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傳說中的精準(zhǔn)醫(yī)療,你想知道的6個問題(上)

 yanyahoo 2017-01-19

傳說中的精準(zhǔn)醫(yī)療,你想知道的6個問題(上)

2016-02-16 魚詠濤 微言創(chuàng)新
微言創(chuàng)新

InnoTalk

“微言創(chuàng)新”由上海科學(xué)院規(guī)劃研究處和上海產(chǎn)業(yè)技術(shù)研究院戰(zhàn)略咨詢中心共同出品,專注產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新領(lǐng)域研究。言微意未盡,集智求創(chuàng)新。

編者按


問題一

什么是“精準(zhǔn)醫(yī)療”?


“精準(zhǔn)醫(yī)療”(PrecisionMedicine,PM),是一種基于病人“定制”的醫(yī)療模式,在這種模式下,醫(yī)療的決策、實施等都是針對病人個體特征而制定的,疾病的診斷和治療是在充分分析病人自身的遺傳、分子或細胞學(xué)信息的基礎(chǔ)上進行的。


 2011年11月2日,美國國家科學(xué)院國家研究理事會(NRC)發(fā)布了題為“邁向精準(zhǔn)醫(yī)學(xué):構(gòu)建生物醫(yī)學(xué)研究知識網(wǎng)絡(luò)和新的疾病分類體系”的報告,第一次明確提出了“精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)”的概念,并討論了為實現(xiàn)該目標(biāo)需要開展的核心任務(wù)。該報告大致梳理出了美國版精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)的脈絡(luò):構(gòu)建基于生物學(xué)大數(shù)據(jù)的生物醫(yī)學(xué)研究知識網(wǎng)絡(luò),建立新的疾病分類體系,從而定義新型疾病或?qū)膊∵M行分子分型和藥物分層,實現(xiàn)疾病的精確診斷和準(zhǔn)確治療。


 美國國立衛(wèi)生研究院(NIH)主任Francis S. Collins曾發(fā)文闡述“精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)”計劃的概念,描述了其主要研究內(nèi)容、未來工作以及發(fā)展策略。該計劃的核心目標(biāo)是要整合人類基因組學(xué)及技術(shù)、第二代測序技術(shù)、計算機生物學(xué)分析、醫(yī)學(xué)信息學(xué)、臨床信息學(xué)、疾病特異性動態(tài)標(biāo)志物和網(wǎng)絡(luò)、精準(zhǔn)藥物研發(fā)、毒性敏感監(jiān)測、療效依賴性治療以及預(yù)后,從而精準(zhǔn)促進個體健康。

      

         例如肺癌的精準(zhǔn)醫(yī)學(xué),它需要掌握并理解肺癌基因組學(xué)、表觀遺傳學(xué)、代謝組學(xué)以及肺癌患者臨床表型(包括宿主、癥狀、體征、生化、影像及計算程序)等方面的信息,同時要驗證藥物治療的機制、效果,制定出標(biāo)準(zhǔn)而有效的治療方案,最終推廣應(yīng)用。分子靶向治療肺癌,可能成為精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)在臨床實踐中的一個案例




“精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)”概念實際上也是此前描述21世紀(jì)的醫(yī)療模式時各種提法的升級版,是對4P模式和TIDEST模式的兼收并蓄。


問題二

精準(zhǔn)醫(yī)療能治什么?。?/span>

 精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)的終極目標(biāo)是針對所有醫(yī)學(xué)健康問題發(fā)揮重要作用,但目前,最可能實現(xiàn)精準(zhǔn)診療的是腫瘤。美國的精準(zhǔn)醫(yī)療計劃的短期目標(biāo)就是指向精準(zhǔn)醫(yī)療在癌癥臨床治療上的應(yīng)用。


 美國國立衛(wèi)生研究院主任弗朗西斯·柯林斯在《新英格蘭醫(yī)學(xué)雜志》上發(fā)表的一篇文章中指出,癌癥是常見的疾病,隨著人口老齡化進程的加快,他們已是美國以及全球其他地區(qū)主要的死亡原因。而癌癥是一種基因組疾病,每種癌癥都有自己的基因印記、腫瘤標(biāo)記及不同的變異類型。許多靶向療法已經(jīng)或正在研發(fā),其中已經(jīng)有些為民眾帶來益處,效果顯著。最新的癌癥免疫療法研究中有跡象表明,腫瘤標(biāo)記物能成為預(yù)測癌癥的顯著因子。


  靶向治療,相信許多癌癥病人并不陌生。它的原理就是考慮每一個體健康的差異,定制個性化的預(yù)防和治療方案,而個體差異主要由基因決定,所以只有精確了個體的遺傳和基因組學(xué)信息,個性化預(yù)防和治療才可能實現(xiàn)。


在實施靶向精準(zhǔn)治療之前,常規(guī)化療的有效率不高,而且在治療前醫(yī)生無法區(qū)分哪些病人可以從常規(guī)化療方案中獲益,也無法提前預(yù)測藥物的副作用。在精準(zhǔn)治療之后,醫(yī)生可以在使用藥物前,就知道病人是否可以從藥物治療中獲益及相應(yīng)的副作用,從而為病人提供精準(zhǔn)的醫(yī)療服務(wù)。這樣,一方面可以把握住病人的最佳治療時機,另一方面也減輕了病人的經(jīng)濟負擔(dān)


因此,精準(zhǔn)醫(yī)療的精髓是“異病同治”(不同病人的不同腫瘤,如果分子機制/藥敏、耐藥特征相同,就可以用相同的治療方式)和“同病異治”(傳統(tǒng)病理分類相同的腫瘤,根據(jù)不同的分子機制/藥敏、耐藥特征,提供不同的個性化治療)



問題三

如何實現(xiàn)精準(zhǔn)醫(yī)療?

 精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)有兩個重要的基石:一是以基因組為代表的組學(xué)研究,包括基因組、轉(zhuǎn)錄組、蛋白質(zhì)組、代謝組等,以及與此相伴隨的大數(shù)據(jù)研究,包括方法、策略、理論等。二是在了解組學(xué)知識的基礎(chǔ)上,打通基因型和表型的關(guān)聯(lián),其中重要的工具就是生物信息學(xué),包括生物網(wǎng)絡(luò)和系統(tǒng)生物學(xué)等。當(dāng)前,精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)就是大數(shù)據(jù)與組學(xué)兩大科學(xué)前沿的交匯


當(dāng)前在組學(xué)中最大的挑戰(zhàn)來自基因組中的“暗信息”,即那些被檢測到,卻不知道其功能的遺傳信息。目前在人類30億個遺傳密碼中,真正被人類了解、受“中心法則”支配的遺傳信息僅有3%。雖然目前絕大多數(shù)非編碼序列的生物學(xué)作用是未知的,但從進化生物學(xué)、比較基因組以及非編碼RNA的研究來看,這部分遺傳密碼與人類健康同樣密切相關(guān)。就精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)的重要支柱——組學(xué)而言,我們還有太多的未知有待發(fā)現(xiàn)。


         在大數(shù)據(jù)方面,同樣面臨很多科學(xué)問題。大數(shù)據(jù)分析人員最頭疼的是,從大數(shù)據(jù)中挖掘共同疾病中不同個體的特異性,以及不同疾病中群體所具有的共性。例如對特殊腫瘤的研究,能取得的樣本只有幾十個或者幾百個。用這樣少的樣本體系,去評估一個人群的疾病特征,就是一個不完備的數(shù)學(xué)問題。不僅如此,由于腫瘤、心腦血管疾病等都是多基因疾病,所取樣本中患者的基因變異不完全相同。如何對類似的“大數(shù)據(jù)、小樣本”進行分析,找出其中的數(shù)學(xué)規(guī)律,實現(xiàn)精準(zhǔn)診療?這就需要建立新的數(shù)學(xué)模型以及理論分析體系。




 

作者簡介:博士,上海產(chǎn)業(yè)技術(shù)研究院生物信息技術(shù)研究中心研究員。具有十年以上的分子生物學(xué)、生物化學(xué)和高通量基因組學(xué)技術(shù)實驗研究經(jīng)驗,近6 年在美國弗吉尼亞大學(xué)醫(yī)學(xué)院的轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)(Translational Medicine)研究經(jīng)驗,曾任國家973 計劃《疾病基因組學(xué)理論和技術(shù)體系的建立》子課題負責(zé)人。

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