生命健康“新紀(jì)元”

正如摩爾定律改變了計算機(jī)行業(yè)進(jìn)而影響整個人類生活一樣，分子生物學(xué)與信息技術(shù)、臨床醫(yī)學(xué)的融合發(fā)展，引發(fā)了醫(yī)療衛(wèi)生領(lǐng)域的顛覆性革命，未來將向精準(zhǔn)醫(yī)療時代邁進(jìn)。

自從科學(xué)革命發(fā)生以來，人類平均壽命不斷延長。

19世紀(jì)，人類的平均壽命不到40歲；到20世紀(jì)超過60歲；2019年，包括發(fā)達(dá)國家在內(nèi)，全世界28個國家人均壽命超過80歲，我國的人均壽命也達(dá)到了76歲。

人類的平均壽命持續(xù)增加，與全球科技進(jìn)步、經(jīng)濟(jì)發(fā)展以及醫(yī)療健康改善息息相關(guān)。為了實現(xiàn)健康長壽的目標(biāo)，人類一直努力探索生命的本質(zhì)和生命的進(jìn)化過程，由此也產(chǎn)生了眾多偉大的科學(xué)發(fā)現(xiàn)。

DNA的雙螺旋立體結(jié)構(gòu)闡明了生物遺傳信息的構(gòu)成和其復(fù)制機(jī)制，開辟了分子生物學(xué)的新學(xué)科領(lǐng)域，也成為20世紀(jì)生命科學(xué)領(lǐng)域最偉大的發(fā)現(xiàn)之一。進(jìn)入21世紀(jì)，信息科學(xué)技術(shù)、大數(shù)據(jù)分析方法也廣泛應(yīng)用于醫(yī)療領(lǐng)域，分子生物學(xué)、信息科學(xué)技術(shù)和臨床醫(yī)學(xué)的結(jié)合，引發(fā)了醫(yī)學(xué)的變革，開創(chuàng)了精準(zhǔn)醫(yī)療新時代。

什么是精準(zhǔn)醫(yī)療？精準(zhǔn)醫(yī)療是以個人基因組信息為基礎(chǔ)，結(jié)合個體的其他內(nèi)外環(huán)境信息和臨床信息等，為患者或特定人群制定針對性的個性化治療方案、健康保障和疾病防控，以期達(dá)到療效最大化和不良反應(yīng)最小化。

分子生物學(xué)奠定了精準(zhǔn)醫(yī)療的科學(xué)基礎(chǔ)

21世紀(jì)以來，分子生物學(xué)在基因組學(xué)、蛋白質(zhì)組學(xué)、生物信息學(xué)、合成生物科學(xué)等領(lǐng)域不斷取得突破，為深化認(rèn)識生命現(xiàn)象與本質(zhì)、揭示相關(guān)原理、提高生物工程技術(shù)水平、優(yōu)化生命系統(tǒng)帶來前所未有的機(jī)遇。

有人梳理了《麻省理工科技評論》2008—2018年10年間100項突破性技術(shù)，其中有14項生物醫(yī)療技術(shù)，涵蓋干細(xì)胞研究、腦科學(xué)、檢測手段、基因/免疫療法等四個方面，特別是基因測序、分離染色體、合成細(xì)胞、癌癥基因組學(xué)、基因組編輯等基因研究取得重大進(jìn)展。

其中，最令人矚目的是人類在21世紀(jì)初就基本完成的“人類全基因組測序”，它形成了人類一張最重要的人體地圖。

1990年，為了獲取人類基因組測序數(shù)據(jù)，美國發(fā)起人類基因組計劃，歷時近20年，花費超過30億美元。該計劃先后有美、英、日、法、德和中國等國家參與；其中，中國完成約1%測序工作。人類基因組計劃使得人類對生命科學(xué)的認(rèn)識進(jìn)入以生物信息學(xué)為主導(dǎo)的新時代。

在此基礎(chǔ)上，人類還將對人體200多種、40多萬億個細(xì)胞繪制細(xì)分地圖。從單細(xì)胞水平繪制細(xì)胞圖譜到按照組織、器官進(jìn)行精準(zhǔn)分類的癌癥圖譜、腦部圖譜等。這開啟了現(xiàn)代醫(yī)學(xué)的“潘多拉魔盒”，讓人類對未來醫(yī)學(xué)有了更多期待。

與此同時，高通量測序技術(shù)快速發(fā)展，大大增加了測序平均讀長，測序成本以類似摩爾定律的軌跡呈現(xiàn)指數(shù)下降。自2003年以來已經(jīng)下降了99.999%，1000美元的成本就能完成高達(dá)幾百萬個基因組測序。

單細(xì)胞測序技術(shù)日益走向成熟，實現(xiàn)了在單個細(xì)胞水平上對全基因組進(jìn)行擴(kuò)增與測序，已開始應(yīng)用于癌癥研究、胚胎發(fā)育、輔助生殖、細(xì)胞分化、免疫機(jī)制等多個方向。

基因編輯通過對基因組三維結(jié)構(gòu)的精確構(gòu)建，助力基因轉(zhuǎn)錄、復(fù)制、調(diào)控等生物功能的研究，能夠?qū)崿F(xiàn)對特定DNA片段的敲除、插入等改變，為各類疾病的研究提供一個新的視角和工具。

免疫治療是指針對機(jī)體低下或亢進(jìn)的免疫狀態(tài)通過誘導(dǎo)、增強(qiáng)或抑制機(jī)體自身的免疫反應(yīng)，從而實現(xiàn)疾病治療。免疫治療是繼外科手術(shù)、放射療法、藥物治療和靶向治療之后對腫瘤的第五種治療方法。

干細(xì)胞是一類具有自我更新能力，在一定條件下能夠分化為特定功能細(xì)胞的細(xì)胞。干細(xì)胞治療通過干細(xì)胞移植來替代、修復(fù)患者損傷的細(xì)胞，從而達(dá)到恢復(fù)細(xì)胞組織功能，實現(xiàn)疾病治療。其中，用于治療白血病和淋巴瘤等癌癥的骨髓移植，是目前被廣泛應(yīng)用的干細(xì)胞治療方式。此外，干細(xì)胞治療在神經(jīng)系統(tǒng)退行性病變、心血管疾病、內(nèi)分泌疾病、視力障礙等疾病治療方面也具有巨大的潛能。目前，以人工定制細(xì)胞為基礎(chǔ)的細(xì)胞療法已開始進(jìn)入臨床試驗。

數(shù)字技術(shù)的進(jìn)步引發(fā)個人健康革命

隨著基因測序和數(shù)字化醫(yī)療的廣泛應(yīng)用，每個人都將擁有個體健康的海量數(shù)據(jù)信息，并形成電子病歷。病歷包含來自測序、記錄、實驗室檢查、掃描影像、分子生物學(xué)檢查、傳感器等方面的數(shù)據(jù)，以及用藥記錄、醫(yī)療費用等信息。

通過電子病歷，這些海量數(shù)據(jù)可以監(jiān)測個體的生命指征和生活質(zhì)量，可以對身體的任何部位進(jìn)行三維重建，可以與醫(yī)學(xué)專家系統(tǒng)結(jié)合提高診斷治療的準(zhǔn)確率。

大數(shù)據(jù)、云計算技術(shù)的發(fā)展使得海量數(shù)據(jù)的存儲、讀取、分析和運用成為可能。我們可以通過任何終端設(shè)備，包括手機(jī)，在任何時候、任何地點監(jiān)測自己身體的任何數(shù)據(jù)。生物信息分析技術(shù)可以在海量數(shù)據(jù)中找到基因突變信息，醫(yī)療大數(shù)據(jù)使得藥物療效的評估和患者招募更加精準(zhǔn)高效，人工智能幫助臨床醫(yī)生快速、準(zhǔn)確地做出診斷和治療方案。

“開源運動”將開啟個人健康革命，數(shù)字技術(shù)加快實現(xiàn)“數(shù)賦人權(quán)”，個體將越來越有管理自己健康的能力。醫(yī)生與患者之間高度信息不對稱的問題將破解，傳統(tǒng)以醫(yī)生為中心的“家長式”醫(yī)療將會被“民主化”醫(yī)療所替代。

這是人類歷史上一次前所未有的超級技術(shù)融合，數(shù)字技術(shù)所引發(fā)的風(fēng)暴將對醫(yī)生、醫(yī)院、制藥業(yè)和政府監(jiān)管機(jī)構(gòu)，特別是患者都帶來深刻影響。

從循證醫(yī)學(xué)的實踐到精準(zhǔn)醫(yī)療的跨越

數(shù)十年來，現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)不斷融入醫(yī)學(xué)之中，包括X射線、CT、超聲波、核磁共振、放化療、人體器官移植、心臟外科手術(shù)、腹腔鏡手術(shù)以及分子診斷、基因治療、免疫治療、干細(xì)胞治療等新興的生物醫(yī)學(xué)技術(shù)。在這個過程中，循證醫(yī)學(xué)的理念被提出來。

循證醫(yī)學(xué)在本質(zhì)上不同于傳統(tǒng)醫(yī)學(xué)，它強(qiáng)調(diào)醫(yī)療決策和實踐必須要有周密的臨床研究設(shè)計和研究結(jié)果支持，包括病患的診斷、治療的指南以及醫(yī)療政策的制定等，做到以現(xiàn)有的“最佳臨床研究依據(jù)”作為基礎(chǔ)。循證醫(yī)學(xué)體系的創(chuàng)立，在很大程度上推進(jìn)了現(xiàn)代醫(yī)學(xué)的發(fā)展，但是它所推崇的“最佳臨床研究依據(jù)”思維也存在局限性。

進(jìn)入21世紀(jì)，循證醫(yī)學(xué)在面對病患群體差異性較大的領(lǐng)域，尤其是腫瘤和慢性病方面，在嘗試通過大樣本的隨機(jī)臨床研究獲得普適性的最佳治療方案時，收效并不明顯，醫(yī)療費用卻日益增加。所以，“精準(zhǔn)醫(yī)療”的出現(xiàn)，順應(yīng)了醫(yī)療趨勢，反映了醫(yī)學(xué)發(fā)展的必然需求。

精準(zhǔn)醫(yī)療根據(jù)個體基因特征、環(huán)境和生活習(xí)慣進(jìn)行干預(yù)及治療，使得疾病預(yù)防、篩查、診斷、治療和康復(fù)水平實現(xiàn)質(zhì)的飛躍。

近期目標(biāo)是攻克癌癥，通過診斷癌癥的基因印記、腫瘤標(biāo)志物開展分類治療、靶向治療；中期目標(biāo)是從當(dāng)前以醫(yī)療、醫(yī)院、醫(yī)生診療為主的健康模式過渡到以面向全民的健康保證、健康評估和健康干預(yù)為主的健康保障模式，將給醫(yī)療體系帶來本質(zhì)變化；長遠(yuǎn)目標(biāo)是提高人類的健康壽命和生命跨度，基于現(xiàn)有知識所形成的105歲極限壽命也許能夠突破。

這是一場“科技人性”（Techmanity）的革命，將提高人類的健康壽命和生命跨度，從而提高人類的活力，使人類減輕疾病的困擾。