章翔 毛星剛 章薇 (第四軍醫(yī)大學(xué)西京醫(yī)院神經(jīng)外科，陜西 西安 710032)

章翔，男，第四軍醫(yī)大學(xué)西京醫(yī)院神經(jīng)外科教授、主任醫(yī)師、博士生導(dǎo)師，擔任國務(wù)院學(xué)位委員會學(xué)科評議組專家委員、國家自然科學(xué)基金生命科學(xué)部專家評委、亞洲神經(jīng)外科醫(yī)師協(xié)會委員、中國抗癌協(xié)會神經(jīng)腫瘤學(xué)分會常委、中國西部神經(jīng)外科學(xué)術(shù)委員會主委；《中華神經(jīng)外科疾病研究雜志》主編，《World J Neurol》、《J Tumor》、《Neuro Oncol》、《Apoptosis》、《Arch Med Res》、《Eur J Med Chem》國際編委或?qū)徃鍖＜?；《Chin Med J》、《中華顯微外科雜志》等14種學(xué)術(shù)期刊編委。199l～1992年在奧地利霍佛蘭特大學(xué)醫(yī)學(xué)院做訪問學(xué)者，獲得該國衛(wèi)生部批準的奧地利“醫(yī)師準許”和“客座研究員”資格。主要從事神經(jīng)系統(tǒng)腫瘤、顱腦損傷、腦血管疾病等臨床與基礎(chǔ)研究，對微創(chuàng)神經(jīng)外科手術(shù)、神經(jīng)導(dǎo)航及神經(jīng)內(nèi)窺鏡等技術(shù)的應(yīng)用研究有深厚造詣。近年來開展的腫瘤干細胞與腦惡性腫瘤分子機制研究，提出了多項創(chuàng)新性研究論點，多篇研究論文在國際權(quán)威雜志發(fā)表。主編《神經(jīng)系統(tǒng)腫瘤學(xué)》等專著11部；在國外醫(yī)學(xué)雜志發(fā)表SCI收錄論文80篇；被國家人事部授予“國家有突出貢獻中青年專家”稱號，并入選國家首批“百千萬人才工程”第一層次優(yōu)秀人才，享受國務(wù)院特殊津貼；為解放軍總后勤部“科技銀星”、“科技金星”和陜西省“三五人才”；被美國名人傳記研究所授予“為國際社會作出突出貢獻”成就金獎。

·述評·

大數(shù)據(jù)時代的精準醫(yī)學(xué)

章翔 毛星剛 章薇*
(第四軍醫(yī)大學(xué)西京醫(yī)院神經(jīng)外科，陜西 西安 710032)

大數(shù)據(jù); 精準醫(yī)學(xué); 遺傳檢測; 腦血管疾病; 癌癥

人類發(fā)展到今天，我們已經(jīng)進入了一個嶄新的時代，那就是“大數(shù)據(jù)時代”(big data era, BDE)。這一時代的意義堪比地球生物圈漫長的進化過程中任何一個歷史時代。BDE表述是對當今信息(即數(shù)據(jù))極大地膨脹與擴張?zhí)卣鞯母叨雀爬╗1]。在這個時代，世界的本質(zhì)就是數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)的生產(chǎn)、加工、流通、處置與管理，均系數(shù)據(jù)人必不可少的一部分；人們的行為、位置、主旨、甚至身體的生理數(shù)據(jù)等每一點變化，都成為了可被記錄和分析的數(shù)據(jù)?？梢哉f，人類在這個“數(shù)據(jù)大時代”，任何事物、決策及轉(zhuǎn)歸都被數(shù)據(jù)化與電子化了。云計算、云存儲是應(yīng)對數(shù)據(jù)大擴張而建立的數(shù)據(jù)儲蓄、管理、計算與加工所提出的優(yōu)化方案。而物聯(lián)網(wǎng)則是將人類的行為、物品狀態(tài)之信息等收集起來，均存放在網(wǎng)絡(luò)中的一種終端解決形式。不管是哪一個方式，都是將人類活動信息化、數(shù)據(jù)化和電子化實施運作的一種管理模式。BDE的政治學(xué)、社會學(xué)、經(jīng)濟學(xué)和多學(xué)科門類都會發(fā)生較巨大、甚至是本質(zhì)上的變化與發(fā)展，進而影響客觀價值與人類的知識體系、以及生活方式[2,3]。這樣，人們對世界的認識便更進了一步，所做的選擇也不再僅依賴于主觀判斷與臆想，甚至對于一個習(xí)慣動作、一種體能運動、一次消費行為或一份就診記錄，都有可能被巨大的數(shù)字網(wǎng)絡(luò)串聯(lián)起來?？梢哉f，BDE的生活令人向往?！度A爾街日報》將BDE、智能化生產(chǎn)、無線網(wǎng)絡(luò)稱之為引領(lǐng)未來科技發(fā)展的重大變革。這創(chuàng)新了千百年來人類的思維慣例，對人們的認知及與世界交流的形式提出了新的挑戰(zhàn)。大數(shù)據(jù)之所以能稱為一個“時代”，是因為它是一個可以由社會各界廣泛參與、互動并全面投入、且能開花結(jié)果的科學(xué)活動，而不僅是少數(shù)專家、學(xué)者的研究行為。

一、大數(shù)據(jù)

英國牛津大學(xué)維克托 邁爾 舍恩伯格(Viktor Mayer-Schnberger)在《大數(shù)據(jù)時代：生活、工作與思維的大變革》著作中明確指出：“大數(shù)據(jù)帶來的信息風(fēng)暴正在不停歇地變革著我們的生活、工作、學(xué)習(xí)和思維，它開啟了一個重大的時代轉(zhuǎn)型?！彼罹叨床炝χ幵谟冢菏澜绲谋举|(zhì)就是數(shù)據(jù)，人們可以在很大程度上從對于因果關(guān)系的追求之中毫無拘束地解脫出來，進而將重心放在相關(guān)關(guān)系的發(fā)現(xiàn)和使用上。只有建立在這一關(guān)系分析法基礎(chǔ)之上的預(yù)測才是大數(shù)據(jù)的核心[1]。

大數(shù)據(jù)(big data, BD)也稱為巨量或海量資料，是指所涉及資料的容量規(guī)模巨大到無法通過主流軟件之工具、于合理的時間內(nèi)達到擷取、管理、處置、歸納、為助力運營單位的決策轉(zhuǎn)變?yōu)榉e極目的之資訊。換言之，BD是由數(shù)量巨大、類型眾多、結(jié)構(gòu)復(fù)雜的數(shù)據(jù)構(gòu)成之數(shù)據(jù)集合，是基于云計算的數(shù)據(jù)處理與運作模式，采取數(shù)據(jù)的整合共享、交叉復(fù)用所形成的智力資源及知識結(jié)構(gòu)。通過BD資料整合分析，能夠有效地評估那些應(yīng)處理的現(xiàn)狀并預(yù)測未來趨勢?！都~約時報》在2012年2月的一篇專欄中表明：BDE已經(jīng)降臨，在商業(yè)、經(jīng)濟及其它領(lǐng)域中，決策將日益基于數(shù)據(jù)與分析而作出，而并非源于經(jīng)驗和直覺。哈佛大學(xué)計量社會科學(xué)研究所教授 加里 金(Gary King)認為：這是一場革命，龐大的數(shù)據(jù)資源讓各個領(lǐng)域開始了量化流程，無論政府、商界還是學(xué)術(shù)界，所有領(lǐng)域都將開始這一進程。BD是人們獲得新的認知、創(chuàng)造新的價值的源泉；它還是改變市場、組織機構(gòu)及政府與民眾關(guān)系的方法[4]。BD的核心就是預(yù)測，該核心代表著人們分析信息時的思維轉(zhuǎn)變，若思維能轉(zhuǎn)變過來，數(shù)據(jù)就能被巧妙地用來探尋新產(chǎn)品與新型服務(wù)。

在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，BD能將醫(yī)療保健及疾病預(yù)防更為個性化與精準化[5]，最具代表性的系美國加利福尼亞州斯克里普斯健康中心(Scripps Health Centre)首席學(xué)術(shù)專家埃里克 托波爾(Eric Topol)在新著《顛覆醫(yī)療：大數(shù)據(jù)時代的個人健康革命》中稱：醫(yī)學(xué)中的數(shù)字化已勢不可擋，數(shù)字化與醫(yī)學(xué)的交匯已不可避免，變革已在這一交匯的舞臺上初見端倪。書中講述的是“數(shù)字醫(yī)療”，生物傳感器和遺傳信息使得醫(yī)學(xué)可將“人數(shù)字化”；倡導(dǎo)醫(yī)生們使用一種小巧、可佩帶的無線生物傳感器：從監(jiān)控糖尿病的血糖水平直至測量心臟病患者的心率、血壓等。其數(shù)據(jù)被傳送到醫(yī)療部門作分析，并快速地將數(shù)據(jù)處理，讓醫(yī)生對患者施行個性化治療。

不言而喻，BD已悄悄地包圍著我們，正在改變?nèi)祟惖纳钜约袄斫馐澜绲姆绞?，成為巨大的醫(yī)療市場中新發(fā)明和新服務(wù)的源泉，這將帶來全方位的醫(yī)療保健新舉措。

二、精準醫(yī)學(xué)

精準醫(yī)學(xué)(precision medicine, PM)，是一系統(tǒng)工程，通過全面認識疾病之狀態(tài)，對整體醫(yī)療過程與臨床實踐進行最優(yōu)化的診治。為了面對我國重大疾病防治和人類健康保障的需求，與深化醫(yī)療衛(wèi)生體制改革進行緊密結(jié)合，PM計劃能加快科研進步，提升對疾病風(fēng)險機制的把握，對許多疾病最佳治療方案進行預(yù)測[6]；其發(fā)展是需要搭建臨床轉(zhuǎn)化科學(xué)研究平臺，催生人類分子解剖圖譜及生物醫(yī)學(xué)知識網(wǎng)絡(luò)的建立。PM常使用的工具包括組學(xué)技術(shù)、數(shù)字影像、系統(tǒng)生物學(xué)、信息科學(xué)及BD等，結(jié)合患者生活環(huán)境及臨床數(shù)據(jù)，以此為基礎(chǔ)創(chuàng)建新的疾病分類與分型[3]。依據(jù)每一患者的分子譜與突變信息特征， 進行“量身定制”式的制定個性化“精準治療”方案，讓醫(yī)療決策、實踐和產(chǎn)品適合于每一患者。2011年美國科學(xué)院、工程院和國立衛(wèi)生研究院等共同發(fā)起“邁向PM”的倡議；著名基因組學(xué)家梅納德 奧爾森(Maynard Olson)教授參與起草的美國國家智庫報告《走向精準醫(yī)學(xué)》正式頒布，提出了通過遺傳相關(guān)研究并與臨床醫(yī)學(xué)密切接軌，用以實現(xiàn)人類疾病有效預(yù)警及精準治療[7]。2015年1月20日，美國總統(tǒng)奧巴馬在國情咨文報告中提出了PM計劃，表示國家應(yīng)增加醫(yī)學(xué)研究經(jīng)費來推動個體化基因組學(xué)研究，依照基因信息為癌癥及其它疾病患者制定個性化治療方案；同月30日他正式推出“PM計劃”，指明于2016財政年度向此計劃投入2.15億美元，以推動PM的快速發(fā)展。2015年3月，我國科技部首次召開PM戰(zhàn)略專家會議，計劃啟動PM計劃，已被列為國家“十三五”健康保障發(fā)展問題研究的重大專項之一。

1.遺傳檢測：基因檢測與遺傳篩選及預(yù)防技術(shù)將對人類的健康產(chǎn)生巨大影響。很多情況下，人類疾病的發(fā)生、發(fā)展，不僅與基因突變或缺失有關(guān)，更為重要的是與基因的表達及調(diào)控密切相關(guān)[8]。DNA含有大量的化學(xué)信息，基因檢測成為了健康管理的源頭性項目。現(xiàn)今有超過4 000種疾病(如鐮刀細胞貧血和囊性纖維性病變等)被認為具有家族遺傳性，且在普通條件下包括心臟病、糖尿病、多種癌癥和老年癡呆中的基因均可發(fā)生變化。研究表明：基因引起疾病有三大原因，即：① 基因突變，這可能是環(huán)境的關(guān)系或化學(xué)物質(zhì)的干擾；② 先天缺失，為基因的局部突變，一般生下來就會得病(例如地中海貧血、白化病等)，就是因為人體缺乏一種酶；③ 后天獲得性基因病變，如冠心病、高血壓及糖尿病等。遺傳檢測并不單為測序基因，其范圍更廣，從被測者獲得DNA樣本，將其進行測序和單核苷酸多態(tài)性(single nucleotide polymorphism, SNP)檢驗，為疾病診療、健康管理提供信息[9]。當今已有一些新型基因組學(xué)指標物(如全基因組DNA序列、蛋白質(zhì)組、酶學(xué)、表達譜、小RNA、表觀遺傳修飾及代謝組)檢測等，這些標志物涉及多層面的組學(xué)信息，能更為全面、準確地反映一些疾病的本質(zhì)特征，它有助于找到疾病主因的缺陷位點，從而接受早期診斷、施行精準藥物治療并有效地規(guī)避疾病發(fā)生的因素。

2.腦血管疾病防治 ：腦血管疾病因發(fā)病率高，致殘、死率高，被稱為人類健康的第一殺手[10]。我國有腦卒中病患者約700余萬人，其中絕大多數(shù)需終生治療。心腦腎等血管并發(fā)癥是高血壓致死、殘的主要病因。預(yù)防腦卒中的重點是重視“H型高血壓”[即：同型半胱氨酸(homocysteine, Hcy)血癥]的診斷。Hcy系人體細胞代謝中的一種有害中間產(chǎn)物，血液中若其水平過高，會引發(fā)高血壓病，通常將此種有Hcy水平增高的高血壓稱之為“H型高血壓”。由于遺傳背景與飲食等因素的相互作用，使我國民眾Hcy水平升高、葉酸水平降低，繼而導(dǎo)致高血壓及腦卒中發(fā)生率居高不下。據(jù)調(diào)查，在約3億高血壓病患者中，有近2億為“H型”。多年來，中國腦卒中一級預(yù)防研究(China Stroke Primary Prevention Trial, CSPPT)對“H型高血壓”的探索卓有成效，不但尋找出一條具有中國特色的心血管防治之路，而且為全球腦卒中的預(yù)防開出了一張療效顯著的“中國處方”。應(yīng)用降壓藥輔以葉酸能更為有效地降低高血壓患者發(fā)生腦卒中的風(fēng)險。采用馬來酸依那普利葉酸片(國家I類心血管病化學(xué)新藥)治療，能同時降低血壓并減少Hcy。相比單純應(yīng)用其它降壓藥物，能夠更多地降低腦卒中發(fā)生率約21%，因而“H型高血壓”者獲益頗大。

3.癌癥治療：癌癥是常見的疾病，隨著人口老齡化進程加快，它已是全球人類主要的死亡原因[11,12]。研究發(fā)現(xiàn)，許多分子變異是驅(qū)動癌癥發(fā)生的誘因，每一癌癥都有自身的基因印記、腫瘤標記物(預(yù)測癌癥的顯著子)及不同的突變類型?；驒z測能將風(fēng)險高的基因找出來，以顯示個體腫瘤的易感性，幫助醫(yī)生有意識地發(fā)現(xiàn)癌癥，從而有助于早期進行干預(yù)。這種致癌機制的新理解已影響了在藥物研發(fā)和抗體設(shè)計過程中對癌癥風(fēng)險、分類診斷與治療策略的評估[13]。許多靶向療法(如針對ALK、c-met、HSP90、mTOR、PI3K、ROS1等)的研究，帶動了個體化精準治療的新潮流，其中有些效果很顯著，為患者帶來了延緩生命的福音[14]。美國腫瘤專家內(nèi)德賈瓦迪(Nader Javadi)教授基于不同癌癥患者的腫瘤基因，潛心獨創(chuàng)一套特殊治療方案，被稱為“精準癌癥醫(yī)學(xué)(precision cancer medicine)”。他使用“未來基因測序”(the next generation gene sequencing ) 技術(shù)，細致地分析腫瘤標本中100余種癌癥相關(guān)基因，并通過瘤組織的基因突變信息，結(jié)合患者癌細胞獨特的基因征象進行診斷，并確立對患者最有效的用藥方案。他倡導(dǎo)將免疫治療、化療與靶向及生物治療等綜合應(yīng)用。這一在癌癥治療上的大膽嘗試效果十分明顯，能最大程度地降低患者的死亡率，其部分診療方案已被許多知名醫(yī)學(xué)研究中心[如安德森癌癥中心(MD Anderson)、西達-賽奈醫(yī)療中心(Cedars-Sina)]等采用，其中部分系放棄治療的晚期癌癥者，在采用了PM的治療方法僅3個月之后，所有患者均較預(yù)期生存時間有延長，癌細胞消失率：多數(shù)患者達到40%～60%，少數(shù)為90%。經(jīng)驗表明，對于晚期癌癥患者，即便PM無法治愈它，但卻通過延長生存周期給予了患者新的希望，因為很可能就是在此延長的生命時間之內(nèi)，讓其等到了新藥出現(xiàn)以及更新的癌癥療法。

三、精準醫(yī)學(xué)的未來發(fā)展

健康和衛(wèi)生保健是精準醫(yī)學(xué)的長遠目標。醫(yī)學(xué)所創(chuàng)造的一切都是為了人類能夠更好地生存，健全的健康管理無疑是未來的發(fā)展之路，PM便是這條路上的指向燈[15]。如何更快、更好地發(fā)展健康事業(yè)，美國遺傳學(xué)家 拉珠 庫克拉帕蒂(Raju Kucherlapati)院士提出：很重要的一點是醫(yī)療部門和相關(guān)公共服務(wù)單位應(yīng)深入了解基因檢測技術(shù)，同時還要明白如何樣有針對性地采用測序技術(shù)來提高臨床治療效果[16]。腫瘤是一類與基因有關(guān)的疾病，有些基因突變會加快腫瘤發(fā)病風(fēng)險，例如BRCA-1、BRCA-2突變會增加乳腺癌患病的幾率?；驒z測不僅可以提高健康管理水平，還能為全社會節(jié)約健康方面費用的開支。他對癌癥患者的治療一直保持較為欣喜的態(tài)度：新的研究能延長患者的生命1～2年，有的甚至達到5年，而血液方面的癌癥(如白血病)，有些患者已10年無癌病復(fù)發(fā)。寄希望在不久的將來，其它癌瘤也能達到這樣的效果。

在我國，實現(xiàn)PM于健康和衛(wèi)生保健等領(lǐng)域的優(yōu)勢在于：①推動醫(yī)學(xué)科技前沿發(fā)展，增強國際競爭力； ②創(chuàng)新醫(yī)藥生物技術(shù)，促進醫(yī)療體制改革；③提高疾病診治水平，惠及民生與大眾健康；④形成經(jīng)濟新增長點，帶動大健康產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。很明確，PM的宗旨是更好地服務(wù)于人類健康事業(yè)。

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1671-2897(2016)15-097-04

R 74

C

國家自然科學(xué)基金資助項目(81302174，81471266)；十二五國家科技支撐計劃資助項目(2011BA108B06)

章翔，教授、主任醫(yī)師，博士生導(dǎo)師， E-mail: xzhang@fmmu.edu.cn

*通訊作者：章薇，講師、主治醫(yī)師，碩士生導(dǎo)師， E-mail: nuomi_weiwei@126.com

2016-01-10；

2016-01-30)