2016年5月19日，科研人员在中科院合肥物质科学研究院强磁场科学中心高通量、高内涵药物综合研究平台实验室内进行实验操作。该技术体系提供的精准治疗方案为提高恶性肿瘤治疗疗效和患者生活质量提供了可能。

 

 

2016年8月10日，上海正大基因科学研究院的技术人员在采集受检者的口腔黏膜脱落细胞，这是基因采样的常规方法之一。新华社发

 

21世纪是生命科学的世纪，医学发展是生命科学的核心与最终目标，谁掌握了精准医学的发展前沿，谁就掌握了未来社会的健康、科技、经济发展的制高点。伴随高通量基因测序技术和医学生物技术的迅猛发展、生命科学知识的日益积累、临床应用的不断探索，人类对生命有了崭新的认识

 

疾病预警——

 

发现人体的“疾病地雷”

 

精准医学就是根据患者的临床信息和人群队列信息、应用现代遗传技术、分子影像技术、生物信息技术，结合患者的生活环境和方式，实现精准的疾病分类及诊断，制定具有个性化的疾病预防和治疗方案。

 

精准医学并不是仅仅局限在科研院所、大学里的医学研究和医院里的疑难杂症临床治疗，也包括了对疾病的监测预警和对健康的持续管理。可以想象一下，被检测者提供几滴血液样本，科研人员就可以通过技术手段检测其疾病易感基因，标记出隐藏在人体内的“疾病地雷”，准确评估被检测者在肿瘤、心脑血管疾病、糖尿病、肝脏疾病、肾脏疾病等方面的患病风险，并根据检测结果制定适合不同人的健康管理和个性化体检方案，指导受检者采取有效降低患病风险的健康管理方式，从而做到延缓或避免疾病发生。甚至于，通过检验一滴血，就可以描绘出一个人的脸谱，并达到98%的相似度。未来，警察可以根据案发现场留下的一根头发，一些上皮组织，通过DNA（脱氧核糖核酸）检测刻画出罪犯从幼儿到少年、青年、中年乃至老年的脸谱。通过基因测序还可以进行无创产前检测，避免“唐氏儿”出生；找到肿瘤患者的基因靶点，实现精准用药等。

 

精准医学有着深刻的内涵，即把医疗的“关口前移”和“重心下移”：“关口前移”指的是重视对疾病的早诊早治和预警预测，“重心下移”指的是将工作重心下移到社区和基层、加强健康管理，这样就比医生一个一个诊治病人高效得多。这如同我们提倡“精准扶贫”、根据不同地区特点制定有针对性的扶贫措施一样，在医疗健康领域，也应通过大数据进行人群队列研究，针对不同人群特点采取不同疾病诊治和健康管理措施，提高整个人群的健康水平和医疗费用。

 

传统经验医学正遭遇“不确定性”技术瓶颈，造成医疗资源浪费和医疗效果不尽如人意。相比传统诊疗手段，精准医学具有精准性和便捷性，一方面通过基因测序可以找出疾病相关的突变基因，从而迅速确定对症药物，减少弯路，提高疗效，同时还能够在患者遗传背景的基础上降低药物副作用；另一方面，精准医学检测所需的组织样本较少，可以减少诊断过程中对患者身体的损伤。可以预见，精准医学技术的出现，将显著改善疾病、尤其是癌症患者的诊疗体验和诊疗效果。精准医学的最终目标是以最小化的医源性损害、最低化的医疗资源耗费去获得最大化的病患的效益，其发展前景不可限量。

 

精准治疗——

 

遗传缺陷将可以治愈

 

精准医学推动未来的医疗模式产生革命性变化。首先，疾病的诊断和分类将突破根据疾病表型分类的框架而进入分子分型阶段，不但实现了精准诊断，而且为实现疾病精准治疗奠定了基础；其次，精准医学为疾病治疗的药物选择与副作用控制提供了制定个体化策略的依据，使基因遗传相关疾病成为可控可治的疾病；再次，精准医学将疾病的预防提高到一个新的水平，除了家族高危人群预防以外，精准医学还能在散发性的高危群体中精准预测疾病进程，使疾病预测的窗口期提前，从而大幅提高疾病的预防效率。最后，精准医学还使人类的保健水平从疾病精准治疗为主向疾病精准预防为主过渡（比如筛选出吸烟引发肺癌、过度饮酒导致肝硬化和肝癌、HPV病毒感染导致宫颈癌的高风险人群），不断提高人们对健康期望的极限。

 

在精准医学深度发展的未来，可以预期诸如遗传缺陷将成为可以治愈的疾病，肿瘤也将成为可有效控制的疾病。比如，有越来越多的乳腺癌、肺癌、肠癌、黑色素瘤和白血病患者会在治疗中接受基因组检测，医生可根据每个人的基因组差异制定最佳治疗方案。比尔·埃尔德是美国一名医学院的学生，他患有G551D突发囊肿性纤维化疾病，这种病人在囊性纤维化患者中的比例只占4%，由于对症下药，埃尔德获得了救治。

 

而且，精准医学的发展还促进医学研究前沿技术的突破。首先，精准医学起步于基因测序技术的应用，但精准医学的发展却远远不限于基因测序，已经逐渐深入到DNA、RNA（核糖核酸）、蛋白质等各分子层面，涉及基因测序、分子影像、微观控制等多学科领域。其次，推进基因组学以及其他组学技术成熟应用的产业链日益完善。以基因组学为例，从上游的设备仪器和耗材供应至下游的测序服务和生物信息分析产业，一应俱全。基因测序行业的服务范围实现了面向科研机构、临床诊断、药企和个人等不同的终端用户。再次，精准医学的发展不但使个体化医疗进入了一个全新的实践阶段，还催生并重塑了新的健康管理产业格局。有研究报告称，2015年全球精准医学市场今后5年年增速预计为15%，是医药行业整体增速的3至4倍。

 

造福未来——

 

需解决两道现实难题

 

长远来看，精准医学使医学模式从被动的粗放型疾病治疗向主动的精准型疾病预防发生变革，人类能更从容地掌握自己的命运。精准医学必然成为全球大国为各自前途与发展竞相角逐的领域。不过，从当前的发展来看，精准医学在技术创新和社会层面仍然面临一些现实难题。

 

在技术创新层面，技术上的难题主要是基因组的测序技术、测序速度和经费。目前对一个人全基因组测序需要两周时间，费用需要约1000美元。费用和时间已经能让普通人承受得起。现在的基因组测序面临着另一个难题，即测序容易，分析基因组困难。因为要从一个人海量的基因组信息中找到与疾病相关的多种基因犹如大海捞针。技术问题可以逐步解决，能让基因组测序和分析又快又高效。由于精准医学发展将产生大量新生物医药产品和技术，需要在发展技术的同时，加强监管科学研究，使精准医学的研究成果能够及时，同时又符合伦理和相应法律法规的要求，尽早合理地惠及民生。

 

在社会层面，基因测序产生的大量个体生物学数据信息难以从技术上和伦理上共享，存在着入组病例标准、数据质控标准不同等方面的问题。《美国医学会杂志（JAMA）》最新发表的研究成果显示，只有30%的患者对在生物标记的基础上选择出来的使用药物治疗的多种复发癌症均有反应，即当前精准医学的靶向药物也面临着高研发费用和较高比例的无效性。另外，某些特殊疾病人群能否招募到足够的志愿者参与精准医学计划也是一个问题。美国国立卫生研究院曾在2000年启动过一项10万名儿童基因组测序的计划，想要追踪环境因素对儿童健康的影响，从而利用研究结果更好地研究和防治儿童疾病，但在全国大规模招募志愿者面临的困难和标准化数据采集的复杂化使得这一计划长期停滞不前。为此，美国国立卫生研究院不得不在2014年12月取消了这个项目。

 

（作者为中国工程院院士、北京大学医学部主任）。

 

■链接

 

发达国家纷纷布局精准医学

 

●美国前总统奥巴马在2015年提出“精准医学计划”，拟在2016财年投入2.15亿美元，分析100万名美国志愿者的基因信息，以更好地了解疾病形成的机理，进而为疾病相关的药物开发和精准治疗铺平道路。当年召开的美国临床肿瘤学会（ASCO）年会上，ASCO宣布了TAPUR和NCI—MATCH两项临床研究计划。TAPUR是一项前瞻性、非随机的临床研究。其计划采集信息以评价目前已经上市的靶向药物对存在基因突变靶点的肿瘤的有效性和毒性。项目启动后，TAPUR计划评价来自5家制药企业的10—15种药物。患者会依据肿瘤类型、基因变异和使用药物纳入不同的队列，每个队列不超过24人。NCI—MATCH研究II期则会包括20种以上不同的药物或药物组合。每种药物或组合均针对某种特定的基因突变，研究中每名患者会接受针对其分子突变的治疗。计划研究期间筛查至少3000名患者，目标总共纳入1000名左右患者（每个子研究组不超过35人）。研究需要至少1/4的患者患有罕见肿瘤（除非小细胞肺癌、前列腺癌、乳腺癌、结肠癌外）。该研究有两个研究终点：客观缓解率和6个月无进展生存。在接受靶向治疗子研究组中，客观缓解率在16%—25%和6个月无进展生存率达到35%或以上被认为前景良好。

 

●英国是第一个对大规模人群进行DNA检测的国家。英国计划于2017年前对包含癌症和罕见病在内的10万人进行基因组测序，这一项目的目标是使英国的生命科学研究处于全球现代医学的前沿。在2016年1月，该项目组宣布首次确认了两例单基因突变导致的儿童罕见病，这两名儿童分别为乔治亚和杰西卡。全基因组测序发现乔治亚的KDM5B基因存在一个非遗传来源的自发突变，同时该突变存在于2—3个具有类似精神缺陷的儿童中，从而确定KDM5b是导致该罕见病的缺陷基因。另外一个女孩杰西卡存在发育迟缓和癫痫的症状，全基因组测序发现她携带自发突变的GLUT1基因，称为GLUT1缺陷综合征，导致脑组织无法获得足够的能量维持正常功能。根据该基因的功能，研究人员建议杰西卡保持特殊的高脂肪饮食，帮助大脑获得所需的能量，从而改善症状和健康。

 

●法国于2014年6月宣布了第一个国家层面的个体化医学项目——法国基因组医学2015（Genomic Medicine France 2025）。在这一项目中，法国拟建立覆盖全国的基因组医学网络，这一网络将包含12个基因组测序平台和2个数据处理中心，期望将法国打造成全球基因组医学的领导者，并在未来10年内将基因组医学整合入国家健康产业和常规临床治疗实践。该项目聚焦于肿瘤、糖尿病和罕见病。

 

●澳大利亚政府2016年5月发布了“零儿童癌症计划”，利用基因组技术和细胞疗法为无法治愈的儿童癌症患者提供个性化治疗方案，2016年已有12名儿童接受了这种基于基因组学和细胞治疗的方法。预计在未来两年中将有120名癌症患儿参加这一临床试验，这种个性化的治疗方法将于2020年在全澳范围内普及。

 

制图：蔡华伟