精准医学的再思考-1-25

精准医学的再思考郑洁1李维12[摘要]精准医学作为一个新兴领域，已经带来了意想不到的成功,并从专业和社会方面获得高度注意，作为一个新的途径来改善患者的治疗和预后。本文剖析了美国“精准医学计划”提出的背景及动因,并阐述精准医学理念的起源，发展热点，治疗的有效性，以及在我国发展精准医学的思考与启示。[关键词]精准医学;个性化医疗[中图分类号]R199RethinkingofPrecisionMedicineZhengJie,LiWei.PekingUniver-sityHealthScienceLiberary,Beijing100191,China[Abstract]:Precisionmedicine,asanewmedicalmodel,hasbeenun-expectedsuccessful,andcaughtahighdegreeofattentionfromtheprofessionalandsocialaspects,andbeenanewwaytoimprovethepatient'streatmentandprognosis.Thispaperhasanalyzedtheback-groundandmotivationoftheprecisemedicalplanintheUnitedStates,andexpoundtheorigin,development,theeffectivenessoftreatment,andthethinkingandthefuturedevelopmentofprecisionmedicineinourcountry.[KeyWords]:Precisionmedicine;personalizedmedicine1精准医学的起源与背景1.1精准医学的起源精准医学（PrecisionMedicine）是一个生物医学医疗保健战略，对患者进行个性化诊断,医疗决策,药物,治疗及预后，从而改善生活质量。美国总统巴拉克•奥巴马(BarackObama)在1月20日的国情咨文中,2015年宣布启动一个新的精准医学倡议,“我发起一项新的精准医学计划使我们更接近治愈癌症和糖尿病等疾病,给我们所有人获得个性化的信息，使我们自己和我们的家人基金项目：北京大学医学部横向合作科研基金项目（项目编号20150404）1北京大学医学图书馆北京1001912北京大学医学信息咨询中心北京100191通讯作者：李维副研究馆员[e-mail]更加健康。”[1]精准医学,又称为“个性化医疗”,是一种医疗模式。在这个模式中,是以个人基因组信息为基础,结合蛋白质组、代谢组等相关内环境信息,为患者量身设计出最佳治疗方案,以期达到治疗效果最大化和副作用最小化的一种定制医疗模式。该模式从对“症”下药改变为对“人”下药,贯穿于疾病预防、分析、诊断、治疗的各个阶段。最早的个性化医疗理念的提出和实施,归功于医学领域的基因组学的突破。1999年12月初,英国的《Nature》杂志刊登了Dunham等216位科学家联合署名的人22号染色体DNA序列的学术论文。它是人类基因组计划实施以来,在DNA大规模测序上的一项突破性进展,是最终完成人类全基因组序列测定的一个重要里程碑。由此,关于结合个体的基因信息进行诊断和治疗的成功案例逐渐增多。1997年,《NatureBiotechnology》载文称,基因组学的进展为“新一代个性化医疗”打下基础。自此,“个性化医疗”成为人类畅想医疗模式从“对症下药”进入根据个体差异“量身定做”预测、诊断和治疗的方式。这个转变主要得力于基因组学、信息技术发展以及对用户进行的医疗服务和产品营销。2001年召开的上海国际生物技术和医药研讨会上,中国军事医学科学院王升启教授描述了医学发展的美妙前景:每个患者都有一张“基因卡”,医生刷卡识别信息,对人对症。基因卡的核心技术就是生物基因芯片［2］。1.2美国提出“精准医学计划”背景解析美国医学界在2011年首次提出了“精准医学”的概念。美国财政预算计划在2016年拨付给美国国立卫生研究院（NIH）、美国食品药品监督管理局（FDA）、美国国家医疗信息技术协调办公室（ONC）等机构共2.15亿美元用于资助这方面的科学研究与创新发展。奥巴马“精准医疗”计划的第一步是希望招募100万名志愿者进行基因组测序。说到精准医疗就必须提到上世纪90年代初启动的人类基因组计划，这个耗时长达10年之久、花费10亿美元、由来自全世界16个国家科学家共同完成的庞大科学项目，起因是为了攻克癌症，而其最伟大的成果在于开启了测序技术研究的序幕。虽然耗时10年、耗资逾30亿美元，但奥巴马认为高投入是值得的，“在人类基因图谱的研究中，我们每投入一美元，都获得了140美元的回报。”从人类基因组计划到肿瘤基因组计划等多个大型基因组研究计划，再到这次的精准医疗计划，美国在按照既定目标一步一步向“精准医疗”迈进。基因组学的发展为现代医学走向精准医疗之路提供了基础。“对于传统医疗、现代医疗而言，以基因组学为特征的精准医疗可以被称作医疗的一次革命，是医疗的3.0版。”奥巴马此次提出“精准医学计划”的背景,主要有政治、经济、科技三方面的驱动因素。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。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。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”(personalizedmedicine)。精准医疗由个性化医疗的概念进化而来。但个性化医疗所关注的疾病治疗和预防的核心并不完全正确，例如，只关注个体情况。事实上，当前的药物越来越趋向于精确面向患有特定疾病的大量患者中少量特定人群，这部分人群有相同的分子问题（患有相同的疾病），同时在分子层面子问题上也保持一致。1.3精准医学发展的基础与条件精准医疗由个性化医疗的概念进化而来。精准医学的基础是药物基因组学(pharmacogenomics)的发展。从广义的角度看,个体化医疗包含6维概念,即疾病(D1)、环境(D2),基因(D3)、药物治疗(D4)、医疗保健(D5)和信息(D6)。首先,疾病发展、环境(微生物)和基因表达整合成了一个概念性个体化空间。上述个体化医疗包含的6维概念之间存在相互联系和相互影响,如针对某个体的医疗保健(D5)服务,若要明确其是否可能是一个HIV病毒感染者,首先涉及到疾病(D1)和环境(D2),然后考虑在应用阿巴卡韦(abacavir,抗病毒药;D1,D4)治疗前是否应该进行主要组织相容陛抗原复合物(MHC)分型(D1,D3),最后还要考虑是否提供相应的信息指南(D6)。不难看出,个体化医疗保健涉及一个相互联系的6维概念网络空间［3］。新的疗法应该是改变患者异常的基因融合和突变，甲基化，乙酰化作用，畸变和变异，或者蛋白过度表达。精准医学可用于创建更新奇、更安全的疗法，基于人类遗传学和基因组学、下一代基因测序，信号路径方面，基因交互和网络，分子的监管和控制，或功能机制［4］。精准医学的新意体现在生物医学新技术对许多疾病有更深入的理解。药物研发成本大幅增加，导致制药公司关注少见的疾病。同时，基因组测序成本的显著降低促进了许多新的罕见的遗传性疾病。这些进步为精准医学新模式提供了必要和充分条件［5］。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。2精准医学的有效性2.1国外精准医学有效性的案例世界上第一个正式被批准用于基因治疗的病例是先天性腺苷脱氨（ADA）缺乏症。1990年9月美国Blaese博士成功将正常人的ADA基因植入ADA缺乏症病人的淋巴结内，完成了首例基因治疗。到现在为止，能够通过基因治疗的遗传疾病还不足百种，包括腺苷脱氨酶（ADA）和嘌呤核苷磷酸化酶（PNP）缺乏症、珠蛋白生成障碍性贫血和血红蛋白病、血友病和其它血浆蛋白缺乏症、笨丙酮尿症和其它先天性代谢缺陷病等一些隐形遗传的单基因遗传病。目前个性化医疗在临床的实际应用领域涉及肿瘤、糖尿病、高血压、白血病、妇幼健康、部分传染病等［6］。国外已经有一些成功的精准医疗的例子,即药厂为其新药研发“伴侣诊断试剂”。比如,乳腺癌化疗药物Herceptin（商品名:赫赛汀，又称Trastuzumab,GenentechInc.研制生产）就是一个具有代表性的成功范例。赫赛汀是一个利用基因工程技术研发的人源单克隆抗体,它的研制是基于人表皮细胞生长因子受体蛋白2(HER-2/neu)的发现。Herceptin作用于乳腺癌细胞的HER2/neu,从而干扰癌细胞的生物学进程,最终致其死亡。Herceptin仅适宜于HER.2/neu过度表达(免疫组化3+,或者荧光原位杂交FISH阳性)的乳腺癌患者,因此,HER-2/neu表达水平的检测结果是临床医生制定治疗方案的重要依据。还有抗癌药甲磺酸伊玛替尼(Imatinibmesylate,商品名:Gleevac,诺华研发生产)和Rituximab(商品名:Rituxan,GenentechInc.研制生产)都是循着“个性化医疗”的思路研发成功的。Gleevac是蛋白酪氨酸激酶的抑制剂,它通过抑bcr-abl酪氨酸激酶来达到治疗慢性骨髓型白血病。Rituxan则是用于治疗CD20阳性的B细胞非霍奇金淋巴瘤。下一个前沿会是精准肿瘤学。基因组测序可以用作分子微范围根据其特定的非正常生物学对肿瘤进行分类。识别和定位肿瘤病变表达的路径方式，而不是根据肿瘤组织学分类或解剖组织起源，这将是癌症治疗的一个革命。最近的一项研究中，使用一组标记基因，表明在96%的未确诊原始肿瘤基因组的改变可以被识别，在85%的情况下它是一个已知的潜在治疗药物。这种方法是否会延长寿命、提高生活质量尚待确认[7]。家族性高胆固醇血症就是一个很好的例子，疾病预防控制中心一级推荐家庭筛查。这种基因占普通人口的0.4%，与早期心肌梗死有关。筛选和基因检测已被证明是高度有效的识别，是潜在拯救生命的降胆固醇的治疗方法。DouglasA.Mata等学者研究，精准医学可以大大帮助预防，诊断男性的健康效益，和治疗前列腺癌（CAP），良性前列腺增生(BPH)，不孕不育(hypogonadism)，性腺功能减退，勃起功能障碍(ED)。例如，精准药物可以促进前列腺癌靶向特异性抗原筛查和预防高危人群的选择，以及协助鉴定治疗前列腺增生症的耐药性，是否需要手术。精准医学培训的临床医生也可以让夫妇知道他们不孕不育的具体原因，绕过精子提取和体外受精，以防止异常的后代。尽管精准医学在性腺机能减退的管理中所扮演的角色还没有被定义,它可以用来识别相关的生物标记物与个体患者对治疗的反应,这样可以规范适当的治疗。最后，通过确定遗传多态性，调节反应的药物治疗和帮助进一步的心血管疾病筛查的患者，以改善勃起功能障碍的治疗［8］。LujainAlhajji等学者研究个性化医学与情绪障碍PersonalizedMedicineandMoodDisorders表明神经影像学研究和某些认知情感领域是新兴的生物标志物的情绪障