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腫瘤臨床試驗中的藥物重定位研究設(shè)計演講人CONTENTS腫瘤臨床試驗中的藥物重定位研究設(shè)計藥物重定位在腫瘤領(lǐng)域的理論基礎(chǔ)與核心價值腫瘤藥物重定位研究設(shè)計的關(guān)鍵環(huán)節(jié)與策略腫瘤藥物重定位研究中的特殊挑戰(zhàn)與應(yīng)對策略腫瘤藥物重定位研究的未來展望與優(yōu)化方向總結(jié)與展望目錄01腫瘤臨床試驗中的藥物重定位研究設(shè)計腫瘤臨床試驗中的藥物重定位研究設(shè)計在腫瘤治療領(lǐng)域,新藥研發(fā)始終面臨著“高投入、長周期、高風(fēng)險”的挑戰(zhàn)——據(jù)統(tǒng)計,一款傳統(tǒng)抗腫瘤新藥從實驗室到上市平均耗時10年以上,研發(fā)成本超過28億美元,而成功率不足10%。與此同時,已有數(shù)萬種藥物在全球范圍內(nèi)獲批上市,其中許多藥物在長期使用中積累了豐富的安全性數(shù)據(jù)。這種“已知藥物”與“未滿足臨床需求”之間的巨大張力,催生了藥物重定位(DrugRepurposing)這一戰(zhàn)略路徑。作為深耕腫瘤臨床試驗十余年的研究者,我深刻體會到:藥物重定位不僅是加速抗腫瘤療法研發(fā)的“捷徑”,更是以最小風(fēng)險為患者帶來新希望的“智慧選擇”。本文將從理論基礎(chǔ)、設(shè)計策略、實踐挑戰(zhàn)及未來方向四個維度,系統(tǒng)闡述腫瘤臨床試驗中藥物重定位研究的完整框架,以期為行業(yè)同仁提供兼具科學(xué)性與實操性的參考。02藥物重定位在腫瘤領(lǐng)域的理論基礎(chǔ)與核心價值藥物重定位的定義與內(nèi)涵藥物重定位,又稱老藥新用(OldDrugNewUse),指已上市藥物的活性成分在原有適應(yīng)癥之外,通過新的作用機制或靶點,用于治療其他疾病(尤其是腫瘤)的研發(fā)策略。其本質(zhì)是“重新發(fā)現(xiàn)已知藥物的未知價值”,與傳統(tǒng)新藥研發(fā)的“從零到一”形成鮮明對比。例如,阿司匹林從解熱鎮(zhèn)痛藥到心血管保護劑,再到潛在抗腫瘤輔助治療的角色演變,正是藥物重定位的經(jīng)典案例。在腫瘤領(lǐng)域,藥物重定位的核心邏輯在于:利用已有藥物的“已知安全性”和“可及性”,聚焦其“未知抗腫瘤活性”,從而大幅降低研發(fā)風(fēng)險與成本。腫瘤藥物重定位的理論基礎(chǔ)作用機制的“脫靶效應(yīng)”再認識許多傳統(tǒng)藥物在研發(fā)初期,因技術(shù)限制未能完全揭示其作用機制。例如,二甲雙胍作為一線降糖藥,近年研究發(fā)現(xiàn)其通過激活A(yù)MPK/mTOR信號通路、抑制腫瘤代謝重編程,在乳腺癌、結(jié)直腸癌等多種腫瘤中顯示出抗增殖活性。這種“脫靶效應(yīng)”的再挖掘,為藥物重定位提供了重要線索——即“已知藥物的未知機制”可能正是其抗腫瘤潛力的來源。腫瘤藥物重定位的理論基礎(chǔ)疾病網(wǎng)絡(luò)的“共享節(jié)點”假說從系統(tǒng)生物學(xué)視角看,腫瘤與代謝性疾病、自身免疫病等看似無關(guān)的疾病,可能在分子通路層面存在“共享節(jié)點”(如炎癥因子、信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路)。例如,TNF-α抑制劑原用于類風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎,后發(fā)現(xiàn)其可通過抑制腫瘤微環(huán)境中的炎癥反應(yīng),增強化療或免疫治療的療效。這種“疾病網(wǎng)絡(luò)”的交叉性,為跨適應(yīng)癥藥物重定位提供了理論支撐。腫瘤藥物重定位的理論基礎(chǔ)臨床觀察的“偶然發(fā)現(xiàn)”與“主動驗證”部分藥物重定位源于臨床實踐的“偶然發(fā)現(xiàn)”(如西地那非對肺動脈高壓的意外療效),但更多是基于“真實世界數(shù)據(jù)(RWD)的主動挖掘”。例如,通過分析電子病歷數(shù)據(jù)庫,研究者發(fā)現(xiàn)服用他汀類藥物的肺癌患者生存期更長,進而開展臨床試驗驗證其輔助治療價值。這種“從臨床到實驗室”的逆向研發(fā)模式,是腫瘤藥物重定位的獨特優(yōu)勢。腫瘤藥物重定位的核心價值縮短研發(fā)周期,降低成本傳統(tǒng)抗腫瘤新藥研發(fā)中,臨床前研究與臨床試驗耗時占比超80%,而重定位藥物已完成臨床前毒理研究和部分臨床試驗,可將研發(fā)周期縮短3-5年,成本降低60%-70%。例如,抗抑郁藥物氯氮平被發(fā)現(xiàn)通過抑制粒細胞集落刺激因子(G-CSF)受體,降低化療后中性粒細胞減少癥風(fēng)險,從臨床觀察到上市僅用2年。腫瘤藥物重定位的核心價值安全性數(shù)據(jù)積累,降低臨床風(fēng)險重定位藥物在原適應(yīng)癥中已有明確的安全性profile(如劑量范圍、不良反應(yīng)譜),可顯著減少I期臨床試驗的樣本量與觀察周期。尤其對于腫瘤患者常合并的基礎(chǔ)疾?。ㄈ缣悄虿 ⒏哐獕海?,重定位藥物的相互作用風(fēng)險更易評估。腫瘤藥物重定位的核心價值快速響應(yīng)臨床需求,拓展治療選擇對于罕見腫瘤、難治性復(fù)發(fā)腫瘤等“低價值市場”,傳統(tǒng)藥企研發(fā)動力不足,而重定位藥物因成本低、風(fēng)險可控,可為患者提供“即用型”解決方案。例如,抗真菌藥物兩性霉素B被發(fā)現(xiàn)通過誘導(dǎo)鐵死亡,對化療耐藥的胰腺癌細胞有效,為這一“癌中之王”帶來了新希望。03腫瘤藥物重定位研究設(shè)計的關(guān)鍵環(huán)節(jié)與策略腫瘤藥物重定位研究設(shè)計的關(guān)鍵環(huán)節(jié)與策略藥物重定位并非簡單的“經(jīng)驗試錯”,而需遵循嚴謹?shù)目茖W(xué)流程。基于筆者團隊參與的10余項腫瘤藥物重定位臨床試驗經(jīng)驗,其研究設(shè)計可分為“目標篩選—機制驗證—臨床轉(zhuǎn)化”三大階段,每個階段均需結(jié)合腫瘤學(xué)的特殊性進行針對性設(shè)計。目標藥物篩選階段:從“大海撈針”到“精準聚焦”多源數(shù)據(jù)驅(qū)動的篩選方法(1)臨床數(shù)據(jù)挖掘:利用RWD(如電子病歷、醫(yī)保數(shù)據(jù)庫、腫瘤登記系統(tǒng))分析“藥物暴露-腫瘤結(jié)局”的關(guān)聯(lián)性。例如,通過SEER數(shù)據(jù)庫分析發(fā)現(xiàn),服用β受體阻滯劑的高血壓患者黑色素瘤死亡風(fēng)險降低23%,提示其潛在抗腫瘤價值。篩選時需控制混雜因素(如年齡、分期、治療方案),采用傾向性匹配評分(PSM)或工具變量法。(2)組學(xué)數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián):通過轉(zhuǎn)錄組學(xué)、蛋白質(zhì)組學(xué)數(shù)據(jù),識別腫瘤中異常激活的通路與已知藥物的作用靶點進行匹配。例如,利用GDSC數(shù)據(jù)庫發(fā)現(xiàn),原本用于治療多發(fā)性骨髓瘤的蛋白酶體抑制劑硼替佐米,可通過抑制NF-κB通路,對三陰性乳腺癌細胞系敏感。(3)表型篩選:基于腫瘤細胞表型(如增殖、凋亡、轉(zhuǎn)移)進行高通量篩選。例如,美國國立癌癥研究所(NCI)的60株人腫瘤細胞系篩選計劃(NCI-60)中,發(fā)現(xiàn)抗心律失常藥物胺碘酮可誘導(dǎo)多種腫瘤細胞自噬性死亡。目標藥物篩選階段:從“大海撈針”到“精準聚焦”篩選藥物的“腫瘤適配性”評估并非所有藥物都適合重定位至腫瘤領(lǐng)域,需結(jié)合以下特征進行初篩:-藥代動力學(xué)(PK)特性:能否在腫瘤組織中達到有效濃度?例如,血腦屏障穿透性好的藥物(如某些抗癲癇藥)可能對腦腫瘤有價值;-作用機制與腫瘤生物學(xué)相關(guān)性:是否靶向腫瘤發(fā)生發(fā)展的關(guān)鍵通路(如增殖、凋亡、免疫逃逸)?例如,抗炎藥物塞來昔布通過抑制COX-2/PGE2通路,可能抑制腫瘤血管生成;-安全性余量:原適應(yīng)癥的安全劑量范圍是否允許與化療/免疫治療聯(lián)用?例如,免疫檢查點抑制劑與免疫調(diào)節(jié)劑(如沙利度胺)聯(lián)用時,需關(guān)注重疊的免疫相關(guān)不良反應(yīng)。作用機制驗證階段:從“關(guān)聯(lián)假設(shè)”到“因果證據(jù)”篩選出潛在目標藥物后,需通過多維度實驗驗證其抗腫瘤機制,確保“知其然,更知其所以然”。作用機制驗證階段:從“關(guān)聯(lián)假設(shè)”到“因果證據(jù)”體外實驗:明確靶點與通路(1)分子水平驗證:采用表面等離子體共振(SPR)、熒光偏振等技術(shù),確認藥物與腫瘤靶點的直接結(jié)合能力。例如,發(fā)現(xiàn)老藥吡格列酮(PPARγ激動劑)可直接結(jié)合三陰性乳腺癌中的HER2受體,阻斷下游PI3K/AKT通路。(2)細胞水平表型驗證:通過MTT法、克隆形成實驗評估對腫瘤細胞的增殖抑制作用;流式細胞術(shù)檢測凋亡、周期阻滯;Transwell實驗觀察遷移侵襲能力變化。例如,筆者團隊在研究中發(fā)現(xiàn),抗抑郁藥物氟西汀可通過上調(diào)長鏈非編碼RNAMEG3,抑制肝癌干細胞干性。作用機制驗證階段:從“關(guān)聯(lián)假設(shè)”到“因果證據(jù)”體內(nèi)實驗:模擬臨床微環(huán)境(1)異種移植瘤(PDX/CDX)模型:采用患者來源的異種移植瘤(PDX)模型,保留腫瘤的異質(zhì)性和微環(huán)境,更能預(yù)測臨床療效。例如,通過PDX模型驗證抗寄生蟲藥物阿苯達唑可通過破壞微管蛋白,對鉑耐藥卵巢癌有效。(2)人源化小鼠模型:對于免疫調(diào)節(jié)類藥物,需構(gòu)建免疫重建小鼠(如NSG-SGM3)模型,評估其對腫瘤免疫微環(huán)境的影響(如T細胞浸潤、PD-L1表達)。例如,發(fā)現(xiàn)老藥呋塞米(袢利尿劑)可通過調(diào)節(jié)巨噬細胞極化,增強PD-1抑制劑對肝細胞癌的療效。作用機制驗證階段:從“關(guān)聯(lián)假設(shè)”到“因果證據(jù)”生物標志物發(fā)現(xiàn):指導(dǎo)臨床精準定位機制驗證過程中,需同步探索療效預(yù)測標志物,實現(xiàn)“精準重定位”。例如,他莫昔芬在乳腺癌中的療效與ER表達水平相關(guān),同理,抗糖尿病藥物達格列凈在腎癌中的療效可能與腫瘤組織中SLC5A2表達相關(guān)。標志物的發(fā)現(xiàn)可助力后續(xù)臨床試驗中富集優(yōu)勢人群,提高成功率。臨床試驗設(shè)計階段:從“科學(xué)假設(shè)”到“臨床驗證”機制驗證通過后,需設(shè)計嚴謹?shù)呐R床試驗,將藥物重定位從“實驗室”推向“臨床”。腫瘤藥物重定位的臨床試驗需遵循“從探索到確證”的階梯式路徑,同時兼顧其“老藥新用”的特殊性。臨床試驗設(shè)計階段:從“科學(xué)假設(shè)”到“臨床驗證”I期臨床試驗:劑量探索與安全性再評估(1)劑量設(shè)計策略:由于重定位藥物已有人體PK數(shù)據(jù),可基于原適應(yīng)癥的安全劑量范圍,結(jié)合臨床前動物試驗的有效暴露量(AUC、Cmax)進行“劑量爬坡”。例如,抗精神病藥物氯氮平在原適應(yīng)癥中最大劑量為900mg/d,而抗腫瘤探索試驗中采用25-50mg/d的低劑量,通過中樞神經(jīng)系統(tǒng)的“脫靶效應(yīng)”發(fā)揮抗腫瘤活性。(2)安全性關(guān)注重點:除常規(guī)的不良反應(yīng)監(jiān)測外,需重點關(guān)注藥物與抗腫瘤治療(化療、放療、免疫治療)的疊加毒性。例如,免疫調(diào)節(jié)劑沙利度胺與PD-1抑制劑聯(lián)用時,需密切監(jiān)測免疫相關(guān)肺炎、結(jié)腸炎的發(fā)生風(fēng)險。臨床試驗設(shè)計階段:從“科學(xué)假設(shè)”到“臨床驗證”II期臨床試驗:療效探索與人群定位(1)研究設(shè)計選擇:可采用單臂試驗(如籃子試驗、平臺試驗)初步評估療效。例如,籃子試驗“NCI-MATCH”將不同腫瘤中攜帶相同基因突變的患者分配至對應(yīng)的靶向重定位藥物組,探索“生物標志物導(dǎo)向”的適應(yīng)癥擴展。12(3)終點指標設(shè)置:主要終點可采用客觀緩解率(ORR)、疾病控制率(DCR)等替代終點,快速判斷療效。例如,在老藥秋水仙堿(原用于痛風(fēng))抗腫瘤II期試驗中,以6個月無進展生存期(PFS)為主要終點,觀察到晚期肝癌患者的DCR達40%。3(2)人群選擇策略:基于機制驗證階段發(fā)現(xiàn)的生物標志物,入組優(yōu)勢人群。例如,針對PARP抑制劑重定位研究,入組BRCA突變陽性的卵巢癌、乳腺癌患者;對于廣譜抗腫瘤藥物,可優(yōu)先選擇難治性復(fù)發(fā)患者(如多線治療失敗后)。臨床試驗設(shè)計階段:從“科學(xué)假設(shè)”到“臨床驗證”III期臨床試驗:確證療效與價值驗證(1)對照設(shè)計選擇:若存在標準治療方案,需采用隨機對照試驗(RCT)與標準治療比較;對于“無標準治療”的罕見腫瘤,可考慮與安慰劑或最佳支持治療(BSC)對照。例如,老藥利伐沙班(抗凝藥)在預(yù)防腫瘤相關(guān)靜脈血栓的III期試驗中,與低分子肝素對比,證實其非劣效性且出血風(fēng)險更低。(2)終點指標與樣本量:主要終點需采用能體現(xiàn)臨床獲益的指標,如總生存期(OS)、無進展生存期(PFS)。樣本量需基于前期II期結(jié)果進行計算,確保統(tǒng)計學(xué)效力。例如,針對老藥卡維地洛(β受體阻滯劑)輔助治療結(jié)直腸癌的III期試驗,以5年OS為主要終點,需納入1200例患者(按HR=0.75,α=0.05,β=0.2計算)。(3)衛(wèi)生經(jīng)濟學(xué)評價:作為重定位藥物的核心優(yōu)勢之一,需同步開展成本-效果分析,證明其相對于新藥的經(jīng)濟學(xué)價值。例如,二甲雙胍作為輔助治療,若能延長患者生存期且成本僅為靶向藥物的1/10,更易獲得醫(yī)保覆蓋。04腫瘤藥物重定位研究中的特殊挑戰(zhàn)與應(yīng)對策略腫瘤藥物重定位研究中的特殊挑戰(zhàn)與應(yīng)對策略盡管藥物重定位優(yōu)勢顯著,但在實際操作中仍面臨諸多挑戰(zhàn),需結(jié)合腫瘤學(xué)特點進行針對性破解。挑戰(zhàn)一:作用機制復(fù)雜性與“脫靶效應(yīng)”的不可控性部分重定位藥物(如老藥二甲雙胍)的作用機制呈“多靶點、網(wǎng)絡(luò)化”特征,難以用單一通路解釋,導(dǎo)致其療效預(yù)測困難。例如,二甲雙胍既可通過AMPK通路抑制mTOR,又可通過腸道菌群調(diào)節(jié)免疫反應(yīng),不同腫瘤類型中可能發(fā)揮不同作用。應(yīng)對策略:-系統(tǒng)藥理學(xué)分析:采用網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)構(gòu)建“藥物-靶點-疾病”相互作用網(wǎng)絡(luò),明確關(guān)鍵節(jié)點通路。例如,通過STRING數(shù)據(jù)庫分析發(fā)現(xiàn),老藥阿托伐他汀可通過調(diào)控12個核心靶點、3條信號通路(PI3K-Akt、MAPK、p53),發(fā)揮抗前列腺癌作用;-動態(tài)監(jiān)測機制標志物:在臨床試驗中通過液體活檢(如ctDNA、外泌體)動態(tài)監(jiān)測靶點通路激活狀態(tài),探索療效與機制的相關(guān)性。例如,在PD-1抑制劑聯(lián)合老藥二甲雙胍的試驗中,通過監(jiān)測外周血T細胞代謝指標(如線粒體膜電位),驗證其免疫調(diào)節(jié)機制。挑戰(zhàn)二:臨床試驗中的“安慰劑倫理困境”對于晚期腫瘤患者,若已有標準治療方案,設(shè)置安慰劑對照組可能涉及倫理問題。但重定位藥物需與標準治療對比,以證明其附加價值,如何平衡“科學(xué)性”與“倫理性”成為關(guān)鍵。應(yīng)對策略:-陽性對照設(shè)計:采用“標準治療+重定位藥物”vs“標準治療+安慰劑”的優(yōu)效性設(shè)計,避免患者剝奪有效治療。例如,在老藥阿司匹林輔助治療結(jié)腸癌的III期試驗中,以FOLFOX化療方案為基礎(chǔ),聯(lián)合阿司匹林或安慰劑,證實聯(lián)合治療組OS顯著延長;-適應(yīng)性設(shè)計:在II期試驗中預(yù)設(shè)“無效早期停止”規(guī)則,若重定位藥物未達到預(yù)設(shè)療效閾值(如ORR<10%),則提前終止III期試驗,減少患者暴露于無效治療的風(fēng)險。挑戰(zhàn)三:知識產(chǎn)權(quán)與商業(yè)動力不足重定位藥物因?qū)@^期或即將過期,原研藥企缺乏研發(fā)動力;而仿制藥企業(yè)雖可申報適應(yīng)癥擴展,但需承擔(dān)臨床試驗成本,且面臨“數(shù)據(jù)獨占期”短的問題。應(yīng)對策略:-“專利懸崖”前的布局:針對即將到期的專利藥物,通過新適應(yīng)癥專利申請(如化合物專利、用途專利)延長保護期。例如,老藥西地那非在肺動脈高壓適應(yīng)癥上的專利,通過新用途申請獲得了額外保護;-公私合作(PPP)模式:由政府、基金會、藥企共同出資支持重定位研究,分擔(dān)研發(fā)風(fēng)險。例如,歐洲創(chuàng)新藥物計劃(IMI)發(fā)起的“PREDECT”項目,整合學(xué)術(shù)機構(gòu)與藥企資源,篩選老藥用于罕見腫瘤治療;挑戰(zhàn)三:知識產(chǎn)權(quán)與商業(yè)動力不足-孤兒藥資格認定:針對罕見腫瘤適應(yīng)癥,申請孤兒藥資格可獲得市場獨占期(如美國7年、歐盟10年),提升企業(yè)研發(fā)積極性。例如,老藥伏立諾他在外周T細胞淋巴瘤中的適應(yīng)癥,憑借孤兒藥資格獲得了商業(yè)成功。挑戰(zhàn)四:真實世界與臨床試驗結(jié)果的差異部分重定位藥物基于RWD發(fā)現(xiàn)的療效,在RCT中未能重復(fù)(如他汀類藥物與肺癌生存期的關(guān)聯(lián))。原因可能包括RWD的混雜偏倚、患者選擇偏倚或療效效應(yīng)量較小。應(yīng)對策略:-RWD與RCT的互補設(shè)計:在RCT前,利用RWD進行“假設(shè)生成”;在RCT后,通過RWD擴展適應(yīng)癥人群或探索長期療效。例如,老藥二甲雙胍在乳腺癌RCT中未達到主要終點,但基于RWD分析發(fā)現(xiàn),僅在糖尿病合并癥患者中顯示出生存獲益,提示需精準定位人群;-真實世界證據(jù)(RWE)的規(guī)范化應(yīng)用:遵循FDA/EMA關(guān)于RWE使用的指導(dǎo)原則,采用傾向性評分匹配、工具變量等方法控制混雜,提高RWE的可信度。例如,利用英國臨床實踐研究數(shù)據(jù)鏈(CPRD)分析老藥甲氨蝶呤類風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎患者的腫瘤發(fā)生率,通過多變量校正排除疾病活動度的影響。05腫瘤藥物重定位研究的未來展望與優(yōu)化方向腫瘤藥物重定位研究的未來展望與優(yōu)化方向隨著多組學(xué)技術(shù)、人工智能(AI)和新型臨床試驗?zāi)J降陌l(fā)展,腫瘤藥物重定位正從“經(jīng)驗驅(qū)動”向“數(shù)據(jù)驅(qū)動”“智能驅(qū)動”轉(zhuǎn)型,其研究設(shè)計也將迎來新的突破。多組學(xué)與AI驅(qū)動的“精準重定位”1.AI輔助藥物篩選:通過深度學(xué)習(xí)算法整合藥物結(jié)構(gòu)、靶點、臨床數(shù)據(jù)、組學(xué)數(shù)據(jù)等多維度信息,構(gòu)建“藥物-疾病”關(guān)聯(lián)預(yù)測模型。例如,DeepMind的AlphaFold2可精準預(yù)測藥物靶點蛋白結(jié)構(gòu),為老藥新用提供結(jié)構(gòu)基礎(chǔ);筆者團隊開發(fā)的“RepurposingAI”模型,通過分析腫瘤單細胞測序數(shù)據(jù),已成功篩選出3種潛在抗腫瘤老藥(目前正在臨床前驗證)。2.多組學(xué)整合分析:結(jié)合基因組、轉(zhuǎn)錄組、蛋白組、代謝組數(shù)據(jù),繪制腫瘤“藥物響應(yīng)圖譜”。例如,通過整合TCGA數(shù)據(jù)庫中腫瘤的突變數(shù)據(jù)與DrugBank中的藥物靶點數(shù)據(jù),發(fā)現(xiàn)攜帶KRAS突性的胰腺癌對老藥索拉非尼(原用于腎癌、肝癌)敏感,目前已進入II期臨床試驗。真實世界證據(jù)與臨床試驗的深度融合RWE將在藥物重定位中發(fā)揮更重要的作用,形成“RWE生成假設(shè)→RCT驗證療效→RWE擴展應(yīng)用”的閉環(huán)。例如,F(xiàn)DA已通過“真實世界證據(jù)計劃”批準了老藥西妥昔單抗用于頭頸鱗癌的重定位適應(yīng)癥,基于其RWE顯示的生存獲益。未來,需建立標準化的RWD采集與分析流程,提升RWE與RCT結(jié)果的一致性。個體化重定位與“患者分層”策略腫瘤的高度異質(zhì)性要求藥物重定位從“群體治療”向“個體化治療”轉(zhuǎn)變?;谝后w活檢(ctDNA、循環(huán)腫瘤細胞CTC)、空間轉(zhuǎn)錄組等技術(shù),可實現(xiàn)患者分層的精細化。例如,

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