创新引擎:医学研究

VP&S的研究人员正在改写科学研究的进程，致力于加快发现的进程，帮助癌症、阿尔茨海默病、糖尿病和其他疑难病症的患者。

在癌症方面，化学系统生物学Clyde和Helen Wu教授和系统生物学系主任Andrea Califano博士决定彻底改变癌症治疗理论。追求个性化肿瘤学的第一波研究聚焦于嵌入在单个肿瘤中的线索。解码特定癌症患者DNA中出错的核酸，或者按照这样的思路，确定针对特定突变的治疗方法。

卡利法诺博士说，这是一个很好的理论，但在绝大多数癌症屈服于这种方法之前，研究人员还有很多工作要做。他说:“可能只有25%的患者有可以被定义为可采取行动的突变。”

十多年来，卡利法诺博士一直倡导一种可以被认为是绕过癌症突变的“末路”，而是专注于识别和阻断正常蛋白质网络(被称为主调控蛋白)，这些蛋白质被紊乱的DNA劫持，以刺激肿瘤形成和维持肿瘤生长。阻止这些蛋白质发出的代表癌症突变的信号，癌症本身就会嘎然而止。

今年2月，纽约州卫生部(New York State Health Department)批准了两项基于卡利法诺博士工作的临床试验。这种检测以DarwinOncoTarget和darwinoncotreat的名称上市，由位于曼哈顿的生物技术公司DarwinHealth开发，该公司于2015年与卡利法诺博士共同创立。肿瘤医生和研究人员可以通过病理和细胞生物学系的个性化基因组医学实验室获得这种检测。DarwinOncoTarget可以识别个体肿瘤中所有表现异常的蛋白质，以及fda批准的或正在研究的药物已经存在的蛋白质。DarwinOncoTreat专注于负责启动和维持特定肿瘤的主调控蛋白的整个补体，以预测通过干扰这些蛋白质，最有可能使患者受益的药物。

“我们的测试在每个样本中发现了5到20个具有药理作用的靶点，”卡利法诺博士说。他指出，这些测试包括所有fda批准的化合物，而不仅仅是用于治疗癌症的化合物。肿瘤学家可以根据毒性、文献知识和他们使用这些药物的经验来决定如何进行治疗。”

哥伦比亚大学知识产权和技术转让高级副总裁、哥伦比亚科技创投公司执行董事奥林•赫斯科维茨说，像DarwinHealth这样的初创公司已经成为越来越常见的工具，加速VP&S实验室中设想的创新治疗方法进入临床应用。今年，大学的研究实验室产生了400多项发明，产生了200多项专利申请。在今年发放给商业合作伙伴的100多个许可证中，有20多个是写给哥伦比亚大学师生创办的初创公司的。

其中，代表VP&S的代表团尤为突出。赫斯科维茨说:“越来越多的最具变革意义的治疗方法、诊断方法和最有可能拯救和改善患者生命的设备都是通过大学研究实验室的初创公司推出的。”VP&S研究人员具有令人难以置信的创新性，他们希望看到自己的发明对世界产生影响，因此毫不奇怪，许多人开始创业，并与风险资本投资者合作，以确保这一切尽可能快、有效地发生。”

以Ceracuity的故事为例，该公司于2015年由陶博阿尔茨海默病和衰老大脑研究所副主任、病理学与细胞生物学教授卡伦·达夫博士共同创立。Ceracuity总部位于纽约市，该公司获得了Duff博士和病理学与细胞生物学助理教授Wai Haung Yu博士开发的一组小分子的许可，用于刺激自噬——健康大脑快速有效清除异常有毒蛋白质的过程——作为治疗阿尔茨海默症、帕金森症和与牛皮病相关的额叶颞叶变性的一种方法。“把它想象成一辆垃圾车，”达夫博士说，“把可回收的垃圾运走。我们想要提高垃圾车的效率。”

吉米·卡特总统在1980年签署了Bayh-Dole法案，为调查人员及其学术机构获得联邦资助的研究企业的发明专利和许可打开了大门。当达夫博士在90年代初前往美国担任她的第一个学术职位时，大学开始采取更积极主动的方法，对教师进行知识产权教育，并为专利申请提供便利，但学术界被期望保持自己的专业领域。“当我第一次开始研究神经退行性疾病时，”达夫博士说，“在实验室研究和治疗开发之间有严格的界限。”然而，在过去的十年中，学术界和工业界的文化转变融合在一起，刺激了学术界、制药公司和生物技术初创公司之间日益活跃的跨界。达夫博士说，即便如此，一名学者能够成立自己的公司，并见证自己的知识产权从实验室到FDA批准的过程，这种情况仍然相对罕见。“这是一个巨大的格局变化。”

Duff博士在加入哥伦比亚大学之前曾积极参与转基因小鼠模型的商业化，他将Ceracuity的推出归功于Lawrence C. Kolb教授兼精神病学系主任Jeffrey Lieberman医学博士的一次偶然介绍。一群投资者决定利用他们的商业经验来终结阿尔茨海默症，他们找到了利伯曼博士，希望能接触到研究可能与之相关的教员。利伯曼博士也是纽约州立精神病学研究所(New York State Psychiatric Institute)的主任。达夫博士参加了利伯曼博士组织的圆桌讨论，并介绍了她实验室的工作概况。她说:“制药公司的行动不够迅速，这让很多人感到沮丧。”“正确的药物和正确的商业模式可以让人们更快地获得药物，这是一个开放和需要。”

活动结束后，达夫立即回复了投资者发来的电子邮件，询问她对阿尔茨海默症疗法的看法。“我只是在寻找一个捐赠者，”她谈到最终的通信时说道。“很明显，他们想要一种公司形式。”达夫博士和余博士决定一起探索这一前景，哥伦比亚科技创投公司的工作人员协助他们与投资者进行谈判。“我们为这些小分子申请了专利，Ceracuity给它们颁发了许可证，我们的合作就从那时开始了，”Duff博士说。他现在的头衔包括Ceracuity的联合创始人、科学顾问委员会主席和董事会成员。Ceracuity在今年6月完成了第二轮种子融资。

应用治疗公司于2018年2月启动了第一阶段临床试验，基于Samuel Bard教授和医学系主任Donald Landry博士领导的团队的研究，该公司在糖尿病治疗的商业化轨道上稍微前进了一步。Landry博士还是Tonix Pharmaceuticals的创始人和董事会成员，持有一系列小型化合物的超过34项专利，并与CTV团队保持着长期的关系。当哥伦比亚大学博士研究生、生物技术顾问肖莎娜·申德尔曼(Shoshana Shendelman)找到哥伦比亚大学，为她的客户寻找许可机会时，CTV团队加入了兰德里博士的一种化合物专利，该化合物可阻断醛糖还原酶，该酶与一系列疾病过程有关，包括糖尿病视网膜病变和心肌病。

“我发现这项技术对生物技术来说是一个非常有吸引力的机会，”Shendelman博士说，她决定自己授权这项技术，并成立了应用治疗公司，把Landry博士的研究成果带到临床。

兰德里博士将自己进入商业化世界的经历追溯到他在催化抗体方面的工作，当时他开发了第一种人工酶来降解可卡因，作为治疗过量和上瘾的药物。在VP&S的头10年里，兰德里博士雇佣化学家为可卡因研究和其他项目生产必要的小分子，然后必须对这些人进行再培训，让他们处理更多的生物应用，以留住他们。为了让化学家保持化学家的身份，兰德里博士找到了默克公司，以100万美元的价格向该公司提供了许可其团队开发的小分子的第一选择，有机化学合作中心(OCCC)由此成立。该中心刺激了整个大学的研究人员在小分子开发方面的大幅增加，因为CTV向OCCC展示了哥伦比亚大学研究人员发现的每个新蛋白质或途径，以评估其药物开发的潜力。

这一创新项目为应用治疗学带来了核心的知识产权，这是该项目的首席化学家安德鲁·瓦斯穆(Andrew Wasmuth)和兰德里博士在OCCC的其他同事的胜利。兰德里医生说:“目前没有治愈糖尿病的方法，患有糖尿病并发症的患者通常生活质量要低得多。”“开发任何可以中断糖尿病心肌病和视网膜病等并发症的病理生理学的治疗方法，都将在生存率和生活质量方面彻底改变这种疾病的自然史。”

为了确保所有哥伦比亚大学的教师和学生都拥有他们需要的工具，将他们的发现转化为现实世界的产品，CTV运行或帮助运行一个由五个实验室到市场加速器组成的网络，每个加速器都针对特定的行业。其中三个致力于生物医学创新，包括转化治疗资源(TRx)。TRx由Irving Institute of Clinical and Translational Research, Columbia Technology Ventures, medical center的临床试验办公室，以及Herbert Irving Comprehensive Cancer center合作成立，由Irving Institute的主任Muredach Reilly, MBBCh建立，以利用Columbia在靶点发现方面的熟练程度，推动实验室在商业化道路上的新疗法。

在2016年被哥伦比亚大学录取之前，赖利就已经开始设想TRx了。他说:“哥伦比亚大学有令人难以置信的基础科学、临床专业知识和发现，还有许多在基础和临床研究领域的教师朝着商业化、许可和治疗项目迈进的个人例子。但没有一个系统的项目将所有的服务和活动汇集在一起，来指导研究人员从蛋白质、基因或靶点的发现到商业化。”

通常被称为“死亡之谷”，从发现到商业化的这段时间对于药物开发来说可能特别令人生畏，跨越数年，往往花费巨大。赖利博士说:“我们非常专注于整合一个项目，帮助研究人员成功地通过这个过程。”“我们整合了一组核心实验室，用于筛选、有机化学、小分子开发、动物实验室实验验证——一个研究者从更科学的领域进入商业化科学所需要的一切。”

TRx联合主任Akiva Mintz医学博士说，VP&S对支持和促进商业化的承诺是他在2017年7月加入该学院的热情所在，他是放射学教授和放射学翻译成像副主任，他来到哥伦比亚大学时拥有多项专利和早期药物开发经验。他说:“我在之前的机构和公司面临的挑战之一是，在令人兴奋的发现和转化为死亡之谷的临床之间。”“你可能有一个非常好的想法，但它却无处可去，因为在发现方面具有专业知识的人不一定了解FDA所要求的程序步骤。哥伦比亚大学的环境是特别的，因为在如此多不同领域的深度专业知识和领导力，使该大学能够吸引与研究人员合作，将想法转化为治疗方法的最佳合作伙伴。”

调查人员通常会先参加TRx训练营，该训练营每年冬天举行，为期八周，有嘉宾讲座，内容包括确定目标客户、与FDA合作以及向潜在投资者推销等。新兵训练营的校友有资格申请TRx试点奖，该奖项包括一笔高达7.5万美元的赠款和一个量身定制的指导团队，其参与者是根据在商业、风险投资、FDA申请流程或其他商业化方面的经验选择的。2017年的获奖者包括开发抑制食欲、治疗癌症和阻止特定类型精神分裂症进展的化合物的团队。

“这不仅仅是‘给你一个电话号码’，”明茨博士说，“而是要在旅途中陪伴他们，确保他们完成工作，找到合适的伙伴。”

Gordana Vunjak-Novakovic博士，大学教授，米卡提生物医学工程基金会教授，干细胞和组织工程实验室主任，在过去的五年里成立了四家公司，所有的研究成果都基于她的实验室，位于CUIMC校园。她说:“CTV提供了非常合格的帮助。”“他们支持知识产权的备案和保护，并多次帮助那些擅长提交FDA申请的人获得免费建议。”她说，对于科学研究人员来说，专利申请的世界也可能是用一种外语进行的，这使得CTV的法律团队成为特别宝贵的资源。“你知道你的创新是什么，但从律师那里得到的是一份完全无法理解的文件，”武尼亚克-诺瓦科维奇博士说。“我绝对肯定，如果我们孤军奋战，我们永远不会取得这些成功。”

为了培养商业化过程的意识，Vunjak-Novakovic博士邀请博士后、研究生和她的研究伙伴参加TRx新兵训练营和哥伦比亚生物医学加速器。2017年，她和医学教授琳恩·约翰逊(Lynne Johnson)因一种浸渍绷带，促进褥疮和糖尿病溃疡的愈合，获得了TRx试点奖。她说:“TRx基金正在资助证明该技术可行的关键实验。”

Vunjak-Novakovic博士将她的团队的无数专利和商业冒险视为VP&S社区创新和解决问题文化的延伸，以及她自己的开放政策，欢迎寻求解决方案的临床医生。她的实验室正在进行的最大项目之一是生物工程功能肺，以弥补可供移植的器官短缺。她说:“这始于一位心胸外科医生的来访，他给我们带来了一个他六年前一直在与之斗争的问题，现在我们正在进行临床试验的路上。”在其他情况下，学院的临床医生会避免团队在错误的方法上浪费时间。“你需要未来技术的最终用户阻止你做一些无关紧要的事情，”Vunjak-Novakovic博士说。“他们还帮助我们以一种最适用的方式指导研究，允许在临床中无缝应用。”

生物物理学家大卫·布伦纳博士是哥伦比亚大学放射学研究中心的主任。2012年，他的一位朋友在家乡英格兰利物浦的例行髋关节置换手术后死于手术部位感染，之后他开始研究如何更好地杀死耐药细菌。自20世纪40年代抗生素问世以来，这类死亡人数一直在上升，因为耐药细菌的出现速度超过了新抗生素的发展速度。在未来几十年里，与耐药细菌相关的死亡人数甚至有可能超过癌症死亡人数。布伦纳博士说:科学家们早就知道，波长为200到400纳米的紫外线能有效地杀死所有的细菌，包括耐药性和药敏性细菌。这就是为什么医院用紫外线灯给手术室消毒。但是因为紫外线也会损害人体细胞——导致皮肤癌和白内障——这些紫外线只能在没有人在场的情况下用来给无生命的物体消毒。“即使你把房间彻底打扫干净，”布伦纳博士说，“只要有人进来，他们就会把虫子带进来，不管他们怎么擦洗。”

在CUIMC顾问委员会成员林恩·肖斯塔克(Lynn Shostack)的慷慨资助下，布伦纳博士和他的同事们利用基本的物理学思想，开始测试一种名为“远紫外线”(far- uvc，波长在200-220纳米范围内)的紫外线是否可以安全地杀死细菌和病毒。他们选择这些波长是因为它们会很快被任何生物材料吸收，所以它们甚至不能穿透皮肤的死细胞层，也不能到达或破坏皮肤或眼睛中的关键细胞。但空气中的细菌和病毒要小得多，目前uvc光可以穿透并杀死这些微生物。布伦纳博士说:“远uvc光的两大优势是，它不会伤害人类，也不关心耐药性，因为它杀死细菌和病毒的方式与药物不同。”

布伦纳博士知道任何最终的设备都需要获得FDA的批准，所以很早就与哥伦比亚科技风险投资公司的团队进行了接洽，并从一家私人基金会和哥伦比亚-库尔特转化研究伙伴关系(Columbia- coulter Translational Research Partnership)获得了资金。潜在的企业家可以在该伙伴关系中推销他们的开发资金想法。布伦纳博士说:“原则上，远uvc光既有效又安全，但我们需要用尽可能多的方式来证明这一点。”在《公共科学图书馆·综合》和《辐射研究》杂志上的一系列论文中，他和他的同事详细阐述了他们的发现，表明远uvc光在手术过程中有效地杀死了耐药细菌，而不伤害患者。

最近，在《科学报告》杂志上发表的一篇论文中，该团队扩展了他们的视野，表明远uvc灯可以有效地杀死空气中的微生物，如流感。这可能使公共场所——机场、飞机、医疗办公室、学校，甚至是食品准备设施——都可以安装头顶上的远uvc灯。布伦纳博士说:“我们希望安全地杀死空气中的微生物，如流感、结核病和麻疹，同时当然不伤害构成人类微生物群的有益细菌。”

尽管所有教员都能从他们的知识产权中获得一定比例的授权费，而且许多教员都在各自创业公司的科学顾问委员会任职，但哥伦比亚大学有严格的政策，以防止教员研究人员可能出现的利益冲突，包括禁止教员在创业公司担任高管职位。Brenner博士专注于远uvc科学和技术发展，并很高兴将创业方面的故事交给哥伦比亚科技风险团队;通过团队的努力，布伦纳博士和同事们获得了该技术的首个美国专利。

Vunjak-Novakovic博士说，从她的角度来看，保留科学创新者和创业发展之间鸿沟的政策既能促进就业机会的创造，也能促进由此产生的公司的长期成功。她的前博士后同事Nina Tandon博士和Sarindr Bhumiritana博士现在分别担任位于布鲁克林的Epibone公司的首席执行官和首席科学官，该公司由三人与牙科医学院临床颅面外科George Guttmann教授和口腔颌面外科主任Sidney Eisig博士共同创立。她说:“毁掉公司的最好方法就是自己经营。”“这就像不让你的孩子离开家。你必须找到有能力的人在那里工作，让他们做好自己的工作。”

Vunjak-Novakovic博士说，对于那些想要改变普通人生活的科学家来说，商业化带来了前所未有的机会。她说:“我从事生物医学工程的原因是想看看工程学能为医学做些什么。”“最终目标是将科学从实验室转化为临床。”

本文发表于2018年VP&S年度报告。完整的问题是可作为PDF在这里．