精准医学：一个热门话题及其启示

胡庆澧

虽然精准医学由于美国奥巴马总统在国情咨文中提出而引起国际医学界关注，但在人类基因组测序技术革新、生物医学进步和大数据工具出现的背景下，医学早已在酝酿模式的转换与创新。对于如何从生物医学发展的总体背景出发来认识精准医学的计划、挑战及前景，需要有战略视野的见解。

“精准医学”是一个热门的话题，奥巴马在2015年年初的时候，在他的国情咨文中提到这个问题，他把这个问题的分量提得比较高。他在国情咨文中说：“21世纪的经济将有赖于美国科学技术的研发，我们曾消灭了小儿麻痹症，并初步解读了人类基因组……希望我们的国家能引领医学的新时代——这一时代将在合适的时间给疾病以合适的治疗……今晚，要启动一个新的‘精准医学计划（Precision Medicine Initiative）……这一计划将使我们向着治愈诸如癌症和糖尿病这些顽症的目标迈进一步，并使我们所有的人，都能获得自己的个体化信息。我们需要这些信息，使我们自己和我们的家人更加健康。”

笔者在世界卫生组织（WHO）工作了20年，在这段时间里经全球科学家的共同努力消灭了天花，并正在为全球消灭小儿麻痹症做最后努力。消灭天花和小儿麻痹症是全人类共同努力的结果，而不仅仅是美国人的功劳。WHO指出：“地球上只要还有一个小孩患小儿麻痹症，别的小孩都将受到感染的威胁。”基因组学测序工作也是全人类共同的财富，中国在1998年就开始参加到基因组学测序工作中。

美国的精准医学计划

精准医学就是针对特定的病人，在合适的时间给予合适的处理。这个合适的时间既体现在治疗中，也体现在预防中，比如婚前检查、孕前检查、植入前做检查、产前做检查。也有人说，精准医学是个性化的治疗。同样是肺癌病人，有人可以用某个药，有效果；而另一位病人则不能用这个药，有副作用，或者一点效果都没有。

21世纪医学有很多概念，为什么选择精准医学？为什么现在提出来？其背景是什么？具体做什么？

精准医学提出的契机基于三个方面：一是人类基因组测序技术的革新；二是生物医学分析技术的进步：三是大数据分析工具的出现。人类基因组计划始于1990年，2005年完成测序。一个人的全部基因组的测序时间现在已缩短到几天或几个星期，今后甚至可能是几小时。测序价格从2001年的30亿美元到2007年的100万美元，2013年的2500美元，2014年的1000美元，2016年可能只要100美元，2020年推测可以降到10美元，人人都可以像做血常规一样做基因组测序。这样就有条件建立大数据系统，它有赖于基因组测序技术的飞速发展，目前已发展到第三代基因测序仪。

因此奥巴马说：“启动精准医学的时机已经成熟，就像我们在25年前做出人类基因组计划的决定一样。”他比喻说，当初在进行人类基因组计划的时候投了1美元，现在的回报是140美元；现在如果把钱投到这里。将来的回报会与此一样多。

之前对于“21世纪医学”的展望，有多种不同的提法，为人熟知的是4P+TIDEST。即预测（prediction），预防（prevention）、参与（participation）、个性化（personal-ization），以及靶向（targeted）、整合（integrated）、基于数据（data-based）、循证医学（evidence-based）、系统医学（systems medicine）

和转化医学（translationalmedicine）。这些提法力图反映新特点，引领新方向，但都有不妥之处或误导之嫌。

其实，前几年热门的转化医学也并非新概念，转化医学几十年前就开始在做了，核心是从基础研究到临床研究，从小动物到大动物，从大动物到人，最后再到临床应用。这个转化过程一直在进行着。所谓转化医学，就是要创造一个环境，使得这样一个流程能更好地促进成果转化，减少阻力。奥巴马现在提出的精准医学，可以涵盖前面所有的想法，也包括转化医学。

美国这次提出的精准医学计划，总预算是2.15亿美元。其中，1.3亿美元用于招募志愿者和进行基因组测序，设立“百万人基因组计划”的长期目标：7000万美元用于通过对肿瘤的基因组学研究来开发精准药物；1000万美元用于引进相关的技术和专家；500万美元用于处理保护个人隐私等问题，这牵涉伦理方面的研究。

作为长期目标的“百万人基因组计划”，会收集被招募者的各种信息，包括家庭信息、个人信息、疾病信息、住院及每次用药的信息、相关社会环境信息。这些信息都会影响被研究者，并随着时间推移而发生变化。采集的具体数据做成电子样本数据库，包括基因数据、生物样本、电子健康记录、饮食习惯、生活习惯等。用它们来研究，新的发病机制是什么，研究相关药物的基因组学机制是什么，寻找这个药物的靶点在哪里。有关被研究者的情况和行为数据，可能用可穿戴设备进行24小时的监控和采集，比如血压、步行时间和路程等，为以后的大数据分析奠定基础。美国国立卫生研究院（NIH）精准医学的队列研究是要弄清一个人如何对特定于他们的基因药物作出反应，从分子水平上去研究每个人的基因与药物关系，识别和预测疾病的发展情况，把个人信息与环境结合起来考虑，用互联移动技术进行跟踪，去发现各种罕见病的发展过程。

未来，研究者将基于这些数据做以下几项工作：（1）新的疾病发病机制研究；（2）高级药物基因组学研究——寻找靶向药物；（3）建立新的疾病分类体系；（4）通过移动设备干预和指导健康行为。

最早提出精准医学的概念也许是在2001年末，当时美国医学院发表了一个《向着精准医学迈进》的报告，首次提到精准医学。其要点是基于对症用药，需要对疾病进行重新分类，建立新的分类方法，其中与精准医学最相关的内容主要是人类基因组学研究。2012年，精准医学又被认为是一种方法或者途径，即通过临床、分子生物学、环境行为学这些数据，重新认识疾病的生物医学基础，来发现和开发新的药物和疫苗，并且通过各种手段，进行干预、预防和治疗。

最近，NIH对精准医学的远景规划是：为个人“量身定做”健康维护方法，包括疾病预防、风险评估、疾病诊断、治疗以及随访，因为每个人的健康基础不一样，基因组不一样。戴魁戎院士就比喻说：骨科医生要给患者换一个关节，只要通过X射线测量好关节的尺寸，通过3D打印技术打印出一个新关节，这个关节就完全与患者个人的情况相匹配，今后也许可以打印一个心脏出来进行置换。这将是一种精准治疗。

精准医学面临的挑战

对测序结果分析能力的挑战

虽然现在DNA测序比较快了，只要几个小时就可以测出来，但要从测序当中分析出，是哪一个基因改变了，为什么会导致肿瘤发生，基因又怎样与环境因素共同起作用而引起发病，就必须从大量数据里像大海捞针一样梳理出原委来。因此，解读测序结果是件很困难的事，费用更大。这是个挑战。

精准医学的平台不但涉及基因组测序，还涉及蛋白质组学、代谢组学等各种组学，以及疾病人群、健康人群和环境因素等大数据，造成前期费用多、产品成本高，因而也担心本来的常见病变成小众化病，治疗费用增高由谁来买单的问题。

生命伦理学问题的挑战

随着患者生物数据的不断积累，个人隐私保护问题会越来越突出。国家相关部门也在讨论，如何把这个问题列入“十三五”规划中做进一步研究。

我们不能一窝蜂都搞精准医学，要关注生命科学发展的长远规划。我们国家的生命科学研究这几年来走得比较前沿，很多方面都在做，包括有争议的问题。比如在基因修饰问题上，黄军就用一个废弃的胚胎进行了基因修饰新方法的探索，虽然这个方法好，很实用，但是他触碰了一个非常敏感的伦理问题。文章一发表引起全球轰动，深受指责。

这个问题和以前的克隆人问题一样，是非常敏感的。克隆是很好的技术，可以用来治病救人，但也带来了一些伦理、法律与社会问题。在克隆羊出来以后，教皇和美国政府曾给WHO施加了很大压力，希望WHO表态禁止这一技术的应用，笔者当时负责召集了全球专家讨论这一问题。克隆技术其实早就在用了，很多疫苗或药物都在用这一技术，没有伦理问题。但在当时对如何将克隆技术用到人类生殖上就产生了很敏感的伦理问题。为此不得已把克隆分成了生殖性克隆和治疗性克隆，没有把克隆技术一棍子打死，继续支持了以治疗为目的进行克隆研究。

行政管理机制方面的挑战

NIH在2011年介绍过转化医学，现在讲精准医学。其实精准医学的实现也要靠转化医学支撑，因为医学研究成果要转入临床应用，中间有一道鸿沟，其间的桥梁就是转化医学。美国有个很好的行政机制，国立卫生研究院（NIH）和食品药品管理局（FDA）携手一起做事情。在我国如果把干细胞的研究与临床应用作为转化医学的一个实例来看，就没有那样顺畅，虽然卫计委和国家食品药品监督管理总局（CFDA）也成立了办公室和专家委员会，四年过去了，进行了多次的研究与讨论、多次的网上征集意见，但是至今还没有正式公布。要把前景看好的干细胞从基础研究做到临床研究，再做到临床应用，没有部门之间的完美协作和共识是很难把转化的桥梁架好的。干细胞临床研究的伦理规范、细胞研究的质量规范以及研究基地申请细则也都有了，希望在相关部门的通力协作下，我国的干细胞研究规范能早日出台，创下转化医学开通之先河。

精准医学迎来了个性化治疗的挑战

基因组学的开展，以及其他各种组学的开展，汇集到生物医学研究中就是通过大数据来整合信息，形成我们对健康与疾病的知识。人类基因组学为什么能够用于靶向治疗与个性化治疗，是因为看到了药物不良反应的问题，将其降到最低限度，使病人得到最大好处，并且正确指导用药和剂量，因为每个人的药物代谢过程是不一样的。

生物医学发展与精准医学

将基因组学成果用于个性化治疗，进行预防和诊断疾病，仅仅是21世纪医学发展的一个方面。要做的事情还很多，现代医疗的发展涉及生物数据、动物实验、临床实践等环节，这只是一个方面；可穿戴设备的产业化领域也应该关注，这是一个很大的市场，要考虑怎样通过互联网和生物技术的进一步融合来把它做大做强。

2014年召开的第九届国际基因组学大会，主要议题是“IT+BT”，IT是信息技术，BT是生物技术。21世纪是信息技术和生物技术的融合，两者融合可以产生很大的发展空间。

在21世纪的生物医学发展中，先是生物芯片的发展，通过芯片可以做很多检测；之后是3D打印，现在又有了利用“达·芬奇机器人”进行高难度的手术。虽然“机器人”还要由医生操作，但对某些手术适应证效果更好、更精确。在很多慢性病的管理中，也可以用可穿戴设备记录和监测生物信息数据并随时传输出去。做到随时监控。还有远程监护和远程会诊。在医学教学上，虚拟人的应用在很多医学院校的学生培训中也非常重要。

合成生物学可以通过生物技术把某种基因转入另一种生物，让它产生我们所需要的东西。譬如产生青蒿素的植物本来生长在广西，把这个植物移植到非洲，它就产生不了合格的青蒿素，因为土壤成分改变了。现在发现可以把植物中产生青蒿素的相关基因转到大肠杆菌中去，大肠杆菌就可以生产青蒿素了，而且成本很低。另外可以通过合成生物学生产生物燃料以及疫苗、抗生素等药物。合成生物学通过使用改良的微生物可以清洁水源、治理污染，或者生产食品。但是也有人担心，怕弄出一种我们没有办法控制的微生物。这里又涉及合成生物学的伦理与安全问题。

联合国教科文组织认为，干细胞研究、基因检测和克隆技术，这些生命科学发展带来的新技术，为改善人类健康做出了巨大贡献，但也给文化、法律和伦理以及整个人类社会带来了前所未有的影响，用一个词概括这一主题，那就是生命伦理学。我国近三十年来在生命伦理学领域有了很大发展，我们的生命科学技术在国际上走到了前沿，并且在努力弥补相对落后的生命伦理规范。

最近一次在北京召开的香山会议，讨论的主题是会聚技术，包括纳米技术、生物技术、信息技术、认知技术等。会聚技术关系到生物科学、药物开发、医学、农业、交通、环境以及军事科学，目前在军事上已运用得很多，比如纳米科技和神经科学。有用纳米材料做成像蚊子般大小的飞行器，可以用它们来拍照片，控制监测敌方士兵，今后有可能发展到可以解读人的思维。

精准医学是值得重视的，也要看到整个生物医学中发展的主流方向。我们必须认识自己和先进国家相比存在一定差距；在IT、BT融合技术上，我们还有很多伦理、法律、社会问题的应对机制没有真正地充实起来。希望科学家、伦理学家和政府管理部门共同来关注这些问题。只有这三方面联合起来形成良性互动，才能把相关的问题解决好，把我国的科技引向健康发展的道路。