癌症生物標記的空中樓閣

癌症生物標記的空中樓閣
知識通訊評論第102期

生物標記來預測癌症，讓人摸不清頭緒

想由血液樣本早期偵測出癌症的想法，在實際臨床實驗上卻困難重重，經過實驗方法的分歧，統計意義的解讀以及商業市場的紛爭，現在生物標記這個方向的發展不但受挫，甚至懷疑是否有生物標記。

今年三月初，網路上出現兩篇長達十九頁的研究，內容讓關心癌症發展的人心灰意冷。這兩篇研究在探討在血液中出現的生物分子（一般稱作生物標記），是否能夠用來儘早偵測出卵巢癌，這種癌症通常被發現之時，卵巢早就毀了，並且癌細胞已經侵襲到身體其他部位。

美國國家癌症研究中心 (NCI) 的早期偵測研究網路 (EDRN) 負責統籌的研究小組，蒐羅了35種在先前的研究中，看起來頗有搞頭的蛋白質生物標記，一共分成5組進行實驗。他們進行嚴謹的測試，過濾了超過一千名婦女的血液樣本，試圖找出是否有任何生物標記，比起已經使用幾乎達30年，但是有其缺點的生物標記 CA-125 ，更能夠讓婦女發現早期的卵巢癌。結果令人失望， CA-125 依然是「一堆爛蘋果裡比較不爛的」，新的生物標記候選者表現全都不如預期。

另一項由美國耶魯大學癌症生物學家摩爾 (Gil Mor) 進行的研究，結果也好不到哪裡去。摩爾用的六種蛋白質進行檢測，結果在一年內被診斷罹患卵巢癌的婦女中，只找出了其中34%；相較之下， CA-125 卻能偵測到其中63%的婦女。而且這項研究還有爭議，它所依據的其中一篇主要研究論文，被其他科學家批評，疑似使用統計運算不當，在後續研究證明確有其事之前，過度樂觀地判定這項檢驗法有助於婦女。

然而從耶魯大學取得使用這項檢測法執照的「實驗室公司」 (LabCorp) ，卻在2008年以「確保卵巢」 (OvaSure) 之名，將這項檢測服務售予病患，長達4個月之久；直到美國食品暨藥物管制局 (FDA) 介入，該公司才讓這項服務下市。

許多癌症生物標記都是像這樣，咻地一聲跑出來，然後根本沒辦法有臨床應用。至於那些臨床上有在使用的，包括專門針對攝護腺癌的抗原 (PSA) ，偵測乳癌的乳房Ｘ光片，以及前面提到的 CA-125，不但無法偵測到所有種類的癌症，有時候還會「偵測」到實際上並不存在的癌細胞。

基因體學、蛋白質體學等類科技，也曾試著要找出比起針對單一種類癌症的檢體，更為具有全面性的聯合生物標記，但從來沒有成功過。利用這些科技的研究者，發表了數以千計的相關論文，聲稱可以及早偵測到早期癌症，導引病患療程，並且監控其復發狀況，但實際上只有一小部分的檢測法有在臨床上使用，而且沒一樣可以做到早期偵測，這是臨床上最大的挑戰。 NCI 的生物統計學家麥克珊 (Lisa McShane) 認為，這幾十年來的生物標記研究做得糟透了，光是單一標記都搞不定了，現在還想嘗試多重標記，結果就是各種我們做實驗的壞習性反撲回來。

電子顯微鏡下之癌細胞

EDRN 這項目前為止，規模最大、最有系統進行驗證的生物標記研究，就將這些「壞習性」攤在陽光下。幾個月前，美國杜克大學才剛做出一項立場明確的決定，暫停在臨床試驗中，使用一種以基因體學為基礎，設計用來導引乳癌病患化療方向的生物標記組。有些科學家對杜克大學研究小組的資料分析提出質疑，在發現領導研究工作的遺傳學家波提 (Anil Potti) 履歷不實之後，臨床試驗就宣告暫停。

美國國家研究院轄下的醫學研究院 (IOM) ，2010年9月組成一個委員會，探討這些依據「什麼什麼學」的科技，所發展出來的試驗法，為何在臨床上總是行不通。美國密西根大學乳癌研究員海伊斯 (Dan Hayes) ，在去年年底委員會第一次會議中，就這麼問道：「到底是這些玩意就是行不通呢，還是因為我們用來測試的科學有問題？」

要回答這個問題，現在還言之過早。這個研究領域不但很年輕，而且面臨許多挑戰。許多癌症生物學家有感於他們的研究工作，可能會得到臨床應用的機會，紛紛投入這個研究領域，但他們有時欠缺相關的專長或資源。加拿大多倫多大學臨床生化學家迪亞曼迪斯 (Eleftherios Diamandis) 表示，許多菜鳥入了行，根本不知道問題比表面上要來得複雜。

EDRN的這份研究報告很清楚地指出，雖然大多數專家都認為，臨床診斷前採集試驗樣本，以供偵測早期癌症所用的生物標記，應該要予以驗證，但事實上很少有人這麼做，而且沒有卵巢癌的生物標記通過了驗證。麥克珊在同一場會議中表示，相關科技的光環，以及大量「什麼什麼學」的資料，有時似乎讓研究者忘卻了基礎科學原理。摩爾也認為該領域面臨許多問題，讓生物標記能夠通過謹慎規劃的設計與驗證，是他嘗試要做的工作。

美國北卡羅萊納州癌症流行病學家藍索荷夫 (David Ransohoff) 表示，當初這個領域說得天花亂墜的，但是經過十幾年的重點經營之後，卻拿不出什麼成果，現在該是大家冷靜一下，看看哪裡出問題的時候了。

有所作為

摩爾

摩爾一開始是在以色列希伯來大學接受臨床醫師的訓練，但是他在腫瘤科最後幾年的住院醫師生涯，發生了一件事，讓他不得不轉換跑道。有個罹患卵巢癌的年輕女子前來求診，這種病每年會害死大約14萬名婦女。腫瘤科的治療團隊移除掉她的卵巢，讓她做了好幾輪化療；病況看似有好轉，但是一年半後她又回診，全身長滿腫瘤，很快就去世了。摩爾說，這個女生才29歲，年輕貌美，還是個醫科生，但他始終不明白她到底怎麼了。化療對她一點幫助也沒有。

摩爾決定離開醫界，轉往研究工作。他覺得醫學沒辦法救這個女孩，但研究成果有朝一日或許可以。他在以色列魏茲曼科學研究院，獲得研究卵巢癌的博士學位，然後1997年到耶魯大學服務。他著手進行一個叫做「發現療法」的計畫，其目標是加速臨床可用的癌症研究。研究小組開始收集許多血液與組織樣本，其中有些是來自耶魯大學的臨床診所，家族病史中有人罹患卵巢癌的高風險群。

摩爾說當初大家都很興奮，覺得很快就能找到專門針對癌症的蛋白質。

2003年，當時在耶魯的一位遺傳學家渥德 (David Ward) ，詢問摩爾是否可以用他手上的樣本，尋找早期卵巢癌的生物標記。渥德是一家名叫「分子舞台」公司的創辦人之一，這間公司發展出一套「高產能」的技法，利用一列列的抗體，可以量化血液中的多重蛋白質。摩爾先前從未涉及生物標記研究，但是對於這項科技在臨床上的潛力很感興趣，所以就簽約合作。

渥德瀏覽了與卵巢癌生長跟惡性腫瘤有關的蛋白質研究文獻，找出了169種候選者。渥德的公司運用其蛋白質量化技法，將摩爾的組織血液樣本分成兩大類：一類是來自耶魯的高風險群診所，新近診斷出有卵巢癌的婦女，另一類則是來醫院進行一般婦科檢查的人。再加上額外的癌症病患樣本後，他們挑出四種蛋白質來進行試驗。

渥德

摩爾研發出一種算法，根據這四種蛋白質的濃度，可自動檢測出是否罹患癌症。研究小組用這套算法，對另一組新的血液樣本進行試驗，得到驚人的結果：試驗的敏感度（可正確偵測罹患卵巢癌的比率）與特異度（不會將健康的人誤診為罹患卵巢癌的比率），都達到百分之九十五。對同樣一批樣本， CA-125 的特異度雖然也達95%，但敏感度卻只有70~80%之間。研究結果於2005年5月，發表於《美國國家科學院學報》，渥德掛名為作者之一。

在論文發表之前，渥德協助耶魯大學合作研究辦公室，為這套檢驗法準備申請專利。當時有很多公司表達要為這套檢驗法取得授權的意願，最後由「實驗室公司」與另一家「毫孔公司」 (Millipore) 取得執照。（不過摩爾說，他跟其他共同發明者由此獲得的權利費「並不多」）

這套檢驗法的結果卓著，也引起了 EDRN 研究員注意。在那個時候，大多數用來偵測卵巢癌的生物標記，只能夠辨別出經診斷罹患癌症的病人，但實際上卻希望能夠在癌症剛剛萌發，症狀浮現之前，就要能夠偵測得到。這個領域真正需要的，是可以在看似健康的婦女血液樣本裡，找出那些日後會被診斷出罹患卵巢癌的婦女的生物標記。然而要取得經年累月，不斷追蹤的大量婦女血液樣本，實在是難上加難。

測出問題

假檢測之名，行收集資料之實

EDRN 還是在 NCI 贊助進行的癌症篩檢試驗裡，找到了他們需要的樣本。這項「攝護腺癌、肺癌、大腸癌與卵巢癌 (PLCO) 篩檢試驗，在1992年到2001年間，有規律地收集了155,000人的血液樣本，並進行癌症篩檢。到了2006年6月，有118名婦女罹患卵巢癌或相關癌症，因此EDRN 的研究員現在可以利用這些資料，評估出最具潛力，能夠及早偵測出癌症的生物標記。擔任 EDRN 協調員，任職於弗雷德哈欽森癌症研究中心 (FHCRC) 的生物統計學家范恩 (Ziding Feng) ，前往拜訪摩爾，討論是否能將他的4種蛋白質檢驗法納入研究當中。

「現在該是大家冷靜一下，看看哪裡出問題的時候了。」

范恩

摩爾當時已經開始著手修改檢驗法。他手上有更多病人樣本，因此想要加入更多生物標記，好讓檢驗法能夠更敏銳地偵測癌症。摩爾讓范恩看他是怎麼分析他手頭上最近的資料，但是范恩覺得有點頭痛，摩爾就讓他自己來。摩爾說他統計並非他的研究領域，他平常並不做統計數據。他們就把六種蛋白質的檢測組，加進 EDRN 的驗證研究裡。

范恩跟另一位 FHCRC 的統計學家隆頓 (Gary Longton) ，研發出他們自己的檢測算法，發現摩爾的檢測法，敏感度達95%，特異度更高達99%。但是他們另外計算了摩爾檢測法的正預測值 (PPV) ，這是檢測出罹患疾病，事實上也確實如此的病人比例。正預測值愈高，代表愈少人會被誤診，這對於篩檢健康的人們極為重要。范恩跟隆頓算出的正預測值，只有6.5%，低到沒辦法拿來做篩檢；但是摩爾另外估算的正預測值，卻高達99.3%。兩個數值差距太大，起因在於他們計算數據，加以乘數的方式不同：范恩與摩爾的算法遵循傳統，用的是停經婦女的患病率，摩爾卻僅取研究母群的患病率，兩者分別是0.04%與46%，相差甚遠。

麥克珊

摩爾說他之所以只取樣自研究母體，是因為這項檢測是用於高危險群，要把檢測拿去臨床用的話，就要根據研究母體來計算。他並指出其他研究也是這樣計算正預測值的。但是麥克珊跟其他的統計學家一樣，無法認同摩爾的邏輯，認為這是一種普遍的錯誤，她見得多了，但這還是錯得離譜。即使是因為家族病史或是腫瘤抑制基因突變，而每年接受篩檢的高危險群婦女，患病率也只有0.5%左右，遠低於摩爾研究母體的46%。這場關於正確使用統計數據的論戰，把癌症生物標記研究領域搞得七葷八素的。麥克珊說，這種情況就是不是統計學家的人，覺得統計學家太死板，對於無甚緊要的事情斤斤計較。

摩爾準備要發表最新研究成果了。范恩跟隆頓讀了證明過程，發現正預測值還是99.3%，便要求摩爾改成他們算出來的6.5%，順便訂正幾處表格上打錯的數據。范恩說摩爾當時有同意，所以他們就放他一馬，但結果是摩爾會錯了意，以為范恩同意採用高的正預測值，每個人都認同最終手稿。

論文在2008年2月發表於《臨床癌症研究》。范恩看到那個正預測值，整張臉都綠了。他馬上打電話給摩爾，告訴他早就說過那些數據是錯的。范恩也接洽《臨床癌症研究》，期刊編輯要求摩爾傳一份修正稿，改掉正預測值跟其他打錯的數據。摩爾後來在附註裡補上了那個低的正預測值，另外還寫了一段修正聲明。

幾個星期後，范恩收到同事的電子郵件，告訴他一則討厭的消息：「實驗室公司」準備公開提供這項檢測服務，而且「可望在年底前實施」。范恩很震驚，他認為生物標記在供臨床使用前，應該要進一步接受驗證才對。2008年3月，范恩跟摩爾在華盛頓特區的一場會議中碰面，范恩當面跟摩爾說，不能這樣搞。「你得要等到 PLCO 驗證過了才行。你在做的是早期發現檢測，倘若驗證結果並不支持你先前所聲稱的結果，那你就犯了一個很明顯的錯。」摩爾說他不記得有這一段了，不過他說范恩的角色是來分析資料，可不是來對公司決策品頭論足的。

如今摩爾的說法是，如果讓他再準備發表這篇論文一次，他會把高低兩個正預測值都列進去。「實驗室公司」決定在檢測法通過更多驗證之前，就為婦女提供相關服務，他也開始懷疑這種做法是否正確。他說他認為臨床使用這種檢測法，也不失為一種進一步驗證的方法，因為要對大量病人進行試驗，耗費極大，因此非常困難；唯一能夠進行研究的方式，就是讓「實驗室公司」推廣提供檢測服務，弄來夠多的病人。摩爾指出像乳房Ｘ光片等許多檢測法，都是一邊提供給病人做輔助診斷之用，一邊收集研究資料；不過這是否是恰當的時機，摩爾自己也不知道。

劇烈反彈

金絲雀基金會

2008年6月，「實驗室公司」提供「確保卵巢」檢測服務，索價兩百二十到兩百四十美元之間。媒體報導說，這項檢測服務將提供給卵巢癌高危險群婦女，並引述摩爾的話：「我很高興有這項檢測，能幫助醫師在最早期的階段，偵測並治療卵巢癌。」病人之間口耳相傳，興奮不已，但很快就有叫大家小心謹慎的故事出現。有個曾經罹患卵巢癌的患者，第一天就衝去做檢測，結果顯示全無癌症跡象；一個星期後去做掃瞄，卻發現癌症復發，整個人都崩潰了。

在「實驗室公司」宣布後一週，美國婦癌學會發表一份聲明，表示「還需要做進一步研究，以驗證這項檢測的效力」。發表於《臨床癌症研究》的那篇論文，也在贊助早期癌症偵測研究工作的非營利組織「金絲雀基金會」科學家之間傳閱，他們發現還有其他問題值得擔心。基金會成員之一，在 FHCRC 擔任婦癌研究計畫主的娥班 (Nicole Urban) ，就發現檢測所用的一種蛋白質，其濃度對於壓力反應非常敏感，而那是每個有卵巢癌症狀，因此走進診所的婦女，非常可能會有的情緒；對此加以控制處理後，這種蛋白質就跟惡性腫瘤完全無關，所以一點用也沒有。

其他人則指出，論文所提到的高敏感度與高特異度，並沒有任何圖表和數據加以顯示；他們對於這項檢測聲稱「及早發現，及早治療，成功率高」的論調，也頗有微詞。同樣是金絲雀基金會成員，在 FHCRC 研究早期卵巢癌生物標記的麥金塔 (Martin McIntosh) 表示，研究裡有很多不確定性跟偏差，但是卻隱惡揚善，對注意事項隻字未提。金絲雀基金會的成員去函《臨床癌症研究》，陳述他們的意見。范恩也同意共同執筆第二封去函來批評論文，即使他自己還是那篇論文的共同作者。

這場紛爭鬧到了 FDA ，他們在2008年8月7日，去函「實驗室公司」，表示該檢驗「未經適當臨床驗證，可能對於公眾健康有害」。 FDA 在2008年9月29日，去函第二封信，聲明「實驗室公司」並沒有為這項檢測，從 FDA 取得必需的上市許可。「實驗室公司」在10月20日回覆 FDA ，反駁 FDA 的聲明，但同意讓「確保卵巢」服務下市。四天後服務下市，正好就在《臨床癌症研究》發表金絲雀基金會與范恩撰寫的兩封批判信，連同第三封來自疾病管制預防中心 (CDC) 的信函的隔一天。「毫孔公司」則繼續販售這種生物標記，但僅供研究所用，而不提供給病人。

摩爾對這三封信大感吃驚，他撰文回應，駁斥了其中某些批評，並表示任何跟檢測商業化有關的事情，都請去找「實驗室公司」討論。該公司的投資關係副總裁安德森 (Stephen Anderson) 表示，「確保卵巢」並不是拿來偵測癌症復發的，但有些病人卻這樣幹。他並且表示，該公司仍然認為「確保卵巢」檢測法與其他診斷技法結合之下，可為偵測卵巢癌提供寶貴的服務，相關檢驗仍在研發當中。該公司不會再進一步表示意見。

疑慮與教訓

麥金塔

從那之後，摩爾就致力於驗證他的檢測法。他跟渥德完成了一項研究，這次樣本數大得多，還包含了許多診斷出罹患最早期卵巢癌的婦女，結果依然是相當漂亮地，將病患從健康控制組中辨別出來。摩爾說他搞不懂 PLCO 的試驗結果，他希望進一步的分析，有助於解釋為何他的生物標記過不了關。他依然對其檢測法信心滿滿，認為這對高危險群很管用，而且每隔兩三個月定期檢測，也有助於監控復發情況。但是整件事情讓他不太想繼續鑽研生物標記了，他現在轉而研究癌症幹細胞去了。

其他人的說法有是相同，這套檢測法在 PLCO 試驗結果裡表現很差，讓人懷疑它甚至在高危險群裡都是否管用。麥金塔說這應該當作一種警鐘，整個研究領域都必須要面對。這當然也包括他自己在內，即使他服務的 FHCRC 所能找到最有前途的生物標記，都沒能改良 CA-125 的效力，實在是令人大失所望。

在2012年發表研究成果的 IOM 委員會，在吸取此次失敗的教訓，以及參考少數幾個成功的案例後，也許能找出一條前行之路。目前最迫切的需要，就是要用適當的樣本，在檢驗法供臨床使用之前，讓研究者得以驗證其生物標記。范恩說 EDRN 已經從尚未顯現症狀，以及罹癌各種階段的病患身上，收集了高品質的組織樣本，研究者可以申請進行生物標記驗證。

在這種檢測法變成家常便飯之前，誰都沒辦法排除這套搞法就是行不通的可能性。麥金塔說，人們談論早期偵測生物標記，好像這就是事實，我們只要把它們找出來便是；但實際上這種東西是否真的存在，都還是個必須要加以驗證的假設。