美国“精准医学计划”解读与思考热点关注

赵晓宇，刁天喜，高云华，陈婷，康迪，王磊

（军事医学科学院卫生勤务与医学情报研究所，北京）

科技焦点

美国“精准医学计划”解读与思考热点关注

赵晓宇，刁天喜，高云华，陈婷，康迪，王磊

（军事医学科学院卫生勤务与医学情报研究所，北京）

2015年1月20日，美国总统奥巴马在国情咨文演讲中提出了“精准医学计划”（Precision Medicine Initiative，PMI）［1］。1月30日，白宫发布文件正式启动“精准医学计划”［2］。奥巴马提议在2016财年向该计划投入2.15亿美元，以便更好地了解疾病形成机制，进而为实现“精确施药”铺平道路，并希望以此“引领一个医学新时代”。

1　美国“精准医学计划”的基本情况

1.1精准医学的核心内涵

美国所提出的精准医学，是以个体化医疗为基础，随着基因组测序技术快速进步以及生物信息与大数据科学的交叉应用而发展起来的新型医学概念，本质上是通过基因组、蛋白质组等组学技术和医学前沿技术，对于大样本人群与特定疾病类型进行生物标志物的分析与鉴定、验证与应用，从而精确寻找到疾病产生原因和治疗的靶点，并对一种疾病不同状态和过程进行精确亚分类，最终实现对于疾病和特定患者进行个性化精确治疗的目的，提高疾病预防与诊治的效益［3］。简言之，精准医学就是要根据每名患者的个人特征，量体裁衣式地制定个性化治疗方案。现有大多数药物都是为“一般患者”设计，用药都是“一刀切”，其结果是，对有些患者有效而对另一些人无效。而精准医学将帮助医师更好地了解患者病情的复杂成因，从而更准确地找出最有效的用药方案。美国国立卫生研究院（NIH）院长弗朗西斯·柯林斯，2015年3月4日在《新英格兰医学杂志》就“精准医学计划”发表评述文章指出，精准医学并不是一个全新的概念，实质就是“个性化医疗”。100年前开展的根据患者血型制定不同输血方案的做法就是精准医学最早的实施案例。随着近年来生物信息数据库（人类基因组序列）、患者个性化检测技术（如蛋白质组学、代谢组学、基因组学技术等）和大数据分析技术的迅速发展，精准医学的理念开始更加广泛地应用。与以往医学理念相比，精准医学进步之处是将人们对疾病机制的认识与生物大数据和信息科学相交叉，精确进行疾病分类及诊断，为患者（目前主要是乳腺癌、白血病）提供更具针对性和有效性的治疗措施，既有生物大数据的整合性，也有个体化疾病诊治的针对性和实时检测的先进性［4］。图1显示了精准医学在治疗过程每一阶段的实质内容，即采用分子医学方法建立能够针对每名患者个性化医疗需求的预防、诊断和治疗方法。

1.2“精准医学计划”目标和主要内容

美国“精准医学计划”分短期目标和长期目标，短期目标是为癌症找到更多更好的治疗手段，长期目标则是为实现多种疾病的个性化治疗提供有价值的信息。根据计划，在奥巴马提出的2016财年2.15亿美元预算中，1.3亿美元将拨给NIH，用于资助研究团体和志愿者招募，建立生物样本库，目标是收集100万人的医疗记录、基因和生活方式等数据；7000万美元将资助国立癌症研究所（NCI），用于癌症形成机制及其治疗药物的相关研究；1000万美元将提供给美国食品药品管理局（FDA），用于建立项目数据库的监管机制；国家卫生信息技术协调办公室将分到500 万美元，用于设立标准以确保数据共享不会侵犯个人隐私。

2　美国“精准医学计划”提出背景解析

2.1精准医学理念由来已久

精准医学的实质就是“个性化医疗”，而“个性化医疗”理念最早于20世纪70年代就已提出，但限于当时医学科技发展水平的限制，还无法引起研究界和医疗界的重视。直到2002年“人类基因组计划”完成后，“个性化医疗”一词才开始频繁出现在各种医学期刊上，成为医学研究领域一个值得期待的发展方向，但仍然处于发展的萌芽阶段。

2.2国家智库对科技政策制定产生重要影响

2011年，著名基因组学家Maynard Volson 博士参与起草的美国国家智库报告《走向精准医学》发布，正式提出精准医学理念，即“通过遗传关联研究和临床医学紧密接轨，来实现人类疾病精确治疗和有效预警”。25年前，他还参与起草过另一个划时代智库报告《测定人类基因组序列》。此次启动的“精准医学计划”也正是在之前美国政府智库对科研路线和策略连续性研究的基础上出台的，体现了智库对美国政府科研路线与策略的重要影响。

2.3受政治、经济及科技因素驱动

分析奥巴马此次提出“精准医学计划”的背景，主要有三方面的驱动因素。其一是政治因素。近几年来，美国医疗费用急剧增长，医疗资源浪费和过度医疗的现象严重，使美国医改陷入困境，奥巴马亟需采取措施扭转“医改失败”对公共健康造成的不利影响。“精准医学计划”正是在这样一个背景下出台的。其二是经济因素。这一计划将造就新的经济生长点，该计划的实施很大程度上是依赖于二代基因测序技术的发展。目前认为，二代基因测序的全球市场规模为200亿美元，并将极大带动药品研发和肿瘤诊断和个性化临床应用，其快速发展的市场规模难以估计。其三是科技因素。生物技术尤其是基因测序技术的飞速发展，为精准医学的发展创造了条件。目前，基因诊断和治疗的技术都取得了很大突破。根据基因测序所进行的个性化诊断，目标是把DNA序列与疾病或者体征联系起来。一方面要求DNA测序要更快更准确，成本足够低；另一方面要求找到生物信息和疾病的联系。目前最先进的测序仪已经实现了高通量测序，使一个全基因组得到快速测序，且成本已经降至1000美元，价格的大幅下降使这一技术的大范围临床应用成为可能。许多基因突变和疾病的相关性研究已取得突破，并且表明了人类的很多疾病都直接或者间接与基因有关。

3　精准医学发展的前提条件

世界经济合作组织在2012年10月发布报告《为精准医学做好准备》［5］指出，精准医学是未来医学的发展方向，但其发展环境尚未完全成熟，还需要构建以下5个方面的支撑条件，才能保证精准医学的顺利发展和实现。

3.1建立新的创新激励机制

精准医学的治疗理念是确保适当的患者在适当的时间得到适当的治疗。这无疑会带来显著的社会效益，但同时也意味着治疗模式将变为： 一种药物只能提供给少量患者。这种理念挑战了传统的基于“重磅炸弹”药物的制药商业模式。由于新药研发需要大量资金，制药企业往往更倾向于开发受众范围较广的新药品种，而对于使用范围较窄、投入高且投资回报高度不确定的靶向药物开发则显动力不足。因此，需要建立适当的刺激机制和偿还机制，才能鼓励制药企业开发符合精准医学理念的靶向药物。

3.2建立纳入分子遗传数据的新的疾病分类体系

人类基因组测序技术和高通量组学技术的快速发展，极大地增强了人们对疾病的理解。人们认识到，从健康到疾病的转移包含了大量分子水平的活动，只有对疾病从分子生物学水平进行较深层次的理解，才能开发出符合精准医学理念的治疗方法。这就不可避免地要求建立新的疾病分类系统，将新出现的分子医学知识纳入到疾病分类系统中。当前世界卫生组织建立的国际疾病分类（ICD）标准不能提供足够的疾病相关的分子医学信息，使得分子医学的研究成果与临床诊断和治疗割裂开来。而专为精准医学建立的新疾病分类系统，将较大程度地整合分子医学与临床医学数据。

3.3建立更顺畅的新药研究监管体系

精准医学的顺利发展需要快速发现并开发出新一代的药物疗法。目前很多医学研究组织都不约而同地呼吁监管机构改进审查新药监管程序，认为过分冗长的审批程序是有效实现实验室向临床转化的重要阻碍。Kesselheim［6］的研究结果也印证了这一观点，研究显示，2005—2009年间，FDA批准的新药数量比10年前（1995—1999年）减少了39%，而2005—2009年间生物医药领域的研发投入反而大幅增加。文章分析指出，获批新药数量的下降，其根本原因是新药审批体系对新药安全性、有效性的认定标准存在较大不确定性和不合理性，不利于创新药物的研发。因此，科学界广泛呼吁建立更加流畅的新药监管体系，促进精准医学的发展。新监管流程应更加高效，并摈弃仅针对传统临床试验的监管程序，在Ⅲ期临床试验中应更注重特定患者人群的选择，才能优化程序，提高经济和临床效果。

3.4实现遗传数据的正确解读

精准医学需要处理大量临床数据，并对基本的组学数据进行解释。目前大多数临床医师还无法对分子生物学的检测结果与疾病风险的关系作出正确解释。少数国家已经开展了遗传信息分析师的培训项目，专门培训临床医师如何就遗传检测结果向患者进行解释。

3.5通过适当的法规和监管措施鼓励患者积极参与

由于精准医学的研究方法会引发一系列伦理学问题，如侵入性的治疗措施用于健康的风险人群是否恰当？生物信息的使用是否会加大患者之间的不平等？个人对自己的生物信息数据应当享有什么样的隐私权，如何保护其安全？ 谁有权使用这些遗传和生物信息？ 谁有权“拥有”这些遗传和生物信息？只有通过完善的立法和监管措施解决好上述问题，才能激励患者积极提供自身遗传信息，参与精准医学研究。

4　我国开展精准医学研究的优势和不足

4.1我国开展精准医学研究的优势

近30年来我国在基因组测序技术、临床疾病分子分型与诊治标志物、药物设计靶点、临床队列与生物医学大数据等方面有了相当的积累与发展，主要表现为以下几个方面：一是形成了一批有实力参与国际同领域竞争的基地与研究团队，特别是我国的基因测序能力居国际领先地位，为我国开展精准医学研究与应用奠定了人才和技术基础；二是我国在健康人群和患病人群队列研究的规模上和生物样本的多样性上具有绝对优势；三是我国在开展大规模、多中心的临床试验的速度和成本方面具有绝对优势；四是我国在数据采集和使用的灵活度上具有一定优势。

4.2我国开展精准医学研究的不足

我国深入开展精准医学研究还存在如下几个方面的制约因素： 一是开展精准医学研究所需要的核心测序仪器设备与关键性前沿技术主要依赖进口，与国外产品和技术相比，我国自主研发产品与创新能力存在一定差距；二是在资源共享方面，医疗数据库和生物样本资源库共享机制缺乏，“信息孤岛”的现象十分普遍，多元大数据的互通、融合、使用上还存在一定的问题；三是在转化应用方面，转化医学发展还有很大提升空间，在疾病的监测、诊断、治疗等方面的基础医学研究成果，亟待转化为临床应用；四是在监管政策方面，国家层面制定的基因诊断、患者数据安全、临床新技术新产品监管等政策法规体系尚不完善［3］。

5　思考与启示

美国提出的“精准医学计划”是顺应时代和科技发展需求的、具有整体思维的新型医学研究计划，是在以往所说的个性化医疗理念基础上，将所有个性化医疗的研究技术与方法（基因组学、蛋白质组学、代谢组学、药物基因组学等）、研究资源（健康人群及患病人群队列研究数据、生物样本库及电子健康档案）系统整合，统一布局，建立起整个美国医学界的“精准医学大计划”，其突出特点是对医学研究的系统整合。建议我国顺应科技发展的需求，实施“中国精准医学研究计划”，同时还应借鉴美国对医学研究系统整合的大计划思维，对“精准医学计划”从国家层面进行顶层设计、总体布局，并前瞻性地处理好精准医学和其他生物医学研究项目的关系，促进国家医药科技整体协调发展。在发展过程中，建议考虑以下几个方面的因素。

5.1注重解决中国特色的重大疾病防控问题

美国实施的“精准医学计划”主要是针对肿瘤领域，中国不能盲目照搬照抄，要解决中国特色的重大疾病防控问题，形成中国特色的模式、路径和指南规范。同时，如能将精准医学的研究思维模式、研究方法与中医传统“治未病”理论相结合，开展精确化、个性化的疾病预防手段研究，有望使我国成为疾病个性化预防研究领域的引领者。

5.2基础医学研究紧密结合临床需求

此次美国提出“精准医学计划”提示我们，基础医学，尤其是基因组学、蛋白质组学、代谢组学等领域的科学研究不能单打独斗，应注重整合基础医学研究与临床研究的优势力量，高度重视临床样本资源以及临床数据的互通共享和信息挖掘，推动开展个性化、精确化的疾病病因学研究，帮助寻找精确化的治疗靶点和治疗药物。

5.3建立基于大数据的科研环境

当前我国多数临床医院建立的电子病历仅仅解决了无纸化办公问题，而未形成结构化数据，无法成为可供精准医学研究利用和共享的大数据。因此，有必要从建立全国统一的、标准化、结构化的电子病例入手，建立统一编码的数据共享系统，为精准医学铺好大数据之路。

5.4开展相关监管政策法规的制定研究

美国“精准医学计划”将科学技术的应用与相关法规、评估、监管体系建设同步进行，提示我们在发展精准医学研究的同时，应当前瞻性地开展监管机制及政策法规研究，包括开展基因诊断、患者数据安全、临床新技术新产品监管等政策法规体系的研究，为我国相关法规政策的制定提供科学支撑。

5.5重视开展大规模人群队列研究

开展长周期、大规模人群队列研究是精准医学研究的重要基础，美国在这方面有多年积累。马萨诸塞州波士顿大学为NIH做的长达67年的“弗雷明汉心脏研究项目”，研究目标是明确心脏疾病的风险因素。美国退伍军人事务部的“百万老兵项目”，其研究目标是研究基因对健康的影响。我国应把握精准医学带来的新机遇，积极开展健康人群及患病人群的大型队列研究，为开展基于精准医学的疾病风险检测和个性化治疗提供可供分析的大数据。

王磊，Tel： 010-66931146，E-mail： 13520479691@ 126.com； 刁天喜，Tel： 010-66931118，E-mail： diaotx@163.com

摘编自《军事医学》2015年39卷4期：241-244，图、表、参考文献已省略。