個體化醫(yī)療技術(shù)與市場分析

范月蕾，馬征遠(yuǎn)，毛開云

中國科學(xué)院上海生命科學(xué)信息中心，上海 200031

個體化醫(yī)療技術(shù)與市場分析

范月蕾，馬征遠(yuǎn)，毛開云

中國科學(xué)院上海生命科學(xué)信息中心，上海 200031

個體化醫(yī)療是指根據(jù)病患的基因組信息與相關(guān)個體特征，為病患提供個性化治療方案的一種醫(yī)療模式。隨著醫(yī)療技術(shù)的發(fā)展及民眾對健康需求的不斷提升，個體化醫(yī)療技術(shù)快速發(fā)展，市場規(guī)模日益擴大。對個體化醫(yī)療的定義與界定、涉及的技術(shù)領(lǐng)域與技術(shù)趨勢、市場規(guī)模與競爭態(tài)勢進行調(diào)研，為我國個體化醫(yī)療產(chǎn)業(yè)的發(fā)展及相關(guān)政策的制定提供參考。

個體化醫(yī)療；精準(zhǔn)醫(yī)療；分子診斷

個體化醫(yī)療，又稱個性化醫(yī)療或精準(zhǔn)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(dá)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[1]。相比于傳統(tǒng)醫(yī)療，個體化醫(yī)療具有提升治療質(zhì)量、減輕副作用等得天獨厚的優(yōu)勢。

個體化醫(yī)療萌芽于19世紀(jì)，隨著制藥技術(shù)、成像技術(shù)、基因技術(shù)和數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)的發(fā)展，人類對個體化差異有了更深入的了解，21世紀(jì)基因測序技術(shù)的飛速進步使個體化醫(yī)療成為可能。個體化醫(yī)療的發(fā)展引起了全球各國的關(guān)注，不僅成為科研機構(gòu)爭搶的高地，也是投資者關(guān)注的重點。2015年1月30日，美國總統(tǒng)奧巴馬正式批準(zhǔn)“精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)計劃”，提議國會在2016年財年向該計劃投入2.15億美元，以推動個體化醫(yī)療的發(fā)展。2015年3月，中國科學(xué)技術(shù)部舉辦首屆國家精準(zhǔn)醫(yī)療戰(zhàn)略專家會議并成立由19人組成的專家委員會，計劃在2030年前投入600億元（中央財政支付200億元、企業(yè)和地方財政配套400億元）推動我國個體化醫(yī)療的發(fā)展（圖1）[2]。

1 個體化醫(yī)療的界定與應(yīng)用前景

隨著分子醫(yī)學(xué)水平的提高以及大數(shù)據(jù)技術(shù)的廣泛應(yīng)用，個體化醫(yī)療迎來新機遇，對于個體化醫(yī)療的定義與界定眾說紛紜，個體化醫(yī)療的技術(shù)與模式也越來越多地應(yīng)用于各個領(lǐng)域。

圖1 個體化醫(yī)療的發(fā)展歷程

1.1 個體化醫(yī)療的定義和界定

“個體化醫(yī)療”通常被描述為“在合適的時間，對合適病患采取合適的治療方案”。從更廣義的角度來看，個體化醫(yī)療可以被認(rèn)為是在預(yù)防、診斷、治療和后期康復(fù)的全過程中，依據(jù)病患的個體特征、需求和偏好設(shè)計治療策略。幾個類似的術(shù)語如“精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)（precision medicine）”、“分層醫(yī)學(xué)（stratif ed medicine）”、“靶向醫(yī)療（targeted medicine）”、“藥物基因組學(xué)（pharmacogenomics）”一般與“個體化醫(yī)療”混合使用。其中，“精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)”是與“個體化醫(yī)療”最接近的詞，它被美國國家科學(xué)院（National Academy of Sciences，NAS）定義為使用基因組、表觀基因組等相關(guān)數(shù)據(jù)明確個體的疾病模式，從而找到更好的個體治療方法?！胺謱俞t(yī)學(xué)”一般是指把患有特定疾病的病患根據(jù)對特定藥物與治療方法的不同反應(yīng)分成亞型?！胺謱俞t(yī)學(xué)”是“個體化醫(yī)療的核心”?！八幬锘蚪M學(xué)”是研究遺傳基因?qū)λ幬镌谌梭w內(nèi)吸收、代謝、療效及不良反應(yīng)產(chǎn)生影響的現(xiàn)象及其機制，是“個體化醫(yī)療”最近興起的重要研究領(lǐng)域[3]（表1）。

總體來說，個體化醫(yī)療從寬到窄涵蓋了多個層面的定義。從狹義來看，個體化醫(yī)療是指結(jié)合個人基因組、蛋白質(zhì)組、代謝組等內(nèi)環(huán)境信息以及生活方式等外環(huán)境信息，為病人量身設(shè)計出最佳治療方案與治療藥物。從廣義來看，個體化醫(yī)療是依據(jù)個體差異進行疾病管理，以期達(dá)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。

1.2 個體化醫(yī)療表現(xiàn)出廣闊的應(yīng)用前景

個體化醫(yī)療是臨床應(yīng)用的重大趨勢。世界上第一個正式被批準(zhǔn)用于基因治療的病例是先天性腺苷脫氨酶（ADA）缺乏癥。目前，能夠通過基因治療的遺傳疾病已有很多，包括珠蛋白生成障礙性貧血、血友病、苯丙酮尿癥和其他先天性代謝缺陷病等（表2）[1]。

目前個體化醫(yī)療在臨床的實際應(yīng)用領(lǐng)域涉及腫瘤、血液病、精神病、傳染病、心血管疾病等多種疾病。其中，腫瘤和血液系統(tǒng)疾病是個體化醫(yī)療涉足的重點（圖2）。

表1 國際組織與機構(gòu)對個體化醫(yī)療定義例舉

表2 個體化醫(yī)療應(yīng)用方式例舉

圖2 2013年FDA批準(zhǔn)的個性化藥物所涉及的臨床領(lǐng)域[3]

2 個體化醫(yī)療技術(shù)發(fā)展的現(xiàn)狀與趨勢

從個體化醫(yī)療的過程來看，可以分為個體化診斷和個體化治療兩個部分。通過大數(shù)據(jù)、云計算等數(shù)據(jù)分析方法使個體化診斷的結(jié)果更好地為個體化治療服務(wù)，即通過將檢測獲取的指標(biāo)與數(shù)據(jù)庫中相關(guān)數(shù)據(jù)進行比對，獲得診斷結(jié)果，通過診斷結(jié)果的分析，醫(yī)生可以在個體化治療階段更好地制定治療策略（圖3）。

2.1 分子診斷是個體化診斷技術(shù)的核心

疾病診斷經(jīng)歷了從實驗生物學(xué)到分子生物學(xué)的轉(zhuǎn)變，在生化診斷與免疫診斷領(lǐng)域，技術(shù)已非常成熟，而在分子診斷領(lǐng)域，基因芯片、微滴式數(shù)字PCR、第三代測序等新興技術(shù)百花齊放，推動了個體化診斷的快速發(fā)展。

分子診斷是應(yīng)用分子生物學(xué)方法，通過檢測患者體內(nèi)遺傳物質(zhì)的結(jié)構(gòu)或表達(dá)的變化來進行診斷的技術(shù)[4]。分子診斷檢測的是遺傳物質(zhì)的變化，因此人體基因遺傳物質(zhì)的狀態(tài)和變化檢測是其核心。核酸檢測從工藝上來說包括核酸提取、核酸擴增和核酸檢測，核酸檢測技術(shù)包括核酸分子雜交、基因測序、基因芯片技術(shù)等。分子診斷涉足的領(lǐng)域包括感染性病原體檢測分型、遺傳性疾病診斷、腫瘤個體化檢測等。

在感染性病原體檢測分型領(lǐng)域，利用分子診斷技術(shù)能早期、快速、敏感、特異地檢測感染性病原體核酸。涉及的技術(shù)包括原位雜交、斑點雜交、RT-PCR、基因測序技術(shù)等。目前，分子診斷已可以成功檢測各類肝炎病毒、梅毒螺旋體、肺SARS病毒、各類流感病毒等。

在遺傳性疾病診斷領(lǐng)域，分子診斷通過對患者染色體和基因靶點的檢測進行遺傳篩查和鑒別診斷，并能夠?qū)易逍赃z傳病的發(fā)生進行預(yù)測。染色體核型分析、熒光原位雜交技術(shù)、RT-PCR技術(shù)等可用于檢測染色體畸形，隨著高通量測序技術(shù)的成熟，基于高通量測序技術(shù)的無創(chuàng)產(chǎn)前基因檢測成為重要的應(yīng)用領(lǐng)域。

在腫瘤個體化檢測領(lǐng)域，分子診斷可通過檢測相應(yīng)基因的改變，評價個體患病風(fēng)險，進行疾病的早期預(yù)防和診斷。通過DNA測序、RT-PCR和FISH等技術(shù)檢測基因擴增、突變、表達(dá)和多態(tài)性等，指導(dǎo)腫瘤靶向治療（圖4）[5]。

總之，分子診斷技術(shù)以其具有的靈敏度高、特異性強、簡便快速、可進行定性定量檢測等優(yōu)勢，為個體化醫(yī)療的發(fā)展奠定了良好的基礎(chǔ)。

圖3 個體化醫(yī)療涉及的主要技術(shù)領(lǐng)域

圖4 分子診斷涉及的主要技術(shù)及主要廠商

2.2 大數(shù)據(jù)技術(shù)搭建“診斷”與“治療”的橋梁

在個體化檢測的基礎(chǔ)上，大數(shù)據(jù)技術(shù)幫助獲取和分析診斷信息為個體化治療設(shè)計提供指導(dǎo)，大數(shù)據(jù)是“個體化診斷”通向“個體化治療”的橋梁。在個體化醫(yī)療中，大數(shù)據(jù)分析技術(shù)可對醫(yī)療影像數(shù)據(jù)、基因數(shù)據(jù)等內(nèi)容進行收集和分析，通過分析軟件進行深度挖掘，從而實現(xiàn)更加精準(zhǔn)的醫(yī)療。國外很多公司都建立了自己的大型數(shù)據(jù)庫并開發(fā)相關(guān)的軟件進行快速的醫(yī)療數(shù)據(jù)分析，如Myriad Genetics公司通過大數(shù)據(jù)的一體化分析解釋不確定的遺傳檢測結(jié)果，使該公司擁有了顯著性的戰(zhàn)略優(yōu)勢。Illumina公司開發(fā)了BaseSpace云計算與存儲平臺進行遺傳信息的分析。Seven Bridges Genomics公司在人類基因組排序和分析中綜合應(yīng)用了云計算和NoSQL數(shù)據(jù)的技術(shù)，推出EC2、S3和MongoDB 等數(shù)據(jù)分析工具[6]。我國華大基因的生物信息超算中心，具備每秒運行157萬億次的超級計算能力，數(shù)據(jù)存儲量達(dá)12.6PB，基因測序能力位居全球第一。

2.3 先進技術(shù)驅(qū)動“個體化治療”快速發(fā)展

在越來越成熟的分子診斷技術(shù)的驅(qū)動下，個體化醫(yī)療無論是運用前景還是商業(yè)利潤都呈現(xiàn)出越來越大的價值，然而，先進治療技術(shù)的快速進步才是個體化醫(yī)療落地的關(guān)鍵所在。從靶向藥物，到細(xì)胞免疫療法，再到基因編輯技術(shù)，“個體化治療”領(lǐng)域的重大突破無不撼動著整個生物醫(yī)藥行業(yè)，推動著人類醫(yī)療技術(shù)的發(fā)展（表3）。

個體化醫(yī)療雖然呈現(xiàn)出巨大的可能性與商業(yè)價值，但目前還存在很多局限阻礙其進一步發(fā)展。從技術(shù)角度來看，首先，個體化醫(yī)療的費用高昂，質(zhì)量難以控制，人口眾多難以推廣。個體化醫(yī)療的普及依賴基因測序，雖然基因測序的成本已下降很多，但對普通民眾來說仍然花費較高。其次，標(biāo)志物的研究是個體化醫(yī)療開展的基礎(chǔ)，雖然目前檢測設(shè)備已可以精確地檢測絕大多數(shù)標(biāo)志物，但同一種遺傳標(biāo)志物應(yīng)用在不同人群的效果是否存在差異，多種遺傳標(biāo)志物是否對同一個體產(chǎn)生協(xié)同效應(yīng)等問題尚不明確。另外，如何對多因素協(xié)同考察仍是個體化醫(yī)療的難點，由于研究條件的差異，研究對象的種族、生活地域、生活習(xí)慣的不同等因素，同樣的檢測結(jié)果往往需要不同的治療手段，這些都期待在未來技術(shù)發(fā)展的過程中加以完善[7]。

3 個體化醫(yī)療市場發(fā)展的現(xiàn)狀與趨勢

隨著醫(yī)療保健支出的不斷上升、癌癥患病率的日益增加、政府醫(yī)療負(fù)擔(dān)的不斷加重，個體化醫(yī)療的需求持續(xù)增長。據(jù)美國市場研究公司Grand View Research發(fā)布的報告顯示[8]，2014年全球個體化醫(yī)療市場規(guī)模為10 079億美元，預(yù)計2022年將達(dá)到24 525億美元，年復(fù)合增長率超預(yù)期11.8%。隨著更多的個體化醫(yī)療服務(wù)被納入報銷范圍以及監(jiān)管環(huán)境的日益完善，相信其影響力將進一步提升。

3.1 個性化藥物占新藥比重持續(xù)提升

2015年，個性化醫(yī)學(xué)聯(lián)盟（PMC）發(fā)布的報告顯示[9]，F(xiàn)DA批準(zhǔn)的個性化藥物數(shù)量呈上升趨勢，2015年，F(xiàn)DA共批準(zhǔn)新藥45種，其中個性化藥物13種，占比為28%（2014年FDA審批通過的新藥中個性化藥物占的比例為21%）。從藥物針對的疾病種類來看，除了腫瘤特異性藥物，針對遺傳性罕見病的新藥批準(zhǔn)數(shù)量也在增長，充分體現(xiàn)了個性化藥物在各個領(lǐng)域的應(yīng)用潛力，也可以看出各制藥公司對于個性化藥物研發(fā)予以巨大的投入，對其前景抱以很大的期待（表4）。

表3 個體化治療代表性技術(shù)與成果

3.2 北美地區(qū)是全球最大的個體化醫(yī)療市場

2014年，北美地區(qū)個體化醫(yī)療市場占全球主導(dǎo)份額。美國國立衛(wèi)生研究院的大力扶持，政府對相關(guān)臨床試驗、電子醫(yī)療檔案、醫(yī)院計算機操作系統(tǒng)等方面的持續(xù)資助，臨床從業(yè)人員的增長，下一代測序技術(shù)的創(chuàng)新以及成本下降都推動了個體化醫(yī)療技術(shù)的發(fā)展。2014年，北美地區(qū)個體化醫(yī)療的收入超過500億美元。

與之相比，亞太地區(qū)預(yù)計是個體化醫(yī)療發(fā)展最快的市場，2015～2022年的年均增長率將達(dá)到13%。與其他區(qū)域相比，亞太地區(qū)人口眾多，市場滲透率高，西方和東方個體化醫(yī)療參與者間日益緊密的合作也將是其發(fā)展的重要因素[8]。

3.3 國際醫(yī)藥巨頭搶占全球個體化醫(yī)療產(chǎn)業(yè)

隨著個體化醫(yī)療產(chǎn)業(yè)的不斷發(fā)展，眾多國際大型藥企紛紛通過合作、自身研發(fā)或并購方式進入個體化醫(yī)療領(lǐng)域，如羅氏、安進、默克、輝瑞、諾華、百時美施貴寶、阿斯利康等。值得注意的是，除了制藥巨頭外，以Google、IBM、微軟為代表的科技巨頭也開始布局個體化醫(yī)療。以2013年上市、向公眾提供癌癥基因檢測服務(wù)的生物科技公司Foundation Medicine為例，微軟擁有其4%的股權(quán)，Google旗下風(fēng)投Google Ventures持有該公司9%的股權(quán)，羅氏隨后以12億美元入股該公司。Google投資的另外一家公司23andMe也是基因測序領(lǐng)域最具代表的公司。IBM利用其最領(lǐng)先的大數(shù)據(jù)技術(shù)，推出了超計算機Watson，助力像MD安德森、梅奧這些全美頂尖的醫(yī)院開展癌癥的個體化醫(yī)療。另外，IBM投資數(shù)十億美元建設(shè)云計算平臺，提供大數(shù)據(jù)存儲和處理服務(wù)（表5）[10]。

3.4 監(jiān)管規(guī)范化是個體化醫(yī)療持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵

個體化醫(yī)療作為一項與人體健康息息相關(guān)的新興技術(shù)，其市場化的推動與政府審批規(guī)范的出臺及政策的引導(dǎo)密不可分。在我國，干細(xì)胞療法、免疫細(xì)胞療法等多種技術(shù)因為政府未及時出臺有效的標(biāo)準(zhǔn)與監(jiān)管方法，導(dǎo)致市場出現(xiàn)亂象，嚴(yán)重制約了技術(shù)的發(fā)展。雖然近年來我國出臺了《干細(xì)胞臨床試驗研究管理辦法》、《干細(xì)胞臨床試驗研究基地管理辦法》等規(guī)范加以完善，但其適用范圍、審批流程、操作條件等多個細(xì)節(jié)仍有待進一步明確。與之相比，美歐日韓等科技發(fā)達(dá)國家/地區(qū)已建立了適合各自國情的個體化醫(yī)療監(jiān)管體制。特別注意的是，美國FDA發(fā)布的《Paving the way for personalized medicine》，明確了新時期美國FDA在推動個體化醫(yī)療中需要發(fā)揮的作用，值得參考。報告提出，美國FDA應(yīng)在評價個體化醫(yī)療產(chǎn)品的獲益和風(fēng)險、推動科學(xué)技術(shù)的迅速進步、為新領(lǐng)域的醫(yī)療產(chǎn)品提供明確與可預(yù)測性的治療原則以及告知參與方臨床試驗設(shè)計和藥物設(shè)備發(fā)展的相關(guān)規(guī)范等多個領(lǐng)域進行努力（表6）[3]。

表4 2015年FDA批準(zhǔn)個性化藥物情況[9]

表5 醫(yī)藥企業(yè)涉足個體化醫(yī)療情況例舉

表6 FDA在個體化醫(yī)療領(lǐng)域發(fā)布的相關(guān)政策例舉

［1］ 東北證券. 個性化醫(yī)療長期投資機會分析：“量體裁藥”時代漸行漸近[R]. 上海：東北證券，2014.

［2］ 精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)的精準(zhǔn)報道：美國版精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)vs中國版精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)[EB/OL].（2015-12-06）[2017-05-05]. http://www.biodiscover.com/news/industry/124344. html.

［3］ U.S. Food and Drug Administration. Paving the way for personalized medicine.U.S[R]. Silver Spring，MD：FDA，2013.

［4］ POSTE G. Molecular diagnostics：a powerful new component of the healthcare value chain[J]. Expert Review of Molecular Diagnostics，2001，1（1）：1-5.

［5］ 沈立松，謝國化. 我國分子診斷的現(xiàn)狀及問題[J]. 中華檢驗醫(yī)學(xué)雜志，2016，39（7）：473-476.

［6］ 基因概念股持續(xù)暴漲 分析稱可重點關(guān)注7只概念股[EB/OL]. （2015-03-04）[2017-04-20]. http://f nance.ifeng.com/a/20150304/13528611_0.shtml.

［7］ 王琦. 未來醫(yī)學(xué)的發(fā)展方向——個體化診療[N]. 中國科學(xué)報，2010-3-11（3）.

［8］ Grand View Research，Inc. Personalized medicine（PM）market analysis by product（PM diagnostics, PM therapeutics, personalized medical care, personalized nutrition & wellness）and segment forecasts to 2022[R]. San Francisco，CA：Grand View Research，Inc，2016.

［9］ Personalized Medicine Coalition. 2015 progress report：personalized medicine at FDA[R]. Washington，DC：PMC，2015.

［10］ 個性化醫(yī)療投資筆記[EB/OL].（2015-03-06）[2017-04-20]. http://blog.sina.com.cn/s/blog_59834aba0102w8c3.html.

Technology and market analysis on personalized medicine

FAN Yuelei，MA Zhengyuan，MAO Kaiyun
Shanghai Information Center for Life Sciences, CAS, Shanghai 200031, China

Personalized medicine refers to providing personalized treatment based on patients,genome information and individual characteristics. With the development of medical technologies and ever-growing health demand, personalized medicine enjoys rapid technology development and robust market growth. This paper made a research on the def nition, technical f eld, technology development trend, market size and competition status of personalized medicine to provide reference to the industry development and government policy-making.

personalized medicine; precision medicine; molecular diagnosis

10.3969/j.issn.1674-0319.2017.03.002

范月蕾，碩士，助理館員。主要從事生物技術(shù)與相關(guān)產(chǎn)業(yè)的情報分析，包括產(chǎn)業(yè)發(fā)展態(tài)勢、競爭情報研究等。E-mail：fanyuelei@sibs.ac.cn

2016年上?？萍及l(fā)展基金軟科學(xué)研究項目“國際藥物研發(fā)的專利保護制度研究”（16692111400）