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2012年5月2日 星期三

Era of customisation and individual medicine

上一期的The Economist有幾篇special reports提到了由於solid print technology逐漸成熟,帶動了addictive manufacturing的發展,使得各種產品能夠更加客製化的被製作,也因此很可能在不久的將來帶來第三次的工業革命。


這種全新的3D printing技術,讓manufacturer可以一層一層的把materials給print成成品,讓複雜的design與highly tailored products能夠以較低的成本製造出來。傳統上,當我們要manufacture一個產品,我們得鑄模,然後才能利用生產線生產這樣產品。前一次的工業革命是由mass production帶來的,mass production意味著當manufacturer製造出一個模子,他們可以非常大量的生產該樣產品,並因此獲得競爭力。然而,由於模子是固定的,所以manufacturer無法完全按照客人的需求做調整,否則每一個客人都要先鑄一個模,然後再替他們生產少數幾個產品,會大幅增加成本,影響生產的效率。格主之前家裡要添購新椅,家母為了要買到符合心中期望的椅子,只好特別拜託工廠幫我們開模,然後替我們做六張客製化的椅子。結果每一張椅子的價錢都是別人的好幾倍,tailored product的cost之高由此可見。


然而,隨著3D printing technology的進步,加上software的威力,現在我們已經開始可以用3D printer來將designer為client量身打造的blueprint直接給print出來,大幅減低製造的成本。於是,高度customisation的工業年代,開始到來了。


關於這個solid print technology的其他優點,The Economist中有更詳細的介紹,甚至還提到了print human tissues的可能性,之前在TED紅極一時,由Wake Forest Institute for Regenerative Medicine的Anthony Atala教授帶來的【Printing a human kidney】演說,用的就是這樣的概念。如果各位想對這項技術能夠帶來的impact有更深入的了解,下面連結的幾篇文章肯定會對你有幫助:
Solid print這個技術本身確實相當有趣,不過最令格主興奮的,不是這個技術本身,而是他帶來的可能性。隨著社會進步,經濟發展蓬勃,人們的生活水平也愈來愈高。慢慢的,大量而規格統一的products再也不能滿足人們的需求。因此,要求customised的product,也逐步的成為一個聲音頗大的訴求。


這個訴求不只是在傳統工業的領域裡變成一個值得追尋的目標,在新藥開發與設計的研發過程中也是如此,而且customisation在new drug discovery的領域裡還有更深一層的意義。


首先,是pharmacologists逐漸開始認知到每個人對於同一個藥物的反應會有很大的不同。一個藥物進入人體,很可能會因為每個人先天genome的不同,metabolise該藥物的能力也不一樣,導致這個藥在該病人體內的ADME有相當不同的表現。對於很多藥物而言,如果我們能夠監控病人對這個藥物ADME能力的不同,將可以更客製化的替病人給藥,減低藥物的side effects,增加藥物的efficacy。


尤有甚者,customisation更從根本去改變了藥物研發的行為。Biomedicians在經過長時間與diseases奮戰之後,逐漸了解到一個疾病其實很可能有很多不同的成因,而一個藥物,有時其實只對某一個非常小的族群有很好的效果,對其他人則效果有限。在這樣的情況下,讓那些對該藥沒有良好反應的人去吃這個藥,忍受藥物帶來的side effects,其實是完全沒有道理的。


但是以前我們在設計藥物以及做臨床實驗時,並沒有針對同一疾病的不同族群來分門別類,而是把同一個疾病的病人通通放在一起,看看這個藥物能不能對所有患有這個疾病的病人產生足夠的efficacy。舉例來說,假設今天某間藥廠要開發一個治療type II diabetes mellitus (後面簡稱DMII)的藥,他們的做法會是在做完所有該做的基礎研究後,不論成因的將願意來的DMII patients給recruit到clinical trial中,測試這個藥物的safety和efficacy。



然而,像DMII這麼複雜的disease,很可能並非由單一一個原因造成的。此外,亦很有可能在不同的population中,造成DMII的key factor並不相同。假設今天一共有A、B、C三種genetic factors的dysfunction會造成DMII,其中,有70%的DMII是由A factor所造成的,20%是B,10%是C。


現在我們再假設今天這個藥廠在研究的時候,是以B為target,而他在做clinical trail時是randomly recruit所有的DMII patients,那麼,在他recruit的population中,由A factor造成DMII的cases理論上也會最多。在這種情況下,這個藥很可能會無法通過clinical trial。但這並不代表該藥是沒有效果的,而是我們的clinical research design出了問題,如果我們改而只recruit由B的dysfunction造成DMII的patients來做clinical trial,很可能最後這個藥就會能夠上市。這些由B造成DMII的病人,性命當然和其他病人一樣珍貴,所以我們當然沒有理由放棄他們。


而現在,由於translational medicine(也有些人叫做experimental medicine,這是舊名稱了)的進步,我們開始可以非常有計劃性的在animal或cell model中找尋想要當做drug target的molecule,然後針對這個target做藥,並進行biomarker與surrogate end point的研究,然後找疾病是因為這個target出現問題而產生的病人做clinical trial。正如同前面所說的,一個disease往往有好多好多不同的targets可以treat,而這些targets在不同patients中,扮演的角色可能也略微不同,所以我們可以簡單的依哪個target是造成該病人得到這個disease的key factor來分類,將病人categorise成不同的subpopulations,盡量tailor他們的therapy,讓這些病人可以擁有最好的therapeutic index,這個,就是所謂的individual medicine,和前面提到利用3D printing來替客人customise他們想要的product意義非常相近。


除此之外,individual medicine可以讓clinical trial的size變小,recruit的target patients變得更specific,也有機會加速clinical trila的進行速度與成功率,並讓Big Pharma在比較早期的clinical research中就能夠判斷出哪些藥是不可能成功的(例如Phase I時的proof of mechanism和Phase II時的proof of concept studies),所以這樣的customisation,慢慢就被寄予厚望,希望能夠成為innovative pharmaceutical industry新藥上市瓶頸的救星。


如果這個現象變得更為普及,很可能以後像statin這樣,一個class的藥治療某一特定疾病的所有病人的現象將不復見。取而代之的是更specific、market更小但是更有效的各種individual medicines,由於他們的成本比較低,上市速度也比較快,所以可以彌補他們市場較小的缺點。可以預期的,new drug turn over的速度大概也會增加,對病人而言也是好事。另外一種可能性則是像Novartis那樣,先由非常specific的individual medicine下手,針對疾病的某個subpopulation進行clinical trial,先讓藥物上市,然後再做大型的clinical trial,看看能不能把藥物的使用範圍擴大到該疾病其他的subpopulations中。


這樣的customisation,在各種不同的indusrties中都已經是進行式了,如果能夠在這當中找到你可以貢獻自己的地方,也許你就會是另一個受惠於industrial revolution的Henry Ford也不一定呢! 




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