基因科學(xué)催生精準(zhǔn)醫(yī)療
2015年年初,美國(guó)總統(tǒng)奧巴馬在國(guó)情咨文演講中宣布推出新的大規(guī)模研發(fā)項(xiàng)目“精準(zhǔn)醫(yī)療計(jì)劃”(Precision Medicine Initiative),同時(shí)提議國(guó)家投入2.15億美元進(jìn)行“百萬基因組測(cè)序計(jì)劃”,旨在通過數(shù)年時(shí)間,完成一百萬人的基因組測(cè)序,并將這些數(shù)據(jù)進(jìn)行整合,打通從基因組數(shù)據(jù)到臨床應(yīng)用的道路。這項(xiàng)計(jì)劃讓美國(guó)繼“人類基因組計(jì)劃”(human genome project, HGP)以后再次使人類醫(yī)學(xué)邁入一個(gè)新的時(shí)代。
基因科學(xué)在醫(yī)療領(lǐng)域的應(yīng)用誕生了精準(zhǔn)醫(yī)療。精準(zhǔn)醫(yī)療概念是2011年由美國(guó)國(guó)家科學(xué)研究委員會(huì)在《走向精準(zhǔn)醫(yī)療》這一報(bào)告中首次正式提出。2015年7月29日央視《朝聞天下》以“聚焦精準(zhǔn)醫(yī)療”為主題對(duì)精準(zhǔn)醫(yī)療做了一個(gè)老百姓通俗易懂的介紹。簡(jiǎn)單來說,精準(zhǔn)醫(yī)療就是利用現(xiàn)代化的醫(yī)學(xué)手段為患者制定個(gè)性化的疾病預(yù)防和治療方案。
精準(zhǔn)醫(yī)療的目標(biāo)就是要為每個(gè)病人量身打造出最優(yōu)的治療方案,使療效最大化和副作用最小化。要達(dá)到這個(gè)目標(biāo),需要從分子角度來尋找病因,簡(jiǎn)單來說,需要對(duì)每個(gè)人進(jìn)行基因檢測(cè)。精準(zhǔn)醫(yī)療時(shí)代標(biāo)志著基因檢測(cè)開始成為臨床診斷重要的標(biāo)準(zhǔn)之一。
“精準(zhǔn)醫(yī)療”的另一個(gè)方向是“精準(zhǔn)藥物”,目的是為患者提供最有利的治療。開發(fā)新的有效藥物不僅花費(fèi)國(guó)家和企業(yè)巨額的資金,而且也面臨著諸多的問題,比如藥物針對(duì)的人群越來越有限,藥物研發(fā)周期越來越長(zhǎng)等。這里需要通過基因檢測(cè)積累更多的數(shù)據(jù),實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)地開發(fā)藥物,也實(shí)現(xiàn)從基因?qū)用嫔狭私獠∫颉?/p>
“精準(zhǔn)醫(yī)療”創(chuàng)建了一個(gè)龐大的患者醫(yī)學(xué)數(shù)據(jù)信息庫。這個(gè)巨大的資源庫讓臨床的數(shù)據(jù)“有跡可循”,讓疾病的根源“有數(shù)可查”。研究人員能夠通過研究這些數(shù)據(jù),進(jìn)一步了解疾病的根本原因,從而提出更合理和完善的治療和預(yù)防方案。臨床大數(shù)據(jù)的發(fā)展會(huì)促使健康預(yù)防行業(yè)進(jìn)入一個(gè)新的臺(tái)階。在我國(guó)人口基數(shù)如此龐大的基礎(chǔ)上,基因檢測(cè)在普通消費(fèi)者市場(chǎng)上的推廣能促使數(shù)據(jù)積累過程更加迅速。
精準(zhǔn)醫(yī)療的痛點(diǎn)不在“醫(yī)療”,而在“精準(zhǔn)”。因?yàn)獒t(yī)療是一個(gè)傳統(tǒng)問題,是一個(gè)需要時(shí)間積累和人工干預(yù)的過程。精準(zhǔn)醫(yī)療并沒有改變治療本身,原來怎么治療還怎么治療,只不過通過基因的檢測(cè)讓治療更有針對(duì)性。例如對(duì)腫瘤患者的用藥,精準(zhǔn)醫(yī)療并沒有改變藥的成分,也沒有改變醫(yī)生對(duì)癥下藥的方案,這里面的“醫(yī)療”并沒有發(fā)生改變,但是通過對(duì)患者的基因信息分析,可以幫助醫(yī)生精準(zhǔn)地選擇某種適合患者的藥物,從而達(dá)到療效的最大化。從這個(gè)層面上可以理解,精準(zhǔn)醫(yī)療使醫(yī)療實(shí)現(xiàn)了精準(zhǔn)化。
既然痛點(diǎn)不在于“醫(yī)療”,那么如何實(shí)現(xiàn)“精準(zhǔn)”呢?這就是基因科學(xué)的歷史使命了。從人類基因組計(jì)劃籌備開始,“組學(xué)”的概念就被生物系統(tǒng)學(xué)家做了很多的研究。從整個(gè)生命領(lǐng)域的數(shù)據(jù)流來看,從最早的中心法則(信息流從DNA到蛋白質(zhì)的整個(gè)流動(dòng)過程),到目前的系統(tǒng)生物學(xué)(信息網(wǎng)絡(luò)的形成),這些都是邁向“精準(zhǔn)”的過程。
迄今為止,我們的基因數(shù)據(jù)已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了其他“組學(xué)”所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)。這個(gè)過程推動(dòng)了“精準(zhǔn)”的定位也慢慢向基因科學(xué)傾斜?;驍?shù)據(jù)生產(chǎn)的環(huán)節(jié)需要使用基因測(cè)序技術(shù),這個(gè)過程是實(shí)現(xiàn)“精準(zhǔn)”的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。
數(shù)據(jù)需要轉(zhuǎn)化成信息才能體現(xiàn)數(shù)據(jù)的價(jià)值。在生物信息范疇里面,信息是經(jīng)過加工的數(shù)據(jù),是數(shù)據(jù)處理的結(jié)果,是能提供決策的有效數(shù)據(jù)。在這個(gè)定義范圍里面,大數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為信息的過程,也是數(shù)據(jù)形成價(jià)值的過程。
信息需要人積累的經(jīng)驗(yàn)才能形成知識(shí)庫。從數(shù)據(jù)化到信息化,從信息化到知識(shí)化,這是精準(zhǔn)醫(yī)療的一個(gè)重要演變過程。每個(gè)發(fā)展階段的過渡,不僅僅能從科學(xué)的角度來分析,更重要的是能從科研產(chǎn)業(yè)化、技術(shù)轉(zhuǎn)化的視野來看,這幾個(gè)階段實(shí)現(xiàn)了從技術(shù)服務(wù)到產(chǎn)品,從數(shù)據(jù)到信息的飛躍。
基因檢測(cè)是精準(zhǔn)醫(yī)療的入口
現(xiàn)在整個(gè)IVD行業(yè)被奧巴馬的“精準(zhǔn)醫(yī)療”計(jì)劃催生得特別火熱,殊不知10年后,究竟誰能提供最先進(jìn)的檢測(cè)技術(shù)現(xiàn)在還不確定。華大醫(yī)學(xué)執(zhí)行總裁、華大股份執(zhí)行總裁尹燁在2015第二屆中國(guó)IVD產(chǎn)業(yè)投資與并購(gòu)CEO論壇上曾這樣提到。
這里的IVD行業(yè),指的是體外診斷行業(yè)(IVD, In-Vitro Diagnostics)。
國(guó)內(nèi)IVD行業(yè)主要細(xì)分為三塊:生化診斷、免疫診斷和分子診斷。除此以外,還有其他的細(xì)分如微生物診斷、尿液診斷、凝血類診斷、血液和流式細(xì)胞診斷等診斷方法。截止到2013年,全球的IVD試劑市場(chǎng)為466億美元,我國(guó)的IVD試劑市場(chǎng)在2014年為48億美元,同比增長(zhǎng)20 %,前5年復(fù)合增長(zhǎng)率17.98%,遠(yuǎn)高于國(guó)際市場(chǎng)同期增速。
一個(gè)行業(yè)市場(chǎng)的快速增長(zhǎng)必然會(huì)帶來產(chǎn)業(yè)鏈的重新洗牌和政策的變動(dòng)。
從國(guó)內(nèi)特有的IVD試劑市場(chǎng)來看,生化免疫兩塊占到了六成的市場(chǎng)份額,其中進(jìn)口試劑占到了很高的比例。主要原因還是在原料的供應(yīng)來源上面被國(guó)外的巨頭卡住了,在試劑上面的國(guó)產(chǎn)化無法避免被國(guó)外企業(yè)卡住生產(chǎn)原料,在儀器上面的情況又是如何的呢?
2012年,國(guó)產(chǎn)生化檢測(cè)儀器市場(chǎng)占有率已經(jīng)超過了進(jìn)口儀器。免疫診斷的儀器還處在國(guó)產(chǎn)替代進(jìn)口的過程中,但是勢(shì)頭很猛,僅2012年免疫診斷中相對(duì)高端的化學(xué)發(fā)光儀器的市場(chǎng)占有率也達(dá)到了54%。
遺憾的是,在分子診斷領(lǐng)域,無論是試劑還是儀器,我國(guó)的企業(yè)還是遠(yuǎn)遠(yuǎn)未達(dá)到規(guī)?;a(chǎn)和研發(fā)。分子診斷是應(yīng)用分子生物學(xué)方法檢測(cè)患者體內(nèi)遺傳物質(zhì)的結(jié)構(gòu)或表達(dá)水平的變化而做出診斷的技術(shù),其核心是基因診斷技術(shù)。
從基因診斷技術(shù)的類型來看,可以粗略分為聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)(PCR)、熒光原位雜交(FISH)、基因測(cè)序以及基因芯片技術(shù)。其中的PCR技術(shù)雖然只能檢測(cè)一個(gè)或多個(gè)基因,但是其操作簡(jiǎn)單快速,在很多的醫(yī)院和獨(dú)立實(shí)驗(yàn)室已經(jīng)成為了標(biāo)配。FISH主要應(yīng)用于細(xì)胞遺傳領(lǐng)域,如癌癥檢測(cè)、產(chǎn)前檢測(cè)等,精確度與靈敏度相對(duì)較低。基因芯片的成本相對(duì)較低,檢測(cè)迅速、較為精準(zhǔn)?;驒z測(cè)技術(shù)隨著成本的不斷下降,慢慢成為分子診斷技術(shù)里面的獨(dú)角獸,隨著二代測(cè)序技術(shù)的進(jìn)步和推廣,未來會(huì)是發(fā)展勢(shì)頭最猛的檢測(cè)技術(shù)。
所以說基因檢測(cè)僅僅是市場(chǎng)占有率5%的分子診斷中被看好的一個(gè)技術(shù),還遠(yuǎn)遠(yuǎn)談不上主流。國(guó)內(nèi)目前基因檢測(cè)技術(shù)主要還是應(yīng)用在兩塊:無創(chuàng)產(chǎn)前DNA檢測(cè)和個(gè)體化用藥基因檢測(cè)。這兩塊都是實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)醫(yī)療的“領(lǐng)頭羊”。
從產(chǎn)業(yè)鏈的上下游來看,一個(gè)處于成長(zhǎng)期的行業(yè),會(huì)出現(xiàn)比較明顯的高市場(chǎng)和高需求增長(zhǎng)率。全球基因測(cè)序市場(chǎng)容量從2007年的794.1萬美元增至2013年的45億美元,6年復(fù)合年均增長(zhǎng)率(CAGR)為33.52%。相比而言,2010年我國(guó)生化診斷試劑市場(chǎng)規(guī)模約為31.58億元,據(jù)長(zhǎng)江證劵預(yù)計(jì),2015年我國(guó)生化試劑市場(chǎng)規(guī)模將接近80億元,CAGR將達(dá)到15%左右。
可見基因檢測(cè)的發(fā)展迅速,但是一定不是“領(lǐng)頭羊”,只能充其量稱為“急行軍”。但是從未來精準(zhǔn)醫(yī)療的推進(jìn)速度來看,要實(shí)現(xiàn)“精準(zhǔn)”,基因檢測(cè)是一個(gè)必不可少的技術(shù),這里將會(huì)是一個(gè)實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)領(lǐng)域的入口。如果從投資部署來看,尋找一個(gè)與大數(shù)據(jù)和互聯(lián)網(wǎng)相關(guān)的輕資產(chǎn)企業(yè)進(jìn)行投資,會(huì)是一個(gè)進(jìn)入精準(zhǔn)醫(yī)療領(lǐng)域最快的方式。
傳統(tǒng)的IVD企業(yè)太重太貴,從產(chǎn)業(yè)鏈的構(gòu)成來看,實(shí)現(xiàn)從生化免疫診斷轉(zhuǎn)型到分子診斷,從傳統(tǒng)的分子診斷轉(zhuǎn)型到基因檢測(cè),從基因檢測(cè)的科研服務(wù)轉(zhuǎn)型到臨床應(yīng)用,從臨床應(yīng)用轉(zhuǎn)型到大健康終端市場(chǎng),每一次的轉(zhuǎn)型都是“割肉”。在行業(yè)發(fā)展的過程里面,分工細(xì)分和平臺(tái)的出現(xiàn),會(huì)讓轉(zhuǎn)型變得越來越難,互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)對(duì)傳統(tǒng)需要轉(zhuǎn)型的企業(yè)直接的侵入做法就是顛覆。傳統(tǒng)巨頭的轉(zhuǎn)型做法往往是采用“+互聯(lián)網(wǎng)”而不是“互聯(lián)網(wǎng)+”,但是在IVD行業(yè)里面,國(guó)內(nèi)巨頭還未形成,國(guó)外的巨頭還控制著試劑和設(shè)備的生產(chǎn)環(huán)節(jié)。大多國(guó)內(nèi)的企業(yè)通過代理模式發(fā)家,技術(shù)服務(wù)發(fā)展,國(guó)產(chǎn)化和政策保護(hù)形成區(qū)域壟斷,這樣的傳統(tǒng)模式在互聯(lián)網(wǎng)迅速發(fā)展的勢(shì)頭下沒有絕對(duì)的優(yōu)勢(shì)。
當(dāng)下“互聯(lián)網(wǎng)+基因”的模式創(chuàng)新已經(jīng)如暗流一般滲透到大健康終端市場(chǎng),還在沾沾自喜獨(dú)居一方的IVD行業(yè),需要警惕互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)通過基因檢測(cè)這個(gè)入口滲透到精準(zhǔn)醫(yī)療領(lǐng)域。然而帶著大數(shù)據(jù)特性的基因行業(yè)永遠(yuǎn)無法避免互聯(lián)網(wǎng)思維的影響,這里將會(huì)在3年內(nèi)發(fā)生翻天覆地的變化,我們可以拭目以待。
大數(shù)據(jù)是精準(zhǔn)醫(yī)療的出口
中國(guó)科學(xué)院院士、中科院生物物理研究所陳潤(rùn)生研究員曾指出,醫(yī)療體系要實(shí)現(xiàn)從治病到預(yù)防的這種轉(zhuǎn)變,依賴于兩個(gè)方面:組學(xué)和大數(shù)據(jù)。之所以能產(chǎn)生精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)這個(gè)詞,就是因?yàn)閺幕蚪M研究開始導(dǎo)致了所有組學(xué)的發(fā)展,使得我們能從更精確的層次上,對(duì)生命活動(dòng)有所了解。沒有基因組學(xué)和其他組學(xué)的發(fā)展,精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)就精準(zhǔn)不起來。所謂精準(zhǔn),就是精準(zhǔn)到分子水平,我們能精確地知道疾病、健康、生命活動(dòng)的分子基礎(chǔ),包括基因組、轉(zhuǎn)錄組、蛋白質(zhì)組、代謝組學(xué)等一系列組學(xué)。所以精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)的一個(gè)基礎(chǔ)是組學(xué),那么有了組學(xué)以后,同時(shí)要有對(duì)相應(yīng)大數(shù)據(jù)的把握、獲取、分析、解釋等各個(gè)工作。依賴于生物信息大數(shù)據(jù)的發(fā)展,這些工作正好涉及建立大數(shù)據(jù)的一套辦法。
因此,組學(xué)和大數(shù)據(jù)是當(dāng)前決定精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)發(fā)展的基礎(chǔ)。而二者結(jié)合起來剛好是生物信息學(xué)家所最關(guān)心、所正在從事的研究。生物信息學(xué)正好站在國(guó)際當(dāng)前兩大科學(xué)前沿的交匯點(diǎn)上,這反映了生物信息學(xué)的重要性、它承擔(dān)的責(zé)任和未來的重要前景。
英特爾(中國(guó))有限公司健康與生命科學(xué)亞太區(qū)業(yè)務(wù)創(chuàng)新經(jīng)理李健認(rèn)為,精準(zhǔn)醫(yī)療是一門大數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的科學(xué),精準(zhǔn)醫(yī)療不同于傳統(tǒng)的單個(gè)學(xué)科的單兵作戰(zhàn),它更是一個(gè)多學(xué)科融合的學(xué)科,是包括病理科、影像科、分子醫(yī)學(xué)、遺傳學(xué)、計(jì)算科學(xué)等領(lǐng)域的綜合。當(dāng)然更重要的,還有基因組學(xué)。
從數(shù)據(jù)的維度來看精準(zhǔn)醫(yī)療,包括數(shù)據(jù)的采集、數(shù)據(jù)的互聯(lián)、數(shù)據(jù)的分享,以及數(shù)據(jù)的計(jì)算和分析。同時(shí),它也包括數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)化、隱私和安全問題。
大數(shù)據(jù)改變的不僅僅是產(chǎn)業(yè)本身,更重要的是,它改變了人們的生活方式。在精準(zhǔn)醫(yī)療方面,醫(yī)療大數(shù)據(jù)帶給人們的不僅僅是最優(yōu)的診斷和治療計(jì)劃,還有通過數(shù)據(jù)的挖掘和篩選,對(duì)未來生活方式的改變作出正確的指導(dǎo)。斯坦福大學(xué)醫(yī)學(xué)院院長(zhǎng)勞埃德·米諾在推行醫(yī)療大數(shù)據(jù)的應(yīng)用時(shí)提到:“我們已在和谷歌、蘋果公司合作,也將與更多中國(guó)科學(xué)家合作?!眲诎5逻@里說的“合作”,其實(shí)就是通過醫(yī)療大數(shù)據(jù)的挖掘和篩選,給政府、醫(yī)保政策制定者、醫(yī)院以及大眾更好的生活方式指導(dǎo)。
2020年以后的社會(huì),我們會(huì)看到大數(shù)據(jù)影響著我們的生活。任何商業(yè)的行為都將回歸到人性的行為。大數(shù)據(jù)的積累,最終會(huì)回歸到以人為中心。人的一切行為是否能夠形成信息化,沒有人能夠回答,但是以人為本形成的數(shù)據(jù)化,這是已經(jīng)可以實(shí)現(xiàn)的時(shí)代。
到2020年的時(shí)候,5G時(shí)代的到來應(yīng)該能夠?qū)崿F(xiàn),每秒鐘傳輸一個(gè)人的基因組數(shù)據(jù)不再是一個(gè)夢(mèng)想,小型的DNA快速檢測(cè)儀會(huì)是大眾手上的一個(gè)很酷的健康玩物。這樣一個(gè)基因信息時(shí)代,是大數(shù)據(jù)的時(shí)代,還有五年時(shí)間,跨界的大數(shù)據(jù)玩家和基因行業(yè)的生物信息產(chǎn)品經(jīng)理,將是這個(gè)時(shí)代的弄潮兒。
在基因信息化時(shí)代,有兩個(gè)很明顯的標(biāo)志:一個(gè)是基因數(shù)據(jù)搜索引擎的出現(xiàn),另一個(gè)是基因產(chǎn)品的封裝和實(shí)用性不斷提高?;蛐畔⒒男纬尚枰獙?duì)基因大數(shù)據(jù)的接入和搜索進(jìn)行重新的定義。在經(jīng)歷了大數(shù)據(jù)時(shí)代基因信息的存儲(chǔ)、分析、解讀和標(biāo)準(zhǔn)化接口應(yīng)用等環(huán)節(jié)的成熟,人們對(duì)于基因信息化的需求會(huì)不斷的提高。這個(gè)需求導(dǎo)致的結(jié)果就是基因搜索引擎的出現(xiàn)。一旦搜索引擎的成熟應(yīng)用得到推廣,基因產(chǎn)品的研發(fā)將能夠在一個(gè)封閉的生態(tài)環(huán)境里面不斷得到加速。產(chǎn)品的研發(fā)會(huì)被封裝,實(shí)用性會(huì)以提高用戶體驗(yàn)為核心,最終這樣的生態(tài)環(huán)境,帶來的是信息化時(shí)代的到來。