精准医疗:未来医疗新趋势

精准医疗的发展依赖基因组测序、多组学分析、医疗大数据、高性能计算、计算机模拟与人工智能等前沿技术，需要对与人健康相关的遗传因素、环境因素甚至社会因素进行准确识别和干预。这些决定了精准医疗的发展在当下势必面临诸多挑战，而我们如何应对这些挑战，则决定了精准医疗的未来。 本书全面对精准医疗进行了多角度的阐述，是我们了解精准医疗的推荐阅读图书！

本书论述了精准医疗的起源、发展现状及主要应用领域，探讨了精准医疗领域的核心技术及所面临的困难和挑战，并对其未来的发展趋势做出了大胆的预测。精准医疗的发展需要结合三个维度：临床医学，包括已被证明有着巨大价值的循证医学和在临床上大力推广的多学科诊疗模式；现代生命科学技术；尤其是新兴的细胞和分子生物学技术；此外还有计算机与信息化技术。贯穿精准医疗之中的是大量的生物医学数据以及如何洞察有价值信息的问题。精准医疗不是凭空出现的，是医疗行业不断向前发展过程中的一种自然进化。作为时代转折点的见证者，我们需要改变思维模式，顺应市场需求和趋势，积极拥抱医学—生命科学—计算机科学等多学科交叉碰撞带来的新机会，推动人类健康水平再上一个新的台阶。

李健英特尔公司物联网事业部智能医疗行业的中国区负责人。主要关注人工智能/FPGA/计算机视觉/边缘计算等前沿技术在医疗行业的创新应用及战略合作。在此之前，曾经担任英特尔数据中心事业部医疗与生命科学行业的亚太区负责人及创新业务总监，推动了诸多人工智能技术和数据分析解决方案的行业落地及合作。此外李健博士还是“英特尔精准医疗伙伴计划”“英特尔BioIT 论坛”的主要发起者和负责人。长期关注数据驱动的行业创新解决方案以及开放式合作创新。在加入英特尔公司之前，曾先后担任华大基因生物信息科学家、飞利浦科学家、美敦力产品规划战略经理、西门子医疗高级战略经理等职务。李健博士毕业于北京大学，同时拥有曼彻斯特大学工商管理硕士学位。目前他所在团队的工作重点是推动医疗行业相关的计算创新解决方案和协作创新，业务范围涵括物联网、人工智能、边缘计算、精准医学、云计算及高性能计算等领域。

目 录丛书序第1章 精准医疗的缘起 / 1.1 精准医疗的发展简史 / 1.2 精准医疗的范畴 / 1.3 精准医疗与其他概念的甄别 / 第2章 精准医疗的发展状况 / 2.1 精准医疗在欧美地区的发展 / 2.2 精准医疗在中国的发展 / 第3章 精准医疗的主要应用 / 3.1 肿瘤的精准医疗 / 3.2 生殖健康的精准医疗 / 3.3 慢性病的精准医疗 / 3.4 遗传病的精准医疗 / 3.5 传染病的精准医疗 / 3.6 健康人群的精准医疗 / 第4章 精准医疗领域的核心技术 / 4.1 精准医疗领域的生物技术 / 4.2 精准医疗领域的信息技术 / 4.3 精准医疗领域的医学技术 / 第5章 精准医疗的进步和挑战 / 5.1 数据和资源的孤岛僵局，亟待破冰 / 5.2 精准诊疗方案的巨大潜力，尚需挖掘 / 5.3 跨越认知断档与实践困境，呼唤协作 / 5.4 医学与人类伦理的挑战，如何应对 / 5.5 生命科学方法的自身局限，能否突破 / 5.6 冰与火下的商业模式，暗潮涌动 / 第6章 精准医疗的未来 /

    据不接近统计，截至2016年年初美国FDA批准了约210种抗肿瘤药物的上市（包括止吐药等对抗化疗副作用的药物）。传统的新型药物研发非常艰难而且投资巨大，平均每种新药的研发成本都在10亿美元以上，这主要是由两个要素即安全性（Safety）和有效性（Efficacy）决定的。对药物研发而言，首要条件是药物的安全。中国有句古话叫“是药三分毒”，就反映了任何一种药物达到一定剂量或使用一定时间都会产生毒性（Toxicity）的事实。如何有效保障药物的有效成份既能达到需要的临床效果，又不至于产生药物不良反应(Adverse Drug Reaction，ADT)，一直是困扰制药工业的一大难题。这里面涉及材料来源(化学的、生物的、天然的)选择、结构活性研究、体外和动物实验、动物到人的生物活性的预测、成药性开发(安全性、有效性、可用性)研究等一系列复杂的过程。有些药物的候选分子虽然有效，但是毒性也很高，反而不能成为很好选择。同时在给药(Drug Delivery)过程中，药物本身的材料也可能带来毒副作用。即使在药物上市之后，药物研发厂家和药物监管部门仍然需要时刻跟踪不良药物反应，一旦出现问题需要立刻研究补救，甚至大规模召回。在保障安全的前提下，有效性就成为了药物评估最重要的指标。为了实现这个目的，药厂的研发人员需要靶点确认和验证、命中化合物（Hit Compound）鉴定、先导化合物（Lead Compound）发现和优化、临床前开发（体外、电脑模拟和动物模型研究）、临床试验等一系列复杂而繁琐的流程，才有可能从上万种化合物中发现一种有效成分。同时为了使这种有效成分能够在病人身上起作用，研发人员还要花费很大精力做其他相关的研究，诸如药物动力学（Pharmacokinetics）研究等。药物的商业化通常都需要经历“药物设计→临床试验→小规模生产→制备规模生产→产品上市→上市后跟踪”的过程。药物从初始的筛选到最终的商品上市需要大量的资金支持，用于支持复杂的研发流程、临床前实验和四期的临床实验（见表51，其中前三期为上市前完成，第四期为上市后自主申请），所以一种最终上市的药物成本可能高达数亿乃至数十亿美元。另外一方面，很多药物在研发过程中由于各种各样的原因胎死腹中，所有投入血本无归，特别是在后临床阶段一旦没有达到临床终点（Endpoint）指标，损失会非常巨大，甚至直接导致制药公司的市值蒸发数十亿到上百亿美元。由此可见，新药的研发过程极其复杂，通常需要整合具有丰富研发积累和优选管理经验的多学科团队，靠着极其雄厚的资金支持，才有可能发现一种临床的有效成份，最终开发出新型的药物。在某种意义上，一个国家制药工业的水平是衡量这个国家科技水平的标杆。在这个领域，我国与美国、日本和欧洲相比，还有比较大的差距。表51 药物上市临床试验的不同阶段I期临床试验 初步的临床药理学及人体安全性评价试验。其目的是观察人体对于新药的耐受程度和药代动力学，为制定给药方案提供依据。II期临床试验 治疗作用初步评价阶段。其目的是初步评价药物对目标适应症患者的治疗作用和安全性，也包括为III期临床试验研究设计和给药剂量方案的确定提供依据。此阶段的研究设计可以根据具体的研究目的，采用多种形式，包括随机盲法对照临床试验。III期临床试验 治疗作用确证阶段。其目的是进一步验证药物对目标适应症患者的治疗作用和安全性，评价利益与风险关系，最终为药物注册申请的审查提供充分的依据。试验一般应为具有足够样本量的随机盲法对照试验。IV期临床试验 新药上市后由申请人自主进行的应用研究阶段。其目的是考察在广泛使用条件下药物的疗效和不良反应，评价在普通或者特殊人群中使用的利益与风险关系以及改进给药剂量等。精准医疗的目标之一是向病患提供个性化的精准治疗方案，而在我们当前对基因组信息解读尚不充分以及临床药物极其有限的情况下，要打造精准的治疗方案自然会涉及新型药物的研发。这种依赖精准医学研究的药物研发，涉及一个新的领域，即药物基因组学(Pharmacogenomics,PGx)。按照美国国家医学图书馆(National Library of Medicine, NLM)的定义，“药物基因组学是研究基因如何影响人们对药物的反应的学科。这个相对较新的领域结合了分子药理学（在分子水平研究药物与机体之间相互作用及其规律和作用机制的一门学科）和基因组学，以根据个人的基因组成开发有效安全的药物和适合剂量”。或者说，药物基因组学主要是以药物效应及安全性为目标，研究各种基因突变与药效及安全性的关系。事实上前文中提到过，目前临床上可用的许多药物大多数都是“一刀切”的，即试图用一种药物治疗具有相同症状的一大类病人，但实际中这些药物可能并不适用于所有人，因为具有相同症状甚至被诊断为相同疾病的不同病人对同一药物的反应可能是接近不一样的。在精准医疗逐渐成为主流趋势的今天，药物基因组学的研究人员正在研究基因遗传的差异如何影响人体对药物的反应，这些遗传差异如何用于开发新的药物，以及如何有效地预防各种药物不良反应。在精准医疗的年代，以靶点药物为核心的新药研发越来越成为主流，特别是在肿瘤药物的研发上更是如此。例