科技創(chuàng)新與精準醫(yī)學

(北京大學醫(yī)學部,北京 100191)

詹啟敏教授，中國工程院院士。

北京大學黨委常委、副校長、醫(yī)學部主任，分子腫瘤學國家重點實驗室主任。教育部長江學者，國家杰出青年基金獲得者，新世紀百千萬人才工程國家級人選，國家自然科學基金委創(chuàng)新群體首席專家，國家973重大基礎研究項目首席科學家，享受國務院政府特殊津貼。曾先后擔任中國醫(yī)學科學院副院長、北京協(xié)和醫(yī)學院副校長，國家863高技術生物和醫(yī)藥領域?qū)＜医M組長和生物醫(yī)藥主題組組長，國家新藥創(chuàng)制重大專項生物藥責任專家組組長，國家衛(wèi)生計生委行業(yè)科技專項委員會主任，國家生物醫(yī)藥技術戰(zhàn)略發(fā)展規(guī)劃專家組組長、國家健康保障科技工程專家組組長。擔任中國微循環(huán)學會理事長，中國醫(yī)師協(xié)會副會長，中國抗癌協(xié)會副理事長，歐美同學會海外醫(yī)師協(xié)會會長。

長期致力于腫瘤分子生物學和腫瘤轉化醫(yī)學研究，在國際上率先發(fā)現(xiàn)和系統(tǒng)揭示了細胞周期監(jiān)測點關鍵蛋白的作用和機制，闡明多個重要細胞周期調(diào)控蛋白在細胞癌變和腫瘤診斷與個體化治療中的作用。近年來，在基因組水平全面系統(tǒng)地揭示了食管癌的遺傳突變背景，為了解食管癌的發(fā)病機理、尋找食管鱗癌診斷的分子標志物、確定研發(fā)臨床治療的藥物靶點以及制定有效治療方案提供了理論和實驗依據(jù)。

至今已在國際醫(yī)學生物學和腫瘤學雜志上發(fā)表SCI論文220余篇，包括《Nature》、《Cell》、《J Clin Invest》、《Autophagy》、《EMBO》、《Am J Hum Genet》、《Mol Cell Biol》、《J Biol Chem》、《Cancer Res》、《Science》、《PNAS》、《Oncogene》等，SCI他引12 000多次。主編和主譯著作5部。應邀在國內(nèi)外學術會議上作大會報告100余次，15次擔任國際(雙邊)會議共同主席。

健康是一個國家發(fā)達或先進的重要標志。當今的大健康概念可追溯到從生命形成的第一天開始，到生命終結的臨終關懷，要求對生命全周期和全方位的維護和關愛。大健康不僅包括疾病的診斷治療，還包括對未來疾病精準的預測、預防。我國在《“十三五”國家科技創(chuàng)新規(guī)劃》和《“健康中國2030”規(guī)劃綱要》等戰(zhàn)略部署中把人民健康放在優(yōu)先發(fā)展的戰(zhàn)略地位，把科技創(chuàng)新放在衛(wèi)生與健康事業(yè)的核心位置。

隨著社會、經(jīng)濟和現(xiàn)代科技的發(fā)展、人民生活水平的提高以及環(huán)境的變遷，醫(yī)學發(fā)展的背景發(fā)生深刻變化。我國人口與健康領域面臨巨大挑戰(zhàn)：環(huán)境破壞因素持續(xù)存在、人口老齡化帶來一系列疾病、現(xiàn)代病的發(fā)病率大幅增加、食品安全令人擔憂等[1]。我國面臨重大疾病的雙重挑戰(zhàn)，一方面是傳統(tǒng)的具有中國特色的疾病，另一方面是由于生活方式改變，過去長期在西方國家高發(fā)，目前在我國高發(fā)的疾病。我國慢性疾病導致的死亡人數(shù)已經(jīng)占到我國總死亡人數(shù)的85%，慢性疾病造成的負擔已占總疾病負擔的70%，高于世界平均水平。傳統(tǒng)的傳染病仍然流行，新發(fā)的傳染病頻發(fā)。重大疾病是造成我國人力資源喪失和經(jīng)濟損失的主要原因，已成為我國社會和經(jīng)濟發(fā)展過程中不可回避的嚴重障礙，是建成小康社會和建設健康中國迫切需要解決的問題[2]。

1 精準醫(yī)學順應了時代和科技發(fā)展的需求

當前，新一輪科技革命蓄勢待發(fā)，顛覆性技術和前沿技術層出不窮，全球開展了面向未來的科技創(chuàng)新活動，提出了科技創(chuàng)新的發(fā)展方向。中國把創(chuàng)新驅(qū)動放在發(fā)展戰(zhàn)略的首位，走出了一條具有中國特色的創(chuàng)新之路。醫(yī)學科技創(chuàng)新在提高人類疾病防治水平和公共衛(wèi)生突發(fā)事件的反應能力方面起著關鍵性作用，是健康事業(yè)發(fā)展的重要支撐。大量新技術、新材料和新方法被引入，新技術革命的浪潮正沖擊著醫(yī)學與健康這塊陣地。醫(yī)學實踐證明，幾乎任何一種重大傳染性疾病的最終控制、慢性非傳染性疾病的臨床診療突破、臨床診療新技術的應用都有賴于醫(yī)學科學技術的發(fā)展?？茖W創(chuàng)新和學科交叉共同促進了現(xiàn)代醫(yī)學的進步。

醫(yī)學的歷史就是不斷走向精準的歷史，而技術手段的進步則是醫(yī)學不斷走向精準的推動力和可靠支撐。隨著人類基因組測序技術的革新、生物醫(yī)學分析技術的進步及大數(shù)據(jù)分析工具的出現(xiàn)，促使了精準醫(yī)學時代的到來。精準醫(yī)學為我國醫(yī)學科技創(chuàng)新發(fā)展注入了巨大的推動力，是我國醫(yī)學科技與世界前沿接軌的大好契機。精準醫(yī)學順應了時代和科技發(fā)展的需求，是醫(yī)學追求的終極目標，是醫(yī)學發(fā)展的必然要求。發(fā)展精準醫(yī)學是建設健康中國大戰(zhàn)略的題中應有之義和重要組成部分。

作為國際醫(yī)學發(fā)展的前沿，精準醫(yī)學引起了世界各國的高度重視。各國政府紛紛采取積極措施推動精準醫(yī)學研究。2008年，法國國家癌癥中心撥款為患者提供基因檢測，一旦出現(xiàn)新的靶向治療藥物，每個患者都有機會進行分子檢測；2010年，荷蘭啟動癌癥個體化治療中心建設，目前囊括8家研究中心和教學醫(yī)院，為患者提供更有效的治療方法；2010年，德國開展建立基因組醫(yī)學網(wǎng)絡，通過二代測序技術分析患者基因組類型，評估個體化治療的效果和費用；2012年，英國首相公布了3.11億英鎊的投資計劃，用以資助“10萬人基因組計劃”，欲成為癌癥和罕見病遺傳研究的全球領先者；2013年，日本成立肺癌基因組篩查項目，通過篩查罕見基因變異為患者定制治療方案；2015年，美國提出“精準醫(yī)學計劃”，投入2.15億美元[3]。2016年1月，美國簽署了以“讓美國成為能一勞永逸攻克癌癥的國家”為目標的抗癌“登月計劃”[4]，提出了要使癌癥研究的相關進展速度翻一番的總體目標。2015年，我國也迅速進行了“十三五”規(guī)劃的精準醫(yī)學布局。2016年，精準醫(yī)學研究被列入第四批國家重點研發(fā)計劃項目，重點在精準的防控技術及防控模式研究、分子標志物發(fā)現(xiàn)和應用、影像學和分子診斷、臨床免疫治療、靶向治療、細胞治療等研究。

2 精準醫(yī)學體現(xiàn)了科技創(chuàng)新和學科交叉的內(nèi)涵

不斷出現(xiàn)的新技術、新手段為精準醫(yī)學的發(fā)展提供了新的機遇和可能。精準醫(yī)學將改變目前臨床疾病診斷方式、疾病的分類類型、臨床診療路徑、規(guī)范指南標準，也將推動一批新型的醫(yī)學產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，其發(fā)展和運行模式將深刻地影響到各個科技領域，為我國醫(yī)學在國際醫(yī)學發(fā)展中占領制高點提供歷史機遇。

在長期醫(yī)學實踐中，與醫(yī)學相關的交叉學科發(fā)揮了重要作用。從X射線的出現(xiàn)，青霉素、抗菌素的出現(xiàn)，DNA雙股螺旋，器官移植，到20世紀70年代的出現(xiàn)的第一臺CT機，都體現(xiàn)了交叉學科對醫(yī)學的重要影響。醫(yī)學相關的交叉學科越來越多，從人類基因組的完成，到精準醫(yī)學、靶向治療、大數(shù)據(jù)、分子影像、分子病理等，都與醫(yī)學密切相關。精準醫(yī)學更注重多學科交叉融合，對疾病有更精準的把握，將前沿技術轉化為臨床技術，系統(tǒng)地考慮患者全身心狀態(tài)，給病人提供更精準的治療方案，綜合導向治療、分子影像、基因組學、蛋白質(zhì)組學、代謝組學、免疫組學、腸道微生物組學等多學科交叉，促進疾病的精準診斷和治療。

3 精準醫(yī)學的概念和應用范圍

精準是醫(yī)學發(fā)展的目標和要求。精準醫(yī)學應用現(xiàn)代遺傳技術、分子影像技術、生物信息技術結合患者生活環(huán)境和臨床數(shù)據(jù)實現(xiàn)精準的治療與診斷，制定具有個性化的疾病預防和治療方案。精準醫(yī)學以前沿的醫(yī)學生物學技術，包括大數(shù)據(jù)、基因組、分子影像、分子病理為依托，結合病人的病情臨床信息、生活環(huán)境、生活方式，制訂個性化、量體裁衣的方案[5]。隨著人類基因組測序、生物芯片技術的革新發(fā)展，生物醫(yī)學分析工具和技術的進步，大數(shù)據(jù)分析工具和技術的出現(xiàn)，精準醫(yī)學呼之欲出。因此，精準醫(yī)學是一種將個體基因、環(huán)境與生活習慣差異綜合考慮在內(nèi)的疾病預防與處置的新興醫(yī)學手段[6-7]。它是一種以個體化醫(yī)療為基礎，隨著基因組測序技術的快速進步以及生物信息與大數(shù)據(jù)科學的交叉應用而發(fā)展起來的新型醫(yī)學概念與醫(yī)療模式。

精準醫(yī)學的發(fā)展是公眾的需求，也是臨床發(fā)展的需求。它涵蓋多個方面，包括對風險的精準預測、疾病的精準診斷、疾病的精準分類、藥物的精準應用、療效的精準評估、預后的精準判斷等，并根據(jù)病人的臨床信息，應用現(xiàn)代遺傳技術、分子影像技術、生物信息技術，結合患者的生活環(huán)境和生活方式實行精準的疾病分類和診斷治療，制訂具有個性化的疾病預防和治療方案。

4 精準醫(yī)學發(fā)展的支撐條件與發(fā)展優(yōu)勢

高度信息化的生物樣本庫、大數(shù)據(jù)平臺以及基因和蛋白深度分析平臺將成為精準醫(yī)學發(fā)展的重要支撐。通過全面整合大數(shù)據(jù)技術，將臨床信息和人群流行病信息與基因組、轉錄組、蛋白質(zhì)組、代謝組等方面的數(shù)據(jù)系統(tǒng)整合，深入挖掘其生物學和醫(yī)學價值。運用大數(shù)據(jù)分析技術，對精準醫(yī)學規(guī)劃項目中產(chǎn)生的臨床數(shù)據(jù)、組學數(shù)據(jù)、結構生物學數(shù)據(jù)、藥物分子信息等海量數(shù)據(jù)進行全面分析，從中發(fā)現(xiàn)新的腫瘤標志物、分子靶點、新結構的藥物以及新的治療策略等。大數(shù)據(jù)平臺建設有數(shù)據(jù)的標準、收集、儲存、分析、利用、共享和安全等內(nèi)容。健康大數(shù)據(jù)主要包括個人數(shù)據(jù)、家庭數(shù)據(jù)、社區(qū)數(shù)據(jù)、隊列數(shù)據(jù)、臨床數(shù)據(jù)、組學數(shù)據(jù)還有結構生物學、藥物分子信息等。通過大數(shù)據(jù)分析，能夠幫助我們制訂新的診療方案以及確定在診療過程當中新的標準、規(guī)范和指南。精準醫(yī)學的發(fā)展還需要相應的體制建設與體系支撐。尋找適合中國國情的，在制度層面設計有效的精準醫(yī)學管理和支持模式是當務之急，包括法律法規(guī)和醫(yī)學倫理。精準醫(yī)學在描述個體化基礎上的醫(yī)療服務，對患者相關信息的“知情權”和“隱私權”保護等方面也將成為重要的內(nèi)涵。精準醫(yī)學實施過程中的相關法律法規(guī)和嚴格的倫理審查制度也需要進一步制定和完善。

支撐精準醫(yī)學發(fā)展的另一個重要平臺是臨床生物樣本資源。具有完整臨床信息和倫理規(guī)范的生物樣本庫是精準醫(yī)療發(fā)展的基礎，也是精準醫(yī)學發(fā)展的制高點。它將成為疾病研究、藥物研發(fā)的寶貴資源，在疾病預測、診斷及治療上變得極為重要。生物樣本庫對細胞、組織及器官等樣本的處理、保存及存儲技術，與之相關的病人資料管理及質(zhì)量控制，也將帶動一系列研發(fā)技術的涌現(xiàn)與進步。我國提出精準醫(yī)學計劃具備堅實的工作基礎。從“十一五”開始，就開始布局了相關研究，包括疾病基因組學、疾病分子分型和個性化治療、大數(shù)據(jù)和生物樣本庫建設等。目前，我國基因組學和蛋白質(zhì)組學研究基本位于國際前沿水平，分子標志物、靶點、大數(shù)據(jù)等技術也發(fā)展迅速，具有疾病譜廣、疾病臨床資源豐富、病種全、病例多、樣本量大等特點，并擁有一批具有國際競爭力的醫(yī)學人才、基地和團隊，這些都意味著我國具有開展精準醫(yī)療的良好基礎。在這些基礎上，我國需要建立一個優(yōu)化的組織結構充分調(diào)動這些資源，最大程度地發(fā)揮以往的工作基礎和資源優(yōu)勢。我國既有臨床大規(guī)模人群隊列、大數(shù)據(jù)、臨床多中心的驗證等方面的支撐，又有組織大型科研項目的經(jīng)驗。既有傳統(tǒng)醫(yī)學提供的同病異治、異病同治、上醫(yī)治未病、辨證施治等理論和實踐，還有天然出產(chǎn)的藥物資源等。這些都是蘊藏在我國“健康中國2030”目標實施過程中精準醫(yī)療領域的巨大優(yōu)勢和良好機遇。

5 未來我國精準醫(yī)學的重點任務

精準醫(yī)學關注的重大科學問題包括：闡釋疾病的發(fā)生發(fā)展機制、提供疾病治療的標志物和早診指標、靶向治療藥物、分子分型及分子分期指導個性化治療和預后判斷、綜合防控措施及多學科交叉等。圍繞精準醫(yī)學的研究和實踐內(nèi)容，未來我國精準醫(yī)學的重點任務將主要圍繞四個方面展開：第一，精準防控技術及防控模式研究。治病于未病、防病于未然，是醫(yī)學發(fā)展的目標。以疾病高發(fā)區(qū)前瞻性人群及易感人群等為探索模型和試點，建立符合中國國情的個體化綜合預防模式。第二，分子標志物的發(fā)現(xiàn)和應用。通過疾病相關的基因組、表觀遺傳組、轉錄組、蛋白質(zhì)組和代謝組等研究，發(fā)現(xiàn)新的疾病特異性的診斷和預后標志物，用于早期疾病的預警、篩查和診斷，指導治療方案的選擇以及治療敏感性、疾病預后和轉歸的預測。第三，分子影像學和病理學的精準診斷。精準診斷是精準治療的基礎，包括以研發(fā)分子標志物為指導的MRI、CT、超聲等多模態(tài)圖像融合及無創(chuàng)、微創(chuàng)精準診斷技術。第四，臨床精準治療。精準治療是精準醫(yī)學的最終目的，結合患者的臨床分子分型、個人全面信息、組學、影像學以及大數(shù)據(jù)的分析結果，采取高度個體化和疾病特異性的治療方案，包括分子靶向治療、抗體靶向治療、精準免疫治療以及個體化細胞治療等。未來醫(yī)學的進展仍然取決于現(xiàn)代科學技術的進展，有賴于醫(yī)學各學科專業(yè)間、醫(yī)學與自然科學間、醫(yī)學與社會科學間的交叉融合，這是醫(yī)學取得突破性進展的必然途徑，它們將共同助推人類邁向新的醫(yī)學時代[8]。精準醫(yī)學的出現(xiàn)，為人類的疾病治療、健康管理、醫(yī)學進步及社會發(fā)展開啟了一扇新的大門。21世紀是生命科學的世紀。在新世紀中，精準醫(yī)學這一新興前沿領域?qū)⒊蔀槭澜绺鲊P注的焦點。掌握了精準醫(yī)學的發(fā)展前沿就意味著掌握了未來社會的健康、科技、經(jīng)濟發(fā)展的主動權和制高點。

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