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个体化医疗技术与市场分析

时间:2018-05-29来源:未知 点击:

个体化医疗,又称个性化医 疗或精准医疗,是指以个人基因 组信息为基础,结合蛋白质组、 代谢组等相关内环境信息,为病 人量身设计出最佳治疗方案,以 期达到治疗效果最大化和副作用 最小化的一门定制医疗模式 [1]。 相比于传统医疗,个体化医疗具 有提升治疗质量、减轻副作用等 得天独厚的优势。

个体化医疗萌芽于19 世纪, 随着制药技术、成像技术、基 因技术和数据挖掘技术的发展, 人类对个体化差异有了更深入 的了解,21 世纪基因测序技术 的飞速进步使个体化医疗成为 可能。个体化医疗的发展引起 了全球各国的关注,不仅成为 科研机构争抢的高地,也是投 资者关注的重点。2015 年1 月 30 日,美国总统奥巴马正式批准“精准医学计划”,提议国会 在2016 年财年向该计划投入2.15 亿美元,以推动个体化医疗的发 展。2015 年3 月,中国科学技术 部举办首届国家精准医疗战略专 家会议并成立由19 人组成的专 家委员会,计划在2030 年前投 入600 亿元(中央财政支付200 亿元、企业和地方财政配套400 亿元)推动我国个体化医疗的 发展(图1)[2]。

1 个体化医疗的界定与应用 前景

随着分子医学水平的提高以 及大数据技术的广泛应用,个体 化医疗迎来新机遇,对于个体化 医疗的定义与界定众说纷纭,个 体化医疗的技术与模式也越来越多地应用于各个领域。

1.1 个体化医疗的定义和界定

“个体化医疗”通常被描述 为“在合适的时间,对合适病患 采取合适的治疗方案”。从更广 义的角度来看,个体化医疗可 以被认为是在预防、诊断、治 疗和后期康复的全过程中,依 据病患的个体特征、需求和偏 好设计治疗策略。几个类似的 术语如“ 精准医学(precision medicine)”、“分层医学(stratifi ed medicine)”、“靶向医疗(targeted medicine)”、“ 药物基因组学 (pharmacogenomics)”一般与“个 体化医疗”混合使用。其中,“精 准医学”是与“个体化医疗”最 接近的词,它被美国国家科学 院(National Academy of Sciences, NAS)定义为使用基因组、表观 基因组等相关数据明确个体的疾 病模式,从而找到更好的个体治 疗方法。“分层医学”一般是指把 患有特定疾病的病患根据对特定 药物与治疗方法的不同反应分成 亚型。“分层医学”是“个体化医 疗的核心”。“药物基因组学”是研 究遗传基因对药物在人体内吸收、 代谢、疗效及不良反应产生影响的 现象及其机制,是“个体化医疗” 最近兴起的重要研究领域[3](表1)。 总体来说,个体化医疗从宽 到窄涵盖了多个层面的定义。从 狭义来看,个体化医疗是指结合 个人基因组、蛋白质组、代谢组 等内环境信息以及生活方式等外 环境信息,为病人量身设计出最 佳治疗方案与治疗药物。从广义 来看,个体化医疗是依据个体差 异进行疾病管理,以期达到治疗 效果最大化和副作用最小化的一 门定制医疗模式。

1.2 个体化医疗表现出广阔的应 用前景

个体化医疗是临床应用的重 大趋势。世界上第一个正式被批 准用于基因治疗的病例是先天性 腺苷脱氨酶(ADA)缺乏症。目 前,能够通过基因治疗的遗传疾 病已有很多,包括珠蛋白生成 障碍性贫血、血友病、苯丙酮 尿症和其他先天性代谢缺陷病等 (表2)[1]。

目前个体化医疗在临床的实 际应用领域涉及肿瘤、血液病、精神病、传染病、心血管疾病等 多种疾病。其中,肿瘤和血液系 统疾病是个体化医疗涉足的重点 (图2)。

2 个体化医疗技术发展的现 状与趋势

从个体化医疗的过程来看, 可以分为个体化诊断和个体化治 疗两个部分。通过大数据、云计 算等数据分析方法使个体化诊断 的结果更好地为个体化治疗服 务,即通过将检测获取的指标与 数据库中相关数据进行比对,获 得诊断结果,通过诊断结果的分 析,医生可以在个体化治疗阶段 更好地制定治疗策略(图3)。

2.1 分子诊断是个体化诊断技术 的核心

疾病诊断经历了从实验生物 学到分子生物学的转变,在生化 诊断与免疫诊断领域,技术已非 常成熟,而在分子诊断领域,基 因芯片、微滴式数字PCR、第三 代测序等新兴技术百花齐放,推 动了个体化诊断的快速发展。 分子诊断是应用分子生物学 方法,通过检测患者体内遗传物 质的结构或表达的变化来进行诊 断的技术[4]。分子诊断检测的是 遗传物质的变化,因此人体基因 遗传物质的状态和变化检测是其 核心。核酸检测从工艺上来说包 括核酸提取、核酸扩增和核酸检 测,核酸检测技术包括核酸分子 杂交、基因测序、基因芯片技术 等。分子诊断涉足的领域包括感 染性病原体检测分型、遗传性疾 病诊断、肿瘤个体化检测等。

在感染性病原体检测分型领 域,利用分子诊断技术能早期、 快速、敏感、特异地检测感染性 病原体核酸。涉及的技术包括原 位杂交、斑点杂交、RT-PCR、基 因测序技术等。目前,分子诊断 已可以成功检测各类肝炎病毒、 梅毒螺旋体、肺SARS病毒、各 类流感病毒等。

在遗传性疾病诊断领域,分 子诊断通过对患者染色体和基因 靶点的检测进行遗传筛查和鉴别 诊断,并能够对家族性遗传病的 发生进行预测。染色体核型分 析、荧光原位杂交技术、RT-PCR 技术等可用于检测染色体畸形, 随着高通量测序技术的成熟,基 于高通量测序技术的无创产前基 因检测成为重要的应用领域。 在肿瘤个体化检测领域,分子 诊断可通过检测相应基因的改变, 评价个体患病风险,进行疾病的早 期预防和诊断。通过DNA测序、 RT-PCR和FISH等技术检测基因 扩增、突变、表达和多态性等, 指导肿瘤靶向治疗(图4)[5]。 总之,分子诊断技术以其具 有的灵敏度高、特异性强、简便 快速、可进行定性定量检测等优 势,为个体化医疗的发展奠定了良好的基础。

2.2 大数据技术搭建“诊断”与 “治疗”的桥梁

在个体化检测的基础上,大 数据技术帮助获取和分析诊断 信息为个体化治疗设计提供指 导,大数据是“个体化诊断”通 向“个体化治疗”的桥梁。在个体 化医疗中,大数据分析技术可对医 疗影像数据、基因数据等内容进行 收集和分析,通过分析软件进行 深度挖掘,从而实现更加精准的 医疗。国外很多公司都建立了自 己的大型数据库并开发相关的软 件进行快速的医疗数据分析,如 Myriad Genetics公司通过大数据 的一体化分析解释不确定的遗传 检测结果,使该公司拥有了显著 性的战略优势。Illumina公司开 发了BaseSpace云计算与存储平 台进行遗传信息的分析。Seven Bridges Genomics公司在人类基 因组排序和分析中综合应用了云 计算和NoSQL数据的技术,推出 EC2、S3和MongoDB 等数据分析 工具[6]。我国华大基因的生物信 息超算中心,具备每秒运行157 万亿次的超级计算能力,数据存 储量达12.6PB,基因测序能力位 居全球第一。

2.3 先进技术驱动“个体化治疗” 快速发展

在越来越成熟的分子诊断技 术的驱动下,个体化医疗无论是运 用前景还是商业利润都呈现出越来 越大的价值,然而,先进治疗技术 的快速进步才是个体化医疗落地的 关键所在。从靶向药物,到细胞免 疫疗法,再到基因编辑技术,“个 体化治疗”领域的重大突破无不撼 动着整个生物医药行业,推动着人 类医疗技术的发展(表3)。

个体化医疗虽然呈现出巨大 的可能性与商业价值,但目前还 存在很多局限阻碍其进一步发 展。从技术角度来看,首先,个 体化医疗的费用高昂,质量难以 控制,人口众多难以推广。个体 化医疗的普及依赖基因测序,虽 然基因测序的成本已下降很多, 但对普通民众来说仍然花费较高。 其次,标志物的研究是个体化医 疗开展的基础,虽然目前检测设 备已可以精确地检测绝大多数标 志物,但同一种遗传标志物应用 在不同人群的效果是否存在差异, 多种遗传标志物是否对同一个体 产生协同效应等问题尚不明确。

另外,如何对多因素协同考察仍 是个体化医疗的难点,由于研究条 件的差异,研究对象的种族、生活 地域、生活习惯的不同等因素,同 样的检测结果往往需要不同的治疗 手段,这些都期待在未来技术发展 的过程中加以完善[7]。

3 个体化医疗市场发展的现 状与趋势

随着医疗保健支出的不断上升、 癌症患病率的日益增加、政府医疗 负担的不断加重,个体化医疗的需 求持续增长。据美国市场研究公司 Grand View Research发布的报告显 示[8],2014年全球个体化医疗市场 规模为10 079亿美元,预计2022年 将达到24 525亿美元,年复合增长 率超预期11.8%。随着更多的个体 化医疗服务被纳入报销范围以及监 管环境的日益完善,相信其影响力 将进一步提升。

3.1 个性化药物占新药比重持续 提升

2015年, 个性化医学联盟 (PMC)发布的报告显示[9],FDA 批准的个性化药物数量呈上升趋 势,2015 年,FDA共批准新药 45种,其中个性化药物13种,占 比为28%(2014年FDA审批通过 的新药中个性化药物占的比例为 21%)。从药物针对的疾病种类来 看,除了肿瘤特异性药物,针对遗传性罕见病的新药批准数量也 在增长,充分体现了个性化药物 在各个领域的应用潜力,也可以 看出各制药公司对于个性化药物 研发予以巨大的投入,对其前景 抱以很大的期待 (表4)。

3.2 北美地区是全球最大的个体 化医疗市场

2014年,北美地区个体化医 疗市场占全球主导份额。美国国 立卫生研究院的大力扶持,政府 对相关临床试验、电子医疗档 案、医院计算机操作系统等方面 的持续资助,临床从业人员的增 长,下一代测序技术的创新以及 成本下降都推动了个体化医疗技 术的发展。2014年,北美地区个 体化医疗的收入超过500 亿美元。 与之相比, 亚太地区预计 是个体化医疗发展最快的市场, 2015 ~ 2022年的年均增长率将达到 13%。与其他区域相比,亚太地区 人口众多,市场渗透率高,西方和 东方个体化医疗参与者间日益紧密 的合作也将是其发展的重要因素[8]。

3.3 国际医药巨头抢占全球个体 化医疗产业

随着个体化医疗产业的不断 发展,众多国际大型药企纷纷通过 合作、自身研发或并购方式进入个 体化医疗领域,如罗氏、安进、默 克、辉瑞、诺华、百时美施贵宝、 阿斯利康等。值得注意的是,除了 制药巨头外,以Google、IBM、微 软为代表的科技巨头也开始布局个 体化医疗。以2013年上市、向公众 提供癌症基因检测服务的生物科技 公司Foundation Medicine为例,微软 拥有其4%的股权,Google旗下风 投Google Ventures持有该公司9%的 股权,罗氏随后以12亿美元入股 该公司。Google投资的另外一家公 司23andMe也是基因测序领域最具 代表的公司。IBM利用其最领先 的大数据技术,推出了超计算机 Watson,助力像MD安德森、梅奥 这些全美顶尖的医院开展癌症的个 体化医疗。另外,IBM投资数十亿 美元建设云计算平台,提供大数据 存储和处理服务(表5)[10]。

3.4 监管规范化是个体化医疗持 续发展的关键

个体化医疗作为一项与人体 健康息息相关的新兴技术,其市 场化的推动与政府审批规范的 出台及政策的引导密不可分。在 我国,干细胞疗法、免疫细胞疗 法等多种技术因为政府未及时出 台有效的标准与监管方法,导致 市场出现乱象,严重制约了技术 的发展。虽然近年来我国出台了《干细胞临床试验研究管理 办法》、《干细胞临床试验研究 基地管理办法》等规范加以完 善,但其适用范围、审批流程、 操作条件等多个细节仍有待进 一步明确。与之相比,美欧日 韩等科技发达国家/地区已建立了适合各自国情的个体化医疗监 管体制。特别注意的是, 美国 FDA发布的《Paving the way for personalized medicine》, 明确 了新时期美国FDA在推动个体 化医疗中需要发挥的作用,值 得参考。报告提出,美国FDA应在评价个体化医疗产品的获益 和风险、推动科学技术的迅速进 步、为新领域的医疗产品提供明 确与可预测性的治疗原则以及告 知参与方临床试验设计和药物设 备发展的相关规范等多个领域进 行努力(表6)[3]。