精准医疗是以应用现代遗传技术、分子影像技术、生物信息技术,结合患者生活环境和临床数据,实现精准的疾病分类和诊断,制定具有个性化的疾病预防和诊疗方案,包括对疾病精确诊断,疾病精确分类,药物精确应用,疗效精确评估,疗后精确预测等。它强调在治疗时考虑个人的基因变化,环境影响,生活方式等,基于患者的遗传信息的诊断测试结合其他分子或细胞的分析结果,再针对性地选择适当和最佳疗法。自2015年1月20日,美国总统奥巴马提出“精准医学计划”后,“精准医疗”一时间成为覆盖全球的热门话题。此后,我国也密切跟进这一医学热点,同年3月科技部召开国家首次精准医学战略专家会议,提出了中国精准医疗计划,到2030年前,我国将在精准医疗领域投入600亿元,到2016年,中国精准医学重大专项已经立项,并已通过两次评审,落实到60多个项目上。
测序技术的突破和大数据处理能力的提升是精准医疗赖以发展的两大条件。一方面,测序的发展使高通量基因检测成为可能,早在2012年,《科学》杂志便预期一旦每个基因组的测序成本低于1000美元,这一技术就会得到广泛应用,而Illumina公司的最新技术让这一天提前到来,基因检测已经成为疾病诊疗,尤其是肿瘤疾病诊断、治疗和预后判断中不可或缺的一部分。另一方面,数据处理的能力加速精准医疗行业发展,包括GOOGLE等大型IT公司等都已开始涉足基因测序领域,有望为未来精准医疗行业数据分析这一块带来新的解决方案。
相较于以临床医生个人的临床实践和经验与客观的科学研究证据为依据的循证医学,精准医疗以已知的分子层面的病因为基础,用个体化生物信息指导治疗方案的选择,在以下几方面做到了划时代的突破:一是提早评估,预防风险。在时间就意味着生命希望的医学领域,精准医疗引入分子标记物来评估疾病发生的风险,也使在患病初期及时进行诊断成为可能,这将医疗介入推前到疾病预防和疾病早期。二是医疗效率大幅提高。通过采用遗传等类型的分子筛选结果选择治疗方案,避免了代价很高又常常令人失望的试错过程,大大提高了医疗效率。三是患者生活质量的提升。一份血样就可以完成精准医疗所需的全部分子诊断实验,取代传统有创的组织学病理检查,减少了患者的痛苦。同时,利用遗传标记物筛查去选择对患者本人更安全有效的药物和剂量,精准医疗有效避免了药物引起不良反应的发生。
精准医疗的细分行业领域和产业链主要包括精准诊断(主要包括基因诊断、免疫诊断)、精准治疗(主要包括基因治疗、细胞治疗、免疫药物治疗)两大部分。其中,精准诊断可通过基因诊断和免疫诊断两大技术实现,而精准治疗则可细分为基因治疗、细胞治疗和免疫药物治疗三种途径。
图 精准医疗细分行业产业链
表 重点领域发展现状
三、精准医疗应用领域和具体现状
伴随着测序设备的普及化和测序成本的平价化,以基因检测为基础的精准诊断的大规模临床应用正在逐步实现,其中,重点领域包括肿瘤患者的早期诊断、诊疗指导和新生人群的遗传病筛查等方面的应用已在多数医疗服务机构内得以实现。而以精准医疗为基础的个性化治疗技术离成熟尚有一定距离,在构成主要健康威胁的三类疾病治疗中,除了在肿瘤领域精准医疗已有一定应用,在其他如心血管、糖尿病等慢性病领域还处于前期研究的阶段,但一旦有突破,行业空间将极其广阔。
(一)疾病诊断领域
检测肿瘤分子标记物是精准医疗在诊断中的典型应用,被称为“伴随诊断”,二代测序的出现后,伴随诊断技术上了一个新台阶,患者可以接受某种特定癌症的所有基因突变组检测,并依据检测结果量制定用药方案。除了应用于癌症患者用药的伴随诊断外,精准诊断还可用于化疗敏感性的检测中,利用化疗药物影响基因的多态性造成基因表达产物在酶活性、表达量、结合能力或亲和能力等方面的变化,预测可能化疗用药疗效,可以对后续用药进行指导。
出生缺陷筛查在我国整体出生缺陷发生率不断上升的社会背景下受关注度逐渐增高,每年出生缺陷约90 万人,约占当年出生人口总数的4-6%,其中30%可明确为遗传病。二代测序技术的出现可在婚前或孕前对夫妇双方进行基因检测,为多种单基因的同时筛查提供了支持,进一步降低了筛查的总成本,目前基因测序在产前的应用已有较为成熟的模式,仅在我国就有百亿的市场容量。
无创肿瘤基因检测随着二代测序技术的出现有了技术上的突破,每次仅需采集几毫升的静脉血便能够发现血浆中微小的游离DNA变化,同时结合生物信息分析技术,能够实现对肿瘤早期诊断、个性化治疗、治疗预后等工作,也实现了对患者的无创无痛苦诊疗。
(二)疾病治疗领域
靶向治疗已成为癌症治疗的常规治疗手段,依靠靶向药物本身针对特异性靶点的设计,通过基因测序技术判断患者是否存在相应的靶点,确定不同患者的具体用药和治疗方案。目前美国FDA 批准的靶向药有40 多个,处于临床II、III 期的有80 多个,随着对癌症基因组的进一步认识和新药物靶点的开发,未来新靶向药、新靶点将越来越多。
心血管疾病等慢性病的精准治疗应用有助于患者降低心血管疾病死亡率,在近几年受到了高度重视。目前,全基因组关联研究使得遗传性心血管疾病及其风险因子的识别成为可能,但应用到临床之前仍需要进一步研究。较为成熟的药物种类主要是PCSK9 基因的抑制剂,其显著降低低密度脂蛋白胆固醇(LDL-C)的临床研究结果充分展现精准治疗对心血管疾病的重大意义。
糖尿病的精准治疗目前还处于前期的研究领域。已知除特异性糖尿病为单基因病外,包括最为普遍的2型糖尿病在内的其他类型均为多基因病,同时也与环境、生活习惯密切相关。理论上说,通过基因检测找出所有的易感基因,再分析参与作用的多基因作用网络和网络中每个基因的功能和调控机制,最后利用大数据的方式进行分析、评估多基因网络作用对糖尿病的易感程度,就可以有效抑制糖尿病的发病,但这一系列技术距离成熟仍有一定距离。
“十三五规划”中明确提出基因组技术的大规模应用、蛋白质组学技术领域的重大突破、个性化诊疗技术普遍化发展、生物信息学领域的海量数据产出和广泛应用等将是下一步国内精准医疗行业发展的主要方向。目前而言,我国在基因组学和蛋白质组学方法的研究上已位于国际前沿,分子影像、靶点技术和大数据应用技术正处于迅猛发展阶段,下一步的发展将主要集中于整合技术研发、临床转化、产业培育及产业交叉融合等方面。做好适合中国国情和人种的精准医疗研究将是未来国内精准医疗领域的发展重点。
精准医疗天生自带新兴产业基因,当其进入大步向前的发展阶段时,伴随而生的众多产业也将获得前所未有的重视和进步。在精准医疗的潮流助推下,以下三个新兴产业将获得完善和蜕变:(1)生物样本库和数据库的发展。目前,生物数据库和样本库都是小规模的,面对精准医学百万数量级的样本,建设超大规模的样本库和数据库将是一个新兴的产业模式。(2)以基因组学为代表的组学测量和生物信息挖掘的企业及相关行业将会配套规模化数据库的发展应运而生。(3)组学数据的应用。通过数据的分析可以得到非常多的跟疾病相关的分子诊断的医疗服务新领域,也可以为药物设计提供全新的分子标记,新兴的分子诊断和分子药物研发需求也会随之增多。
当然,把精准医疗扩充来看,可能涉及到基本产业的任何一个部分。而应对一个产业园或一个地区在产业转型升级、促进“大众创新,万众创业”等发展要求上,最重要的是把自己的技术不断地通过创新、通过推向市场来真正地实现自身创新能力和产业实力的提升,然后从国家层面再做精准医疗的整体布局,才会更加合理。
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