全部白细胞的40%到70%。中性粒细胞是我们免疫系统负责天然免疫的主力军之一。当你的身体出现损伤时,中性粒细胞可以在一二十分钟之内到达损伤部位,吞噬入侵的病原体等异物。
血细胞主要都是在骨髓中“生产制造”出来的,在CML病人的骨髓中,造血细胞出现了异常,不受控制地生产出了大量的粒细胞。如果事情仅仅是这样,问题还不至于太过严重。但是当这种癌症发展到急变期之后,骨髓内的粒细胞急剧增多,挤压了正常造血细胞的生存空间。
要知道,我们血液中的各种血细胞的寿命都是很有限的,比如红血球的寿命就是不到四个月的时间。因此,这些血细胞都需要时常补充再生。那么当CML病人的正常造血细胞减少时,身体必然就会出现各种严重的症状,包括免疫机能的丧失,最终导致病人的死亡。
CML虽然带着一个“慢性”的名头,但绝不是可以掉以轻心的癌症。如果癌症是发生在具体的组织或器官上,手术切除或是有针对性的放化疗通常就能解决问题。但CML却是发生在骨髓中以及血液中,根本无法用上述方式治疗。
在本文的主角“神药”格列卫现世之前,CML唯一有效的治疗方法就是风险较高的骨髓移植。这也是很多国产电视剧中常见的桥段,其中的困难与危险恐怕大家都耳熟能详了。如果无法通过骨髓移植来治疗,那么CML的生存时间只有3到5年左右。能够采用的药物治疗主要是服用干扰素,但也只能将其中20%到30%病人的生命延长1年而已。
格列卫出现之后,有不同的研究机构对服用格列卫的CML病人进行了多年的追踪调查,结果只能用“神奇”来形容。病人用药之后的五年生存率高达90%左右,且死亡者的死亡原因大多与其所患癌症无关,只有1%左右的病人是死于白血病的恶化。可以说,格列卫把一种恶性癌症变成了一种只需服药就可以控制的慢性病,总算是让CML中的“慢性”二字名符其实了。
费城染色体的交换术
为什么格列卫会有如此强大的药效呢?这就得从CML根源上的致病原因说起了。
1950年代末期,位于美国费城的宾西法尼亚大学医学院的病理学家PeterNowell在研究白血病病人的白细胞时意外发现,细胞核中的染色体形态出现了异常。虽然我们总说性染色体分为X形和Y形,但其实我们另外那22对染色体全都长得像是字母X一样,只不过X的两划之间打开的角度并不大,更像一个没写好的H。而Nowell却发现,有些病人白细胞中的染色体打开了一个大大的角度。
为了弄清楚这是怎么回事,Nowell找到了同在费城的福克斯·蔡斯癌症中心的一位研究染色体的博士生DavidHungerford帮忙。后者进行了大量的观察和研究之后得出结论,这些白血病人的白细胞中出现异常的染色体是第22号染色体,不但X形分开的角度变得异常大,而且染色体本身还变短了。于是,这种异常染色体就用两位发现者所在的城市进行了命名,称为费城染色体。
由于费城染色体的发现,白血病成为了人类历史上第一种找到了遗传异常证据的癌症。但是,费城染色体的成因此时仍然未知。又经过了不同实验室几十年的研究,科学家们才对此有了较为深入的认识。实际上,22号染色体不是唯一出现异常的染色体,还有一个第9号染色体也发生了异常,只不过是异常变长了。原来,第9号染色体长臂上的一部分,与第22号染色体长臂上的一部分进行了交换。结果才导致前者变长,后者变短。
糟糕的是,两条染色体上发生交换的断点部位恰巧都在某个基因的内部,在第22号染色体上是BCR基因,而在第9号染色体上是ABL1基因。于是,交换之后,在嵌合的22号染色体上出现了一个融合基因,也就是由两个基因连在一起形成的基因,其中保留了BCR和ABL1的大部分,因此称为BCR-Abl基因。
我们知道,基因都是用来编码蛋白质的,这个BCR-Abl基因就会生产出来一种不存在于正常人细胞中的嵌合蛋白,称为BCR-Abl。由于第9号与第22号染色体发生易位的具体位置并不是固定的,所以不同白血病人白细胞中所带有的BCR-Abl蛋白也不相同。其中分子量为210 kDa(千道尔顿)的那种BCR-Abl蛋白就是引发90%的CML的罪魁祸首。
常开不关的分子开关
为什么一个BCR-Abl嵌合蛋白就能兴风作浪呢?因为这个嵌合蛋白恰巧是一个开关,一个控制着细胞分裂增殖的开关。
完整的Abl蛋白是一种酪氨酸激酶。所谓激酶,是一种能够在底物蛋白上添加一个磷酸基团的酶,这种过程被称为磷酸化。磷酸基团是个很妙的家伙,它有着强烈的负电性,能够吸引一切带正电的东西。这就好比在你的脚上本来有个磁正极,现在让你用手抓住一块强力磁铁的磁负极,你的手肯定就会一下子被拽到脚边上去了。蛋白质发生磷酸化之后,往往也会发生带正电的部位与磷酸集团相互吸引的情况,于是就会发生显著的形状变化,进而影响到蛋白质的功能。
实际上,在我们的细胞里有很多由激酶组成的链路。激酶甲发生磷酸化之后被激活,就有能力去磷酸化激酶乙了。激酶乙发生磷酸化之后被激活,就有能力去磷酸化激酶丙了。如此辗转,细胞里的信号就能被一直传递下去了。这样的信号通路有一个很形象的名字,称为激酶瀑布(kinasecascade),或者也可以较为无趣地译为激酶级联反应。
当然,也有些激酶不是通过其他激酶来激活的,比如Abl就是这样一个激酶。它的头部有一个形如盖子的区域,结合在自己的酶活中心上面,使得整体处于一种失活状态。Abl需要细胞中的其他蛋白质来打开自己的盖子,才能被激活。这是细胞“开关”Abl活性的调控方式。
然而CML病人细胞内出现了BCR-Abl这种异常的融合蛋白。它的基因融合时,Abl靠后,恰好把具有抑制功能的头部盖子对应的半个基因丢在了第9号染色体上,反而替换上了22号染色体上无用的半个BCR基因。于是,BCR-Abl中的Abl成为了一种永远处于开启状态的激酶。相应的,带有BCR-Abl的细胞也就处于一种异常的不停分裂增殖的状态,成为了癌细胞。
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