大數(shù)據(jù)助推個性化醫(yī)療

海川

個性化醫(yī)療改善居民健康，實現(xiàn)“未病先防”、“既病防變”或“已病早治”以及連續(xù)性的醫(yī)療服務(wù)

美國最受尊敬的心臟病學家、基因組學家之一埃里克·托普在《顛覆醫(yī)療：大數(shù)據(jù)時代的個人健康革命》一書中認為，個人基因組重測序技術(shù)以及一系列實時健康監(jiān)測技術(shù)是未來能讓每個個體明確知曉自身健康狀況的有力工具，能賦予每個人更多的自由，自行選擇相應(yīng)的治療方案。

隨著人類對疾病與基因之間映射關(guān)系的認識加深，基因測序成本的下降，可穿戴設(shè)備的普及，監(jiān)控設(shè)備的微型化，移動連接和網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍的擴大，電腦計算能力的大幅提升，腫瘤疾病診斷、遺傳病基因檢測、優(yōu)生優(yōu)育檢測、藥物基因組學等個性化醫(yī)療越來越成為可能。

未來人們可能只需花費 500-1000美元就能進行個人遺傳檢測，醫(yī)生可以根據(jù)基因芯片分析個人對藥物的敏感度和承受力，有針對性地開處方，避免不必要的浪費或風險。

大量的基因數(shù)據(jù)、臨床實驗數(shù)據(jù)、環(huán)境數(shù)據(jù)以及居民的行為與健康管理數(shù)據(jù)形成了“大數(shù)據(jù)”，利用好“大數(shù)據(jù)”可以提升醫(yī)療價值，形成個性化醫(yī)療，從而改進居民健康，實現(xiàn)“未病先防”、“既病防變”或“已病早治”以及連續(xù)性的醫(yī)療服務(wù)。

個性化醫(yī)療是什么？

個性化醫(yī)療一詞已使用多年，而斯克里普斯轉(zhuǎn)化科學研究所的Eric J. Topol 3月在Cell發(fā)表的一篇文章提到，最近的一項調(diào)查表明，只有4%的公眾理解“個性化醫(yī)療”是什么意思。

也許有人認為個性化醫(yī)療指的是VIP醫(yī)療服務(wù)，美國國家科學院將個性化醫(yī)療理解為精準施藥（precision medicine），但這不妨礙這個詞越來越多的被傳播。只是，當你在可穿戴設(shè)備狂轟濫炸的商業(yè)宣傳中屢次見到這個詞的時候，是否想過個性化醫(yī)療究竟是什么？它又個性在哪兒呢？

個性化醫(yī)療又稱精準醫(yī)療，是指以個人基因組信息為基礎(chǔ)，結(jié)合蛋白質(zhì)組、代謝組等相關(guān)內(nèi)環(huán)境信息，為病人量身設(shè)計出最佳治療方案，以期達到治療效果最大化和副作用最小化的一門定制醫(yī)療模式。簡單的說，就是從對“癥”下藥改變?yōu)閷Α叭恕毕滤帲@是個性化醫(yī)療的“個性”所在了。它的“個性”，貫穿在疾病預(yù)防、分析、診斷、治療的各個階段。

個性化醫(yī)療的興起源于消費者權(quán)力的崛起，是為了滿足人們的個性化健康需求。截至2013年年底，可提供個性化醫(yī)療的醫(yī)院已經(jīng)遍布美國。個性化醫(yī)療和預(yù)防醫(yī)學目前已經(jīng)成為達沃斯經(jīng)濟論壇、博鰲亞洲論壇等世界頂級戰(zhàn)略會議討論的熱點。海外醫(yī)院以先進的醫(yī)療技術(shù)、完善的治療方案、人性化的服務(wù)等優(yōu)勢成為越來越多人進行體檢、治療的新選擇。

據(jù)統(tǒng)計，近年來我國出境體檢日益火爆，每年有1000多人赴美體檢、治療，到瑞士、日本、韓國以及中國臺灣等地“體檢旅游”的達上萬人次，每次醫(yī)療花費高達十幾萬元甚至幾十萬元。個性化醫(yī)療在日本、美國等發(fā)達國家已有近30年的歷史，但在中國還是全新的事業(yè)。與美國70%的人享有個性化醫(yī)療服務(wù)相比，中國享有這項服務(wù)的比例尚不足1%，市場潛力巨大。

數(shù)據(jù)顯示，中國高收入人群的惡性腫瘤檢出率已經(jīng)高出中國惡性腫瘤發(fā)病率整體水平的73倍，心腦血管猝死幾率比中國總?cè)丝诔?倍，血脂異常的平均檢出率已經(jīng)超過60%，他們有可能成為動脈粥樣硬化、心腦血管病變的受害者。

首都醫(yī)科大學附屬北京安貞醫(yī)院副院長、北京市心肺血管疾病研究所常務(wù)副所長周玉杰教授表示，心血管疾病的患者大多數(shù)是60歲以上的老人，這些患者的病變都非常的復雜、高危，老年疾病患者的特點為多種疾病共存、多臟器受損?！拔磥砝夏耆诵难芗膊〉陌l(fā)展方向就是做‘個性化醫(yī)療?！?/p>

大數(shù)據(jù)讓基因測序不再遙遠

美國賓夕法尼亞州立大學的進化生物學家Kenneth M. Weiss對于復雜疾病遺傳機制發(fā)表過這樣的看法“健康的家庭都是相似的，不健康的家庭卻各有各的原因”。在致病基因是共有還是共同變異還是個體的罕見變異這個問題上，生物學家們還沒有達成一致。但從日常生活和下面這個例子中，我們可以看出，引起疾病的原因是多種多樣的。

埃里克·托普在《顛覆醫(yī)療》一書中舉例，就高血壓而言，目前至少有6 種不同的藥物類別、超過一百種不同的藥物來治療血壓問題，而每一個高血壓病人都有不同的根源。科學家在研究中發(fā)現(xiàn)，有一種高血壓與Adducin 基因有關(guān)，這種基因變體存在于大約20% 高血壓患者體內(nèi)。于是，就有一項針對攜帶Adducin 基因變體患者具體療法問世，此療法對這一基因攜帶者效果很好，患者血壓平均下降了14 毫米汞柱。

20世紀末期，在人類基因組計劃剛啟動的時候，測定一個人的全基因組，需要數(shù)百臺測序儀、耗資30億美元和15年的時間。但隨著科學技術(shù)的發(fā)展，將不斷縮短測序所耗費的時間。到了2003年，這項偉大的計劃就已經(jīng)完成。要將這項技術(shù)應(yīng)用在每個人的日常醫(yī)療中，其成本須降到每個人都負擔得起。

目前，1000美元一部MacBook的價格，成為完成全基因組序列測定的價格標桿?？茖W家們還在不斷嘗試提高測序儀器性能，優(yōu)化測序方法，隨著測序設(shè)備價格下降、體積的小型化發(fā)展趨勢，500-1000美元測定個人基因組，或?qū)⑹莻€性化醫(yī)療時代真正的開始。

成立于2011年的初創(chuàng)公司Bina Technology近期獲得了650萬美元的風險投資，Bina Technology主要從事的工作就是利用大數(shù)據(jù)來分析人類的基因序列，他們的分析成果將為研究機構(gòu)、臨床醫(yī)師等下游醫(yī)療服務(wù)行業(yè)提供最基礎(chǔ)的研究素材。研究型大學、制藥公司和臨床醫(yī)生利用Bina Technology的技術(shù)對基因數(shù)據(jù)進行分析，能夠利用這些數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)基因中罕見的病變信息，而正是這些病變信息造成了癌癥、新生兒疾病、鐮狀細胞性貧血等?；驕y序不同階段所達到的效果。

Bina Technology計劃與威斯康星州的醫(yī)療中心展開合作，將對新生兒重癥監(jiān)護室的兒童進行完整基因組序列測定。在未來幾年內(nèi)，該團隊希望以后每一位新生兒都能夠接受Bina Technology提供的完整基因分析數(shù)據(jù)。斯坦福大學基因?qū)W研究的Michael Snyder博士在Bina Technology平臺正式發(fā)布之前先進行了初期試點工作。實驗表明，Bina Technology平臺在5個小時內(nèi)可完成幾百人的基因序列分析，按照傳統(tǒng)的分析方法，需要花費一周時間來完成。

隨著從基因測序解決方案中得到越來越多的遺傳信息，未來對基因組進行可擴展分析的需求顯然將會越來越多。我們有理由相信，個性化醫(yī)療時代距離我們已不再遙遠。

大數(shù)據(jù)讓醫(yī)學診斷更科學

基因數(shù)據(jù)、臨床數(shù)據(jù)、社會及環(huán)境數(shù)據(jù)結(jié)合是個性化醫(yī)療的前提。如果僅憑基因數(shù)據(jù)，醫(yī)生很難出具治療方案。因為導致疾病的因素很多，除了遺傳、基因突變之外，環(huán)境因素、臨床數(shù)據(jù)都會對疾病產(chǎn)生影響。醫(yī)生需深入挖掘和分析多方面數(shù)據(jù)，出具的診斷方案才算安全有效。

“基因電子病歷”將是對個人基因組信息的縱向挖掘和比對?；驍?shù)據(jù)的采集是基于個體，也多針對遺傳病變、腫瘤易感基因等有限的已知病癥，而且解讀是在進行雙生子患病比對、正常群體的基因分析基礎(chǔ)上橫向比較得知的，缺乏個體的歷史基因數(shù)據(jù)的縱向比較?！盎螂娮硬v”應(yīng)該是記錄了患者不同時期基因信息變化，在這個基礎(chǔ)上解讀患病風險，這將是個性化醫(yī)療的特性之一。

臨床數(shù)據(jù)、基因數(shù)據(jù)、飲食、環(huán)境等互相影響?；驍?shù)據(jù)能揭示病人患病與基因異常有關(guān)，但也有其他因素會導致疾病，如血液的化學成分、身體代謝水平、脂肪含量等指標。醫(yī)生出具治療方案前還需知道這個病人的藥物過敏狀況、適合什么藥物。同時，基因還受環(huán)境影響，同一個人在不同時期，基因數(shù)據(jù)也會不一樣。目前的醫(yī)療預(yù)防計劃針對某種高風險患病人群，但未隨著飲食、環(huán)境變化而采取不同的方案。比如，除了先天的基因因素外，后天的飲食或環(huán)境影響也會導致高血壓的發(fā)病，這樣所要采取的治療方法是不一樣的。如果忽略了飲食和環(huán)境的因素或?qū)⒀诱`病人的及時治療。

因此，有專家提出，個性化醫(yī)療將是臨床數(shù)據(jù)、社會因素數(shù)據(jù)、環(huán)境數(shù)據(jù)與遺傳和分子學研究數(shù)據(jù)等多方面信息的結(jié)合。如果沒有對于每個人獨特信息的搜集，也就無法做到個性化的診斷、分析、治療方案和治療實施。而這個大數(shù)據(jù)的產(chǎn)生，依賴于基因檢測技術(shù)、實時健康檢測技術(shù)的發(fā)展，也是融合生物學和醫(yī)學的方法。

大數(shù)據(jù)有助于開發(fā)個性化藥物

我國每年約有30萬兒童因濫用抗生素引起藥物中毒性耳聾，有的兒童甚至因此而失去生命。我國的住院病人中，每年約有19.2萬人死于藥品不良反應(yīng)。美國的這一數(shù)字也超過了十萬。很長一段時間以來，濫用藥物及藥物的不良反應(yīng)已經(jīng)嚴重影響人類的健康。

目前對于檢出疾病的病人，醫(yī)生的治療方案，都是對癥下藥。但即使同樣的藥物，同樣的病，不同人的治療效果可能完全不同。不同的人會對同樣的藥物產(chǎn)生不同的效果，主要是由單核苷酸（snp）決定的。通過遺傳組學/基因組學研究發(fā)現(xiàn)，同一個藥物在不同個體內(nèi)的效果和毒副作用的差異可以達到300倍，僅依靠醫(yī)生的經(jīng)驗判斷，往往不足以保證治療方案的絕對安全。所以不同的人對藥物的選擇應(yīng)根據(jù)基因的差別決定，即使在選擇同種藥物時也應(yīng)有藥量和劑型的差別。

通過對個人基因組數(shù)據(jù)的分析，醫(yī)生就可以根據(jù)患者特有的遺傳特征和藥物敏感性來治療心臟病、癌癥和其他疾病。真正邁入個性化醫(yī)療時代后，每個人的基因電子病例中，會記載個人的所有潛在疾病及對藥物的敏感信息，醫(yī)生可以根據(jù)這些數(shù)據(jù)，先用計算機模擬實踐治療方案的有效性，得到驗證后，再對病人進行治療?；蛘吒鶕?jù)患者的實際情況調(diào)整藥物劑量，可以減少副作用。

個性化醫(yī)療目前還處在初期階段。麥肯錫估計，在某些案例中，通過減少處方藥量可以減少30%～70%的醫(yī)療成本。比如，早期發(fā)現(xiàn)和治療肺癌、胃癌、腸癌等可以顯著降低衛(wèi)生系統(tǒng)和病人的手術(shù)費用。

蘋果公司的傳奇總裁史蒂夫·喬布斯在與癌癥斗爭的過程中采用了不同的方式，成為世界上第一個對自身所有DNA和腫瘤DNA進行排序的人。為此，他支付了高達幾十萬美元的費用，他得到的不是一個只有一系列標記的樣本，而是包括整個基因密碼的數(shù)據(jù)文檔。對于一個普通的癌癥患者，醫(yī)生只能期望他/她的DNA排列同試驗中使用的樣本足夠相似。但是，史蒂夫·喬布斯的醫(yī)生們能夠基于喬布斯的特定基因組成，按所需效果用藥。如果癌癥病變導致藥物失效，醫(yī)生可以及時更換另一種藥，也就是喬布斯所說的“從一片睡蓮葉跳到另一片上”。通過大數(shù)據(jù)技術(shù)開發(fā)出的個性化藥物將喬布斯的生命延長了好幾年。

大數(shù)據(jù)有助于管理個人健康

利用大數(shù)據(jù)技術(shù)，對個人健康進行全生命周期管理，實現(xiàn)在任何時間、任何地點都可以訪問相關(guān)信息，從而保證了健康信息的一致性、連續(xù)性，如Google Health、微軟的Health Vault、百度的等平臺。健康管理系統(tǒng)的最主要特點就是：個人的健康狀態(tài)得得到了連續(xù)觀測，健康分析人員能夠有效地對個人健康狀況進行分析，以便在身體處于非健康狀態(tài)時得到及時的干預(yù)。

在健康管理領(lǐng)域中最需要解決的問題就是及時發(fā)現(xiàn)身體的健康異常和重大疾病風險預(yù)警，傳統(tǒng)情況下我們會通過年度體檢來實現(xiàn)這一要求，但是體檢時間跨度大，同時地域的覆蓋能力也不足夠，可穿戴式設(shè)備能夠?qū)崿F(xiàn)跨地域大人群身體異常實時發(fā)現(xiàn)。通過體征數(shù)據(jù)（如心率、脈率、呼吸頻率、體溫、熱消耗量、血壓、血糖和血氧、激素和BMI指數(shù)，體脂含量）監(jiān)測來幫助用戶管理重要的生理活動。

現(xiàn)階段可以利用的體征數(shù)據(jù)傳感器包括：①體溫傳感器；②熱通量傳感器：用來監(jiān)測熱量消耗能力，可以用于血糖輔助計算和新陳代謝能力推算；③體重計量傳感器：用于計算BMI指數(shù)；④脈搏波傳感器：推算血壓，脈率等數(shù)據(jù)；⑤生物電傳感器：可用于心電、腦電數(shù)據(jù)采集，也可用來推算脂肪含量等；⑥光學傳感器：推算血氧含量，血流速。

設(shè)備初始會將一天設(shè)定數(shù)十個檢測點，只需累積28個檢測結(jié)果即可建立個人初級模型，利用大數(shù)據(jù)技術(shù)對所有產(chǎn)生數(shù)據(jù)進行分析，匯總成一個健康風險指數(shù)，用戶可以看到自己的健康風險指數(shù)和同齡、同性別人群的平均風險指數(shù)，并且能明確自己的健康風險在同齡人群中的排位。同時，利用大數(shù)據(jù)技術(shù)，設(shè)備會根據(jù)使用者實際情況進行調(diào)整，一旦數(shù)據(jù)顯示異常，就會加大檢測密度，反之則會拉長檢測間隔，進行動態(tài)調(diào)整。

這些數(shù)值交叉分析結(jié)果可以用來分析用戶現(xiàn)在的體質(zhì)狀況，進行健康風險評估，并可以結(jié)合數(shù)據(jù)給出幾項關(guān)鍵生理活動：睡眠、飲食、運動和服藥的個性化改善建議，讓用戶保持在一個穩(wěn)定的身體健康狀況。

任何事物都是雙刃劍。大數(shù)據(jù)技術(shù)在助推個性化醫(yī)療發(fā)展的同時，不可避免涉及到個人健康信息的安全和隱私保護問題。對公民醫(yī)療信息的保護，無論在技術(shù)手段還是法律支撐都依然捉襟見肘。

不過，在大數(shù)據(jù)時代，我們需要設(shè)立一個不同于互聯(lián)網(wǎng)時代的隱私保護模式，這個模式不單單依托個人的許可，應(yīng)該更側(cè)重于數(shù)據(jù)使用者為其行為承擔責任。

大數(shù)據(jù)時代，在享有個性化醫(yī)療服務(wù)的同時，誰來保護公民的個人隱私？既是每個人應(yīng)當思考的問題，也是政府部門不可推卸的責任。