創(chuàng)新時代下的生物醫(yī)學科技與保險

趙國屏 中國科學院

本文的主題是關(guān)于創(chuàng)新時代下的生物醫(yī)學科技與保險。首先需要說明的是，這里的保險指的是醫(yī)療保險，人壽保險可能與此相關(guān)，但并沒有那么重要。本文將與大家探討三個話題：首先，討論生物醫(yī)學科技與保險，尤其是醫(yī)療保險，這兩者之間的相關(guān)關(guān)系。其次，分享一些生物醫(yī)學科技的新發(fā)展情況，一是從“組學”到（4P醫(yī)學）；二是精準醫(yī)療和生物醫(yī)學大數(shù)據(jù)；三是生物醫(yī)學治療的新思路，即更長壽和更健康的生活。顯然，這三點都與醫(yī)學和保險的相互作用有關(guān)。最后，強調(diào)了醫(yī)療保險事關(guān)人類健康，所以筆者真誠地希望保險公司能夠承擔起支持生物醫(yī)學研究的責任。

一、生物醫(yī)學科技與保險的關(guān)系

談及生物醫(yī)學科技與保險的關(guān)系，首先，生物醫(yī)學科技為保險精算提供了理論基礎(chǔ)，而保險精算則是保險政策制定的重要依據(jù)。這是因為，第一，生物醫(yī)學為疾病的發(fā)現(xiàn)和檢驗提供知識和技術(shù)，例如疾病的稟性、診斷和預測；第二，生物醫(yī)學為治療疾病提供知識和技術(shù)，例如疾病的預后和結(jié)果。本文認為，這兩點對于精算實務來說非常重要，而精算實務是保險決策的基礎(chǔ)。其次，保險政策影響著生物醫(yī)學的研究方向。因為，由誰來承擔生物醫(yī)學的研究費用非常重要，如果生物醫(yī)學的研究成果沒有人愿意購買，那么為什么還要從事相關(guān)的研究呢？因此，從醫(yī)藥和臨床設(shè)備到試劑行業(yè)都會受到購買方的直接影響。同時，與生物醫(yī)學科學相關(guān)的研究和開發(fā)，如基礎(chǔ)醫(yī)學研究，也會受到間接的影響。雖然這種間接影響并不大，因為它還受到了政府政策的緩沖，政府機構(gòu)會支持較為長期的醫(yī)學研究工作，但是這種間接影響最終還是會波及生物醫(yī)學研究，因為政府政策仍然會受到市場和社會的影響。

二、生物醫(yī)學科技的新發(fā)展

第二個部分是關(guān)于醫(yī)學科學和技術(shù)的新發(fā)展，以及與現(xiàn)狀的對比。先來看看什么是從“組學”到（4P醫(yī)學）。在個體的整個生命周期中，或者說從基因到終點（一個生命的終結(jié)）這個過程中，個體會受到基因和環(huán)境的相互作用。所以，個體的健康與否是基因和環(huán)境相互作用的結(jié)果。在某些情況下，基因起著非常重要的作用。例如，像囊性纖維化這樣的疾病，幾乎100%由基因突變所引發(fā)。雖然有些死亡原因與基因無關(guān)，例如車禍，但是在基因和環(huán)境這兩者之間有一個人類從誕生、成長到死亡的過程，在這個過程中，從生理學到病理學，從整個身體到單個細胞，它們會在人的一生中發(fā)生變化，這些變化仍與基因?qū)W有關(guān)。但它不是基因遺傳，而是體細胞突變和異常表達，這是導致癌癥的最重要因素。對于一部分疾病，基因起著更重要的作用；而對于另一部分疾病，可能環(huán)境因素起著更重要的作用，但無論如何，疾病都在不同程度上與基因有關(guān)。

下文分析了研究人類基因組學項目的原因及取得的學術(shù)成果。人類基因組學項目是一個非常重要的國際項目，它開始于上個世紀90年代，到目前為止，項目研究取得了優(yōu)異的成果。這項研究最重要的有利條件在于課題組擁有了大量的患者樣本，這完全改變了研究方法、研究系統(tǒng)和研究策略。如今，組學研究從基因組學發(fā)展到許多其他組學，為學術(shù)界提供了大量的研究數(shù)據(jù)，大數(shù)據(jù)的背景支持了系統(tǒng)生物學的建立，并使醫(yī)學研究系統(tǒng)化，產(chǎn)生了很多學術(shù)成果。

（一）臨床研究的成果

第一個成果是在臨床研究方面，學者們擁有了分子標記物以及檢測這些標記物的技術(shù)，從而可以對患病前和患病后的個體進行檢測。因此，可以對健康或亞健康人群進行易感性研究和篩查，也可以研究分析臨床患者的疾病預后、藥物基因組學、監(jiān)測和疾病結(jié)果。通過在癌癥研究、癌癥實踐和治療實踐中使用這些方法，可以在不同層面上檢測這些分子標記物，從組織到器官，甚至血液循環(huán)和DNA，這是個性化醫(yī)療的基礎(chǔ)。在本世紀初所有學者的共同研究下，有關(guān)轉(zhuǎn)化醫(yī)學的概念產(chǎn)生了。它是將基礎(chǔ)研究與臨床實踐聯(lián)系起來，并形成所謂的“4P醫(yī)學”。

“4P醫(yī)學”的前面兩個P，是指預見性（Predictive）和預防性（Preemptive），均與疾病前和疾病初始階段的問題有關(guān)。預見性是預測正在發(fā)生的病況以及對早期篩查的風險評估；預防性取決于是什么樣的疾病，例如，可以預防傳染性疾病，但對于一些非傳染性疾病，可以在個體病發(fā)前為其提供治療，從而預防其真正患病因素。當患者患病時，可以采用第三個P，即個性化治療（Personalized）。最 后 一 個P，即 參 與 性（Participatory），在4P醫(yī)學中非常重要。當今的醫(yī)學不僅是醫(yī)生的實踐，而且是患者的實踐，項目研究需要患者的支持，要讓患者參與到研究和實踐當中。因此，“4P醫(yī)學”是基因組學研究的一個非常重要的成果。

（二）精準醫(yī)療和生物醫(yī)學大數(shù)據(jù)

第二個成果是精準醫(yī)療和生物醫(yī)學大數(shù)據(jù)。個性化醫(yī)學或者說“4P醫(yī)學”逐漸收集和整合了越來越多的數(shù)據(jù)，這是一個非常大的變化。DNA測序技術(shù)的變化發(fā)生在本世紀初（2003年發(fā)生SARS后），出現(xiàn)了下一代測序的新技術(shù)?；蚪M學和其他測序相關(guān)組學的數(shù)據(jù)增長速度非?？?，成本變得越來越低，數(shù)據(jù)規(guī)模急劇增加，到2007年已經(jīng)接近PB級。在之后的幾年間，基因組學研究的數(shù)據(jù)基本上是TB級，又比2007年高了大約3個數(shù)量級。轉(zhuǎn)化醫(yī)學和“4P醫(yī)學”的研究涵蓋范圍廣闊，從DNA到RNA，從蛋白質(zhì)到代謝組學，甚至到人類表型。到2015年，數(shù)據(jù)量達到了EB級（1018）。此后，它真正奠定了醫(yī)學大數(shù)據(jù)時代，擁有所有大數(shù)據(jù)的特性。

同時，數(shù)據(jù)量巨大并且增長速度很快。生物醫(yī)學數(shù)據(jù)的多樣性和準確性，是與其他大數(shù)據(jù)相比較而言最為顯著的區(qū)別。由于系統(tǒng)非常復雜且用于研究的數(shù)據(jù)沒有很好地標準化，導致我們對來自臨床數(shù)據(jù)的真實性存疑，經(jīng)常發(fā)生偏差異常，因此，如何使用醫(yī)學大數(shù)據(jù)就成為巨大的挑戰(zhàn)。例如，研究層次的多樣性，數(shù)據(jù)的異質(zhì)性、復雜性，數(shù)據(jù)的動態(tài)化且很少被標準化，以及數(shù)據(jù)量的龐大等，這些都是使用醫(yī)學大數(shù)據(jù)的難點。此外，如果考慮表型和基因組的功能，那就更為復雜了。在精準醫(yī)療時代強調(diào)來自個體的數(shù)據(jù)，而且不僅是個體的數(shù)據(jù)，還有組學數(shù)據(jù)，甚至來自個體及其生命周期的多組學數(shù)據(jù)。如果將所有數(shù)據(jù)歸攏起來，相信在未來會達到ZB級的水平。與此同時，現(xiàn)代分析工具能幫助我們獲得更為精確的數(shù)據(jù)。大數(shù)據(jù)分析技術(shù)也正在發(fā)展進步，全國健康協(xié)會（NIH）提出要向精準醫(yī)療努力，這是生物醫(yī)學研究和臨床實踐創(chuàng)新的新時代。

圖1進一步說明了數(shù)據(jù)的復雜程度。四個象限包括了醫(yī)藥數(shù)據(jù)、生物數(shù)據(jù)、生態(tài)環(huán)境科學數(shù)據(jù)和社會科學數(shù)據(jù)。以新冠肺炎為例，在醫(yī)藥數(shù)據(jù)部分，需要臨床和藥物方面的努力，同時還需要了解病毒的結(jié)構(gòu)和功能，如SARS病毒的基因組學。在生態(tài)環(huán)境科學數(shù)據(jù)部分，需要了解病毒的起源及其分子進化。在社會科學數(shù)據(jù)部分，需要了解更多關(guān)于環(huán)境、分子生態(tài)學以及特殊社會治理和流行病學的知識。所以，僅以新冠肺炎為例，信息系統(tǒng)中所需要的數(shù)據(jù)就非常復雜。

圖1 數(shù)據(jù)的復雜程度

中國的學者們正在全世界收集測序數(shù)據(jù)，實際上已經(jīng)有數(shù)百萬個序列了。然而，只有序列不能說明任何問題，還需要來自其他方面的數(shù)據(jù)，包括生物學、社會學和環(huán)境相關(guān)的數(shù)據(jù)，然后才可以從中了解到一些詳細情況。

基因組學提供了TB級的數(shù)據(jù)，并建立起一個生物醫(yī)學研究系統(tǒng)。轉(zhuǎn)化醫(yī)學和多組學研究提供了PB級的數(shù)據(jù)，從而建立了研究平臺，使得我們可以進行轉(zhuǎn)化醫(yī)學和“4P醫(yī)學”的研究，EB級數(shù)據(jù)使得范例成為現(xiàn)實。精準醫(yī)療（對個體的研究）、個體生命周期研究醫(yī)學和多組學，提供了ZB級的數(shù)據(jù)?，F(xiàn)在，我們有了將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為信息的系統(tǒng)。數(shù)據(jù)和信息的區(qū)別在于，數(shù)據(jù)的概念強調(diào)的是原始數(shù)據(jù)；而信息的概念則強調(diào)的是數(shù)據(jù)之間的聯(lián)系。信息構(gòu)建出一個結(jié)構(gòu)系統(tǒng)，表示因果關(guān)系，給我們提供了科學知識。然而，只有科學知識是不夠的，必須將它轉(zhuǎn)化為醫(yī)院工程和醫(yī)生可以使用的數(shù)據(jù)，才可以在測試、治療、臨床試驗和大數(shù)據(jù)存儲分析中加以使用，這樣就可以實現(xiàn)精確治療。

然而，這是一項非常艱巨的任務。大概在五六年前，英國建立了一個名為英國健康數(shù)據(jù)研究（HDR UK）的系統(tǒng)?，F(xiàn)在，英國在全國范圍內(nèi)努力整合國家健康研究所的數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)包含了英國所有人的醫(yī)療信息，其中一個數(shù)據(jù)來源是英國醫(yī)學研究理事會（MRC），這是英國支持醫(yī)學研究的最大機構(gòu)；另一個是由EMBL-EDI支持的英國Welcome基金會，它收集并整合了大部分生物生命科學數(shù)據(jù)；還包括英國工程和自然科學研究理事會（EPSRC），該理事會有大量的數(shù)據(jù)工程人員和技術(shù)人員。他們認為，生命科學研究如果只有生物學研究人員、醫(yī)生和醫(yī)學研究人員是遠遠不夠的，還需要大量的數(shù)據(jù)工程人員來整合和使用這些數(shù)據(jù)，所以，他們建立了六個站點，包括22所大學和許多醫(yī)院。

最近幾年，筆者團隊在中國嘗試基于國際經(jīng)驗建立適合中國國情的數(shù)據(jù)系統(tǒng)。首先，試圖建立一個數(shù)據(jù)流，其中首要的事情也是最重要的就是對數(shù)據(jù)進行標準化，生物醫(yī)學數(shù)據(jù)的最大挑戰(zhàn)是標準化程度非常低，這對于分享和使用數(shù)據(jù)來說非常困難。然后是數(shù)據(jù)存儲，這是一個集成的分析系統(tǒng)，具有良好的挖掘技術(shù)，可以將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為信息，再轉(zhuǎn)化為科學知識。其次，要用生物醫(yī)學數(shù)據(jù)為社會作貢獻，也就是工程應用于服務。為了讓集成的分析系統(tǒng)運轉(zhuǎn)起來，可以建立一個系統(tǒng)中心。它應該有三大功能，一是高質(zhì)量的大數(shù)據(jù)，能夠基本完成數(shù)據(jù)流；二是具備高效計算的能力；三是可以整合數(shù)據(jù)和知識檔案以執(zhí)行智能分析，特別是人工智能技術(shù)。為了讓所有人都能夠使用這些數(shù)據(jù)，必須建立一個擁有開源、可操作系統(tǒng)的中心，幫助不同的醫(yī)院、機構(gòu)甚至個人使用該系統(tǒng)來維護健康。該系統(tǒng)的成功運行是科學、工程、社會和政府共同努力的結(jié)果。因此，通過所有這些努力，可以讓該系統(tǒng)在國家層面和社會層面，甚至在個人層面發(fā)揮作用。

（三）生物醫(yī)學治療的新思路

第三項成果是生物醫(yī)學治療的新思路，讓人們可以更長壽和更健康地生活。下文介紹了過去10年里使醫(yī)療狀況發(fā)生變化的一些新發(fā)展。

第一是靶向治療。靶向治療最初是一種針對癌癥的治療方法，現(xiàn)在也在許多其他疾病治療領(lǐng)域中使用，包括一些代謝疾病。免疫療法成為一種新的治療工具，從抗體到所謂的合成生物技術(shù)，例如，CAR-T療法在某種程度上就使用了合成生物技術(shù)的概念和方法。還有基因治療，該療法在上世紀90年代非常風靡，但由于知識和技術(shù)匱乏，基本上都失敗了；現(xiàn)在有了CRISPR-Cas技術(shù)，可以真正地改寫基因組。因此，對于一些眾所周知的遺傳疾病，已經(jīng)能夠使用基因療法來治愈。

第二是基于干細胞的再生醫(yī)學。從多能干細胞（IPS）起，人們第一次能夠讀取身體細胞，進而把它改變成不同種類的細胞來重建一些受損的系統(tǒng)、器官或組織。雖然這項技術(shù)很困難，但許多學者、機構(gòu)、公司仍致力于此，因為這確實是一個重要的工具，可以幫助治療一些基因療法無法治愈的疾病，讓新的細胞修復病體。

第三是越來越多和越來越好的臨床設(shè)備。用于診斷和手術(shù)的臨床儀器和設(shè)備已經(jīng)為醫(yī)學實踐作出了巨大貢獻，如CT、MRI等儀器。這些儀器在10年或20年前是沒有的，但它們現(xiàn)在運行得如此之好，在手術(shù)中也要運用這些儀器設(shè)備。

第四點則很有中國特色，是中藥的現(xiàn)代化。我們正在實踐從中藥到天然復合藥物的先導，希望利用新技術(shù)、新概念和新研究策略來真正實現(xiàn)中藥的現(xiàn)代化，從而幫助人們解決一些非常困難的問題，如衰老。比如對人參的研究，眾所周知，人參是幾千年來非常重要的中藥，但實際上人們可能不知道人參究竟是如何進行保健的。研究者使用合成生物學工具，通過酵母細胞人工合成非常罕見的人參皂苷，而且純度高、產(chǎn)量也很高。通過這種方式，不僅可以從人參中獲得人參皂苷，而且還可以人工合成大量人參皂苷。這些人工合成的人參皂苷是由人體腸道中的細菌加工而成，也是真正的人參皂苷。在得到了大量的人參皂苷之后，學者們可以對其進行研究，從而了解人參對人體保健的作用機制。每一種人參皂苷都可能有不同的功能，可以用于治療不同的疾病或嚴重的健康問題。

目前，在傳染病方面，我們學習采用越來越多的方法去預防、控制和治療，包括免疫接種。在這三個方面的共同努力下，現(xiàn)在我們應對新冠肺炎比20年前遇到SARS時的情形要好得多，所以非?？隙ǖ氖侨祟惸軌蛟谶@場對抗病毒的重要戰(zhàn)役中再次獲勝。然而，病毒和人類之間的戰(zhàn)斗是無休止的。因為雙方都想要存活下去并且繁衍生息，所以人類和病毒必須要學會共存。

綜上所述，從科學知識到臨床實踐，從轉(zhuǎn)化醫(yī)學到精準醫(yī)療，從個體生命周期研究醫(yī)學到生物醫(yī)學大數(shù)據(jù)，所有這些努力都使醫(yī)學圍繞著三個涉及“人類”的概念而發(fā)展。首先是關(guān)于人類的研究（Of the People），對于人類基因組計劃，人類是最佳的研究對象；其次是由人類進行的研究（By the People），人們參與研究并基于科學建議對疾病進行預防；最后是為了人類的研究（For the People），患者和亞健康人群從研究和轉(zhuǎn)化實踐中快速、持續(xù)地受益。醫(yī)學不僅是為了治療疾病，也是為了健康，故才稱之為健康醫(yī)學。

三、醫(yī)療保險是一項關(guān)乎人類健康的事業(yè)

第一，醫(yī)療保險有助于人們在患病時解決財務問題，也有助于指導、帶領(lǐng)和支持良好的生物醫(yī)學研究和實踐。本文建議，應該鼓勵人們參與轉(zhuǎn)化醫(yī)學的研究，尤其是數(shù)據(jù)共享或研究。數(shù)據(jù)共享是一項非常重要的社會工作，必須讓每個人都同意共享數(shù)據(jù)。醫(yī)療保險可能會幫助人們理解醫(yī)療數(shù)據(jù)共享的重要性。這不僅對社會有益，而且直接對個體自身有益。

第二，醫(yī)療保險能鼓勵預防醫(yī)學及其研究和臨床實踐，特別是健康檢查和相關(guān)的咨詢實踐。一方面，這將為保險提供非常好的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)；另一方面，這將幫助人們活得更久、更健康，最終降低風險。

第三，醫(yī)療保險能努力扭轉(zhuǎn)過度治療的趨勢，支持真正有用的新技術(shù)實施。這可能會受到保險條款和保險公司投資等因素的影響。

第四，醫(yī)療保險有利于在保險實踐中積極采用新的生物醫(yī)學技術(shù)。大約20年前，中國組織了第一次探討新的醫(yī)學技術(shù)在保險公司應用的會議，討論新的人類健康測試是否合法、如何使用這些技術(shù)等。目前，中國擁有了越來越多的生物醫(yī)學技術(shù)，必須讓這些技術(shù)對各方都有好處，讓人們更加了解健康和疾病，了解它們之間的關(guān)系，以及如何在現(xiàn)實生活中應用這些知識，這是“4P醫(yī)學”的初衷，這不單是為了醫(yī)學進步，也是為了個體自身的健康。

關(guān)于醫(yī)學和保險業(yè)之間的合作，可以借鑒美國國家癌癥研究基金會主席富蘭克林·薩利（Franklin Saliabury）的“三C”觀點。他認為，首先必須進行交流（Communication），醫(yī)學和保險業(yè)之間需要學會互相了解；其次是協(xié)作（Collaboration），醫(yī)學和保險業(yè)需要一起工作；最后是信譽（Credit），醫(yī)學和保險業(yè)之間的合作是一種共贏關(guān)系，目標都是要建立一個和諧的社會。