浅析精准医疗

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  美国总统奥巴马于2016年1月在国情咨文演讲中谈到了“人类基因组计划”(Human Genome Project)所取得的成果,并宣布了精准医疗计划(Precision Medicine Initiative),打算斥资2.15亿美元进行美国100万人的基因组测序,以更好地了解疾病形成的机制,进而为开发相应药物、实现精准施药铺平道路。
  英国此前也宣布开展“十万人基因组计划”,成为全球推动实现大规模精准医疗的开拓者。药明康德全资子公司WuXi NextCODE将为该计划提供罕见病及癌症病人的全基因组测序临床数据解析服务。
  中国科技部于3月召开国家精准医学战略专家会议,计划在2030年前,在精准医疗领域投入600亿元,其中财政支付200亿元,企业和地方财政配套400亿元。
  在世界范围内,“精准医疗”早已是行业焦点,它正在引领医学研究进入全新的时代。那么什么是精准医疗?它将为我们的生活带来哪些改变?
  什么是精准医疗?
  根据美国国立卫生研究院(NIH)的定义,精准医疗是考虑到每个人基因、环境和生活方式等个体化差异,用于疾病的预防和治疗的新兴医疗方式。精准医疗是一种基于病人“定制”的医疗模式,在这种模式下,医疗的决策、实施等都是针对每一个病人个体特征而制定的,疾病的诊断和治疗是在合理选择病人自己的遗传、分子或细胞学信息的基础上进行的。
  例如,小李通过基因组测序发现,他有比常人高40%的几率患糖尿病。对小李而言,过去他即便知道少吃多餐对身体有好处,他也很难在生活中实践,而现在他可以更有动力的针对糖尿病进行提早预防。又例如,小张通过基因测序发现,她所患有的乳腺癌属于一种相对少见的突变类型,可能其他人使用的常规药物对她来说并不起作用,而一些针对她这种突变类型的靶向性药物却疗效显著。对小张而言,精准医疗可以帮助她获得更加准确的药物匹配,从而更有针对性的治疗疾病。
  随着生物芯片、蛋白质技术发展带来的人类基因组测序技术的革新,分子影像、手术导航和微创技术等生物医学分析技术的进步,以及大数据分析工具的出现,精准医疗计划的实施意味着精准研发和使用药物时代已经到来。
  精准医疗的提出
  根据精准医疗的概念,未来的药物将针对每一个体或一小群人进行定制,原来那种一种或一类药物大批量的生产和患一种病后所有人都服用同一种药的局面将逐渐被淘汰。其实早在1860年就有医生提出,旧有的药物研发和使用是对人类资源的浪费。当时,美国著名作家兼医生奥利佛?温德尔?霍姆斯认为,若将所有的药品“沉入海底的话,对人类来说就是一大福音--不过对鱼儿们却是诅咒”。
  霍姆斯是在考察当年的医疗情况后提出的这一观念,他发现很多人不仅服药无效,反而深受药品副作用之害,其深层的原因就是没有实施个性化治疗。当然,那时人类还没有探讨自身的基因。而时至今日,精准医疗、个体基因组研究和另一些研究为精准用药、少用药和有效用药提供了更深层次的科学解读,例如,需要治疗的病例数(NNT)的科学概念的提出和实践。
  NNT兴起于20世纪80年代,是一种对临床药物或其他治疗效果的评价指标。它指的是,有多少人接受治疗或预防(服药)才能确保其中一人有效或受益。经过大量的临床调查,NNT显示的药物疗效的低下令人吃惊。例如,如果2000人每日服用阿司匹林,坚持两年以上,才能防止一起首次心脏病突发事件,即NNT为2000。同样,当哮喘发作时,有8个人使用类固醇药物,才能避免一次入院,也即对一个人有效,NNT为8。如果鼻窦炎发作,15个人使用抗生素,其中只有1例会改善或治愈,所以NNT为15。
  人们会感到奇怪,阿司匹林、类固醇药物和抗生素不是公认的防治心脏病、哮喘和鼻窦炎的有效药物吗?为何它们的实际疗效如此之差?实际上,因为基因、环境和生活方式不同,很多人的疾病痊愈未必是药物的功劳,而是靠机体的自我修复。这其实就是所谓的“同病不同运”:同样的药物,同样的疾病,有些人获得很好的疗效,有些人却几乎不起作用。而现在精准医疗已经可以根据病人具体的突变类型,更有针对性的给予特定的靶向药物。
  精准医疗的应用
  目前,全球每年肿瘤新发病例1400万人,死亡820万,全球患肿瘤病例超过2500万人。WHO曾表示,如果人类不再积极行动,到2020年,肿瘤每年将造成1000万人死亡。肿瘤的成因非常复杂,从遗传变异机体改变,到细胞恶性增殖发生癌变,再到形成临床肿瘤,其间有无数的标志物和分子靶点,但是目前临床上对肿瘤的治疗,主要还是采用手术、放疗、化疗、生物治疗、中医药等手段,相比于肿瘤研究,完全是冰山一角。
  肿瘤精准医学可以有效改善上述局面,这是一种基于肿瘤病人“定制”的医疗模式,即“对症下药”,针对每一个肿瘤病人个体特征而定制和实施医疗决策。美国华盛顿大学科学家卢卡斯?沃特曼参与了国际首例肿瘤基因组(白血病)的测序工作,但不幸在此过程中罹患自己所研究的白血病。经过传统的化疗后病情暂时被控制,但5年后又再次复发。这次复发后,化疗、激素治疗甚至骨髓移植等所有手段都完全失去作用,卢卡斯的生存几率微乎其微。此时,卢卡斯所在实验室获取了他的细胞进行全基因组DNA和RNA测序,从海量的数据中发现一个叫做FLT3的基因在肿瘤细胞中“异常活跃”。据此,医生在治疗方案中加入了一种用于治疗晚期肾癌的药物苏尼替尼,它能够抑制FLT3。结果连续服药两周后,卢卡斯体内的白血病细胞消失了,他又重返科学工作。
  不仅在肿瘤治疗方面,精准医疗对于罕见病的研究也有积极作用。在奥巴马宣布精准医疗的时候,提到了一个病例比尔?埃尔德。他是一名27岁的医学生,患有G551D突变囊性纤维化(在患囊性纤维化的患者中只占4%)。正是服用了针对罕见的G551D基因突变引发的囊性纤维化的药物Kalydeco(Ivacaftor),埃尔德才得救。这种药物也是一种新型的靶向治疗药物,它对于上述罕见病患者的治疗也是精准医疗的成功体现。
  除此之外,精准医疗还可以通过基因检测有效预防疾病的发生。在公布的第一个中国人基因组中,研究者发现其拥有重度耳聋基因GJB2的一个等位基因,提示他可能会在老年发生耳聋,也能推断其后代获得先天重度耳聋基因的风险;其基因组中有烟草成瘾基因的存在,而测试者本人确实是一名重度烟民;同时预测了其发生“阿尔兹海默症”的风险等。
  “个体化组学”的先行者、斯坦福大学遗传和个体化组学中心主任Michael Snyder教授,他通过定期检测自己的代谢组,发现自己的糖代谢出现异常,通过咨询医生,医生发现他的糖代谢虽然没有达到疾病水平,但是也超过正常值,但这种改变在临床不易早期发现。
  这种症状在医学上叫做“前驱糖尿病”(Pre-diabetes),一般“前驱糖尿病”到糖尿病要经历数年时间,如果不进行及时调整,几乎是一定会发展成糖尿病的。大夫建议Michael调整作息,并调整饮食结构,加入锻炼计划。Michael按照大夫的提议,对生活进行了调整,并加入了锻炼计划。经过两个月的调整,Michael的前驱糖尿病症状完全消失,回到正常水平。
  由此可见,随着蛋白质组、代谢组、基因组学等科学技术的迅速发展,精准医疗对于人类的健康的意义将愈发凸显。
  从精确治疗到健康管理
  随着基因检测能力日益强大,成本逐步降低,其所积累的个人医疗健康数据将更加丰富。通过大数据的积累、挖掘,以及个人信息的融合,“基因检测”作为一种新的检测手段,为癌症等复杂疾病的诊断和治疗带来了新契机。2007年以来,随着高通量测序技术的出现,一个人的基因组测序可以在数周内完成。2008年11月的《自然》杂志封面,同时刊登了包括黄种人、黑色人种和白种人白血病患者在内的三个个人基因组图谱,开启了“个人基因组”时代。但由于测序的费用非常昂贵,因此基因测序技术并不能得到有效推广。
  目前来看,精准医疗已经进入到了小规模的应用阶段。很多疾病的预防、诊断和治疗已经加入了基因测序,运用更加广泛。另一方面,当精准医疗计划完成时,我们将至少拥有一个百万级人口规模的基因组数据库,这将提升对疾病风险评估、疾病机制把握以及许多疾病最佳治疗方案的预测。那时,我们将更多考虑如何通过基因组信息,预测疾病发生,并提前避免,而不仅仅是在事后治疗。那时,健康管理将会达到全新高度,人们可以根据自己的基因,更加准确的知道自己的各种健康风险,从而更有针对性提前预防。
责任编辑: zhangyq
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