精准医疗模式必将开启肿瘤防治新时代

一、前言

2015年1月20日，美国总统奥巴马在国情咨文中明确提出了精准医疗计划，从而带动了全球精准医学的发展。精准医疗是随着基因组测序技术快速进步以及生物信息与大数据科学的交叉应用而发展起来的新型医学概念与医疗模式。通过基因组、蛋白质组等组学技术和医学前沿技术，对于大样本人群与特定疾病类型进行生物标记物的分析与鉴定、验证与应用，从而精确寻找到疾病的原因和治疗的靶点，并对一种疾病不同状态和过程进行精确分类，最终实现对于疾病和特定患者进行个性化精确化治疗的目的，它必将引领医学模式新时代。

二、分子诊断技术为精准医疗奠定了基础

精准医学是在人类基因组计划数据和循证医学实践结果基础上发展起来的最新医学模式，是根据个体的生物信息特征而个性化的对其疾病进行预防、诊断和治疗，以提高治疗的针对性和有效性，避免和减少不良反应，是目前最前沿的临床实践活动。与传统的循证医学相比，精准医学主要是应用分子诊断，通过对单一个体特殊临床表型、基因差异的分析为其订制治疗方案，从而颠覆了循证医学系统对单一疾病采用统一方案和剂量进行治疗的局限性，为最大幅度地提高疗效提供了技术支撑。随着生物芯片、新一代测序等分子诊断技术的发展，精准医学已经成为最新的医学模式；分子诊断技术也成为了精准医学的基石。

三、新一代测序技术为重大疾病防治带来希望

随着新一代测序技术（Next Generation Sequencing, NGS）的快速发展，人类全基因组测序的速度和价格趋势呈摩尔定律发展：到2015年个人的全基因组测序已经降为800美元，时间降至数周到数天，这就使人类重大疾病的大规模全基因组测序成为可能。随着本项技术的应用推广，海量的测序数据必须进行标准化处理、存储及大规模数据挖掘，无疑需要一个庞大的高性能集群计算系统来实现，涉及到医学、生物信息学、大数据分析及计算机软硬件等多个系统的交叉协同，并且需要在此基础上形成规范的数据处理流程和统一的质控及判断标准，才能使新一代测序的大规模临床应用成为可能，才能给重大疾病的防治带来新的希望。

四、生物信息学为肿瘤研究创造了条件

在生物医药科技高速发展的今天，包括蛋白质组学及代谢组学等新兴学科也得到了迅猛发展，并极大加深了人们对包括肿瘤在内的各类疾病发病机制的了解。如何将基因组学、蛋白组学、代谢组学、药物基因组学和肿瘤、遗传病等重大疾病的临床资料进行整合与分析，从中找出新药靶点，揭示基因网络内在联系的系统分子生物学信息，正成为新世纪科学发展的最大热点。后基因组时代基因相关的临床医学研究涉及到全人类的健康，并存在巨大的商业利益，已成为生物医药产业发展的焦点与热点。目前已知人类基因组中约1%基因参与癌症发生，随着研究的深入，最终可能发现人类基因组中可能有5-10%乃至更多的基因参与其中，如此大规模的系统研究，只有通过NGS和大数据生物信息学分析才能完成。通过全基因组系统扫描可以鉴定出致癌基因并认识癌症发生的生物学本质，从而为肿瘤研究和临床诊断及治疗提供新的途径和方法。

五、国外精准医疗的发展

21世纪已经成为生物技术的世纪，分子诊断产业已经成为当今世界上最活跃、发展最快的行业之一，并为精准医疗奠定了基础。目前国外精准分子诊断市场较为成熟，北美地区是目前最大的市场，70%集中在美国。并有望在未来数十年内高速增长。欧洲是第二大市场，亚洲将是精准分子诊断领域最有发展前景的地区。其年均增长率有望超过北美和欧洲。目前，基因检测开展较好的国家包括：美国、加拿大、英国、澳大利亚、法国、日本、韩国、以色列、比利时、卢森堡、科威特、新加坡、卡塔尔、泰国、爱沙尼亚、印度、巴西等国。美国将从2016年财政预算中为精准医疗项目划拨2.15亿美元经费，具体分配为1.3亿美元拨给国家卫生研究院（NIH）；7000万美元流向国家癌症研究所（NCI）；1000万美元将提供给美国食品和药物管理局（FDA）；5百万美元给予国家卫生信息技术协调办公室(ONC），并将100万人群纳入其中，英国的人群数量也多达10万人。目前，新兴基因产业的大幕已经拉开，全世界主要发达国家纷纷对基因领域投入巨大人力、物力和财力，不断创新分子技术，积极抢占基因资源，挖掘基因宝库,期望将其与人类生理及病理特征相关联，进而建立精准化个体化医学的新模式。

六、国内精准医疗的现状

中国的经济发展、国家政策、人口基数和患者购买力的提高都是精准医学分子诊断市场的主要推动力。所以，中国将是这一领域增长最快的国家之一，并有望带动整个亚洲精准医疗和分子产业的发展。因此，很多欧美的大型诊断公司把重点放在亚洲地区尤其是中国。据有关消息，中国精准医疗计划将在2015下半年或明年启动，中国将在2030年以前投入大约600亿元用于精准医学相关领域的技术研发和市场推动。这一计划将远远超过现有任何发达国家。今年2月，习近平总书记批示科技部和国家卫计委，要求成立中国精准医疗战略专家组，共19位专家组成了国家精准医疗战略专家委员会。有了领导的重视，人力和经费的保障，相信我国在精准医疗领域必将大有作为。2015年9月在刚刚结束的全国CSCO学术交流大会上，精准医学已经成为热议的焦点，火爆全场。9月11日，国家卫计委联合16部门发布《中国癌症防治三年行动计划》，而湖南省人民政府早在9月1日就发部了《基因检测利好政策》，全国已有40余家医院正在进行基因以及分子检测试点。预计精准医疗相关基因诊断产业将会在中国大地遍地发芽、成长、开花、结果。

七、精准医疗应用领域

现代医学正在进入诊断医学和精准医学的新时代，分子诊断、基因检测已在世界范围内逐渐兴起。医生对于疾病的诊断、治疗，包括预测和愈后，除了临床信息外，还来自于分子诊断技术各种数据的支持。作为预测诊断和精准医学的主要方法，它既可以进行个体化遗传信息的了解，也可以对各种细菌、病毒进行定量和鉴别以及分型检测，对肿瘤、糖尿病和高血压等重大疾病的分子特征进行分类，寻找药物靶点，提高药物疗效，减小毒副作用。其检测材料包括DNA、RNA和蛋白质等各个分子水平。其主要应用领域包括：传染病、遗传病基因诊断，胎儿和新生儿分子检测和产前诊断及优生优育，重大疾病包括糖尿病、高血压和肿瘤分子诊断，移植配型、血液制品筛查、艾滋病检测、法医/个体识别检测，微生物耐药检测，药物治疗监测、药物敏感基因组学检测、药物代谢基因组学，蛋白质表达组学以及发病机制研究等领域并与几乎所有临床学科相关并涉及所有医学领域。

八、精准医疗模式与肿瘤防治

随着全球社会和经济的快速发展以及人口老龄化趋势的明显增加，世界各国恶性肿瘤的发病率明显增加，且以每年5-10%速度递增，严重威胁着人类的生命安全。

1、精准医疗模式的开启，给肿瘤的预防创造了条件。癌症是常见的疾病，它是全球主要的死亡原因。得益于DNA测序和癌症基因组图谱项目的突破，人们对引发癌症的分子变化及致癌基因组信息的理解更加深入，通过对肿瘤易感基因和单基因位点的检测，就可以发现机体中的超早期肿瘤信号，通过改变饮食嗜好，调整生活习惯，改善心态，适度运动，加强免疫，有人甚至提早切除相应的器官（如子宫、乳腺，胆囊，胃），就可以达到预防或推迟恶性肿瘤发生的作用。

2、精准医疗模式的开启，给肿瘤的早期发现提供了契机。在询证医学模式下，早期发现的肿瘤病人依然很少，尤其是我国，绝大多数肿瘤病人在发现时就已经处于中晚期，治疗效果差，死亡率高。所以，肿瘤治疗的关键在于早期发现、早期诊断和早期治疗，其治愈率和5年生存率将会大幅提高。通过对全外显子和单基因遗传位点进行检测，就可以发现几乎所有器官是否具有罹患恶性肿瘤的趋势和家族性遗传性肿瘤，除了及早进行预防外，可以提早进行相应器官的检查和观察，如有不适或出现异常变化，即可早期发现并提早进行治疗，从而可以达到治愈肿瘤的目的。

3、精准医疗模式的开启，给肿瘤的治疗带来了新的希望。肿瘤是一种基因病，而且是多步骤多基因参与的重大疾病，除了传统的手术、放化疗外，生物靶向治疗是非常重要的一环，也是肿瘤药物治疗的发展方向。通过对相应基因表达、基因多态性、基因突变位点进行检测，就可以找到最为有效的靶向治疗药物，通过对放疗敏感基因位点和副作用基因位点进行检测，就可以大幅度提高肿瘤放射治疗的效果，明显减少放射治疗的副作用。通过NGS综合检测，就可以制定肿瘤治疗最佳治疗方案，了解化疗耐药性及化疗药物治疗的预期效果，还可以对整个治疗过程进行全程管理。明显提高疗效，减少毒副作用，降低医疗费用，缩短治疗时间。通过全药物基因组学检测，还可以对消化、呼吸、泌尿、神经、精神、感染、心脑血管、血液、内分泌、风湿、免疫及男科等提供精准治疗药物。

4、精准医疗模式的开启，给肿瘤复发和转移预测提供了可能。恶性肿瘤如果失去了复发和转移的特性，就与良性肿瘤没有本质上的区别，只要通过手术就可以治愈一切肿瘤。但可惜的是，恶性肿瘤的基本特征就是不断地复发和转移，正因为如此，肿瘤的治愈率和5年生存率都很低，这也是导致肿瘤患者死亡的主要原因。如果能够及时预测肿瘤复发或转移，及早采取相应预防和治疗措施，就可以大大降低或推迟肿瘤复发和转移的概率。通过对基因多态性、错配修复、基因突变、基因表达、肿瘤转移相关基因检测，就可以对肿瘤病人预后进行判断、对复发和转移进行预测，提醒病人及时进行相关检查、预防或治疗，不断推迟肿瘤复发和转移的出现，提高病人的生活质量和生存期。

5、精准医疗模式的开启，给肿瘤的新药研发奠定了基础。肿瘤药物治疗是四大疗法之一，而肿瘤靶向治疗是肿瘤治疗未来的重要发展方向。但到目前为止，靶向治疗药物还比较少，治疗效果也有待进一步提高。通过全外显子、全蛋白质组及全代谢组测序和全基因组测序，可以不断发现新的靶向治疗位点，在这些新发现基因位点的基础之上，可以研发更多更好的靶向药物进行临床试验，进行相应肿瘤的治疗，进而不断丰富肿瘤靶向药物家族的成员及研发出针对每一种恶性肿瘤的特异性靶向治疗药物，不断提高靶向药物治疗效果，为最终研究出彻底治愈肿瘤的靶向药物，这样就可大幅提高肿瘤患者治愈率和5年生存率。

6、精准医疗模式的开启，给肿瘤的发病机制研究开创了新的途径。肿瘤的病因多种多样，虽然少数恶性肿瘤的病因比较清楚，如肝癌与乙肝病毒感染有关，宫颈癌是HPV病毒感染引起，鼻咽癌为EB病毒感染的结果，还有部分肿瘤与毒素和相关污染有关。即便如此，恶性肿瘤发生的确切分子机理仍然并不十分清晰。但精准医疗模式的开启，给肿瘤的发病机制研究开创了新的途径。通过全基因组测序、全蛋白质组测序、全外显子组测序、全代谢组测序、基因突变位点及基因甲基化和多态性检测等，在已知基因变异的基础之上，可以发现新的肿瘤相关基因、新的基因突变位点、新的甲基化位点和基因多态性，不断丰富和完善肿瘤基因图谱，不断阐明肿瘤发病的确切分子机理，并为最终完成肿瘤基因图谱的绘制和搞清肿瘤发病的确切分子机制提供了可能。

总之，大规模高通量分子检测的实施及精准医疗模式的开启，给肿瘤这种严重威胁人类健康的重大疾病的预防、治疗、预后判断、转移预测、分子机制等各个方面均提供了无限可能，，具有广阔的发展前景，二十一世纪必将是肿瘤精准医学模式的世纪。