21世紀(jì)經(jīng)濟(jì)報(bào)道記者季媛媛 上海報(bào)道 2005年，美國(guó)《科學(xué)》雜志為紀(jì)念創(chuàng)刊125周年，曾拋出“引領(lǐng)當(dāng)代科學(xué)潮流的125個(gè)大問(wèn)題”，在前25個(gè)被認(rèn)為最重要的科學(xué)問(wèn)題中，有16個(gè)與生命科學(xué)有關(guān)。
與生命科學(xué)密切聯(lián)系在一起的醫(yī)學(xué)，是守護(hù)人類(lèi)健康、維護(hù)社會(huì)穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)的基石。精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)作為醫(yī)學(xué)科學(xué)的“新概念”，于2011年首次提出，近年來(lái)取得了飛速發(fā)展。
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近日，在“創(chuàng)·在上?！贝笾行∑髽I(yè)融通科創(chuàng)論壇暨“無(wú)科創(chuàng)無(wú)未來(lái)”復(fù)旦管院科創(chuàng)走進(jìn)嘉定活動(dòng)現(xiàn)場(chǎng)，復(fù)旦大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院院長(zhǎng)林鑫華對(duì)21世紀(jì)經(jīng)濟(jì)報(bào)道等指出，生命科學(xué)是創(chuàng)新與技術(shù)相結(jié)合的典范，而精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)體現(xiàn)了醫(yī)學(xué)科學(xué)的發(fā)展趨勢(shì)，也代表了臨床實(shí)踐的發(fā)展方向。
那么，要如何激發(fā)源頭創(chuàng)新，如何推動(dòng)精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)產(chǎn)業(yè)發(fā)展，AI時(shí)代我們又需要怎樣的精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)人才？
精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)指的是針對(duì)疾病病因的復(fù)雜性，綜合考慮個(gè)體生物特征、環(huán)境、生活方式存在的差異，從而制定有效的健康干預(yù)和治療策略的醫(yī)療模式。
與傳統(tǒng)醫(yī)學(xué)相比，精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)能夠精準(zhǔn)優(yōu)化診療效果，避免醫(yī)療資源浪費(fèi)；減少無(wú)效和過(guò)度醫(yī)療；明確罕見(jiàn)病病因并尋找治療方案。
精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)主要包含精準(zhǔn)診斷、精準(zhǔn)治療和精準(zhǔn)預(yù)防三個(gè)核心部分，其目標(biāo)是提高臨床診療精準(zhǔn)度。
相關(guān)資料顯示，在精準(zhǔn)診斷方面，2016年僅全球分子診斷市場(chǎng)總額就接近106億美元，CAGR（復(fù)合年均增長(zhǎng)率）預(yù)計(jì)為14.3%。到2023年，全球測(cè)序市場(chǎng)規(guī)模將從2018年的107億美元增長(zhǎng)到244億美元，CAGR為18.0%。在精準(zhǔn)治療方面，腫瘤免疫治療市場(chǎng)的規(guī)模將從2016年的619億美元增長(zhǎng)到2021年的1193.9億美元，CAGR達(dá)到14.0%。
另外，在生物大數(shù)據(jù)領(lǐng)域，至2022年，生物樣本庫(kù)市場(chǎng)總額將增長(zhǎng)至26.9億美元，CAGR達(dá)7.8%。至2025年，生物大數(shù)據(jù)的市場(chǎng)總額將增長(zhǎng)至530至690億美元，CAGR達(dá)到27%。
“例如基因檢測(cè)、液體活檢、影像診斷、個(gè)體化藥物、靶向藥物、免疫治療等，包括AI技術(shù)需要的生物大數(shù)據(jù)，人工智能、臨床決策等。”林鑫華說(shuō)，“這一系列創(chuàng)新都會(huì)帶來(lái)巨大的市場(chǎng)價(jià)值。”
醫(yī)學(xué)研究離不開(kāi)模型，對(duì)于臨床來(lái)說(shuō)尤其需要利用模型進(jìn)行藥物開(kāi)發(fā)和疾病診治的開(kāi)拓。類(lèi)器官則是生物醫(yī)藥領(lǐng)域的革命性模型，是器官發(fā)育、精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)、再生醫(yī)學(xué)的重大技術(shù)發(fā)現(xiàn)。
類(lèi)器官可以取自人體組織的任何一部分，例如提取一根頭發(fā)、一片皮膚，再通過(guò)各種基因編輯做成與人體內(nèi)器官類(lèi)同的細(xì)胞組織。這種細(xì)胞組織具備了組織記憶、自我組裝、重現(xiàn)組織器官結(jié)構(gòu)的能力。
“不需要通過(guò)小鼠，直接從病人體內(nèi)取樣。”林鑫華介紹，“現(xiàn)在通過(guò)這項(xiàng)技術(shù)，腸道等常見(jiàn)人體組織都可以做成類(lèi)器官。因?yàn)榭梢詮娜梭w樣本里直接做，所以對(duì)精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)產(chǎn)生了非常強(qiáng)的影響力?！?/p>
抗癌是人類(lèi)醫(yī)學(xué)史上的長(zhǎng)久難題。
如今，類(lèi)器官技術(shù)可以應(yīng)用于預(yù)測(cè)腫瘤藥物敏感性，包括預(yù)測(cè)化療藥和靶向藥物有效性；預(yù)測(cè)免疫治療藥物（如PD-1抗體藥）的有效性，未來(lái)還將和二代測(cè)序技術(shù)一起，共同幫助醫(yī)生擇藥，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)用藥。
類(lèi)器官技術(shù)還能助力新藥研發(fā)，用于藥物毒性和有效性測(cè)試。包括腎、肝、腸類(lèi)器官用于藥物的毒性預(yù)測(cè)；攜帶特定突變的腫瘤類(lèi)器官篩選靶向藥；免疫細(xì)胞治療療法、溶瘤病毒療法評(píng)價(jià)等。
類(lèi)器官再生醫(yī)學(xué)可以實(shí)現(xiàn)有功能、定植性更強(qiáng)的類(lèi)器官進(jìn)行移植，例如，成體干細(xì)胞來(lái)源的肝、腸、肺、胰島類(lèi)器官移植等。
此外，通過(guò)類(lèi)器官智慧生物樣本庫(kù)，例如建設(shè)可凍存再?gòu)?fù)蘇的活生物樣本庫(kù)，能夠助力醫(yī)學(xué)研究、藥物研發(fā)和再生醫(yī)學(xué)。
“精確的藥物試驗(yàn)，對(duì)預(yù)防轉(zhuǎn)化至關(guān)重要。通過(guò)建立一系列的模型，做一系列有效的毒性測(cè)試，類(lèi)器官也可以幫助對(duì)新藥的開(kāi)發(fā)。”林鑫華說(shuō)，“最重要的是可以通過(guò)類(lèi)器官的再生醫(yī)學(xué)產(chǎn)生新的組織，在體內(nèi)進(jìn)行對(duì)疾病的診治。類(lèi)器官也可以做活體樣本，我們中國(guó)做了大量的樣本，十幾年前做的很多都是一些組織凍起來(lái)，扔掉可惜，保留花錢(qián)，這時(shí)候就需要用活體的樣本?！?/p>
目前，林鑫華團(tuán)隊(duì)正在開(kāi)展器官發(fā)育和穩(wěn)態(tài)維持機(jī)制研究、病毒傳播風(fēng)險(xiǎn)及致病機(jī)制研究以及腫瘤發(fā)生發(fā)展機(jī)制和藥物開(kāi)發(fā)。
“腫瘤最重要的問(wèn)題在于異質(zhì)性。它經(jīng)常會(huì)變，今天發(fā)現(xiàn)好了，過(guò)兩天變化了就會(huì)產(chǎn)生抗藥性?！绷嘱稳A介紹，“我們需要建立一系列模型，這些模型可以用類(lèi)器官來(lái)做。例如人的肝臟細(xì)胞，通過(guò)基因編輯做出人的肝母細(xì)胞瘤類(lèi)器官，通過(guò)這個(gè)模型建立一系列的藥物測(cè)試，可以檢查原來(lái)的藥對(duì)這些腫瘤的影響，以及用于開(kāi)發(fā)新藥。”
實(shí)際上，眼下，類(lèi)器官是個(gè)熱門(mén)領(lǐng)域，但“跑得很快，仍需要進(jìn)一步成熟和完善。”林鑫華指出，類(lèi)器官領(lǐng)域仍有很多挑戰(zhàn)，其中也并存著機(jī)遇。
一方面，類(lèi)器官系統(tǒng)具有局限性。例如，體外培養(yǎng)的類(lèi)器官成熟度和功能有限；另一方面，類(lèi)器官形成效率、形態(tài)結(jié)構(gòu)和功能方面存在異質(zhì)性；另外，關(guān)鍵原材料來(lái)源有限并且成分不明確。此外，培養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)化方面，需要實(shí)現(xiàn)類(lèi)器官制備工藝標(biāo)準(zhǔn)化、類(lèi)器官培養(yǎng)材料標(biāo)準(zhǔn)化、類(lèi)器官（腫瘤等）標(biāo)志物標(biāo)準(zhǔn)化。在材料產(chǎn)業(yè)化方面，則需要開(kāi)發(fā)更優(yōu)的生物基質(zhì)凝膠、探索新的合成類(lèi)基質(zhì)（水凝膠）、研發(fā)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的原材料等。
“特別是嚴(yán)格的質(zhì)量控制，標(biāo)準(zhǔn)化的培養(yǎng)體系，還有工程的自動(dòng)化操作程序，都會(huì)對(duì)轉(zhuǎn)化產(chǎn)生非常重要的影響?！绷嘱稳A強(qiáng)調(diào)。
AI技術(shù)浪潮的興起為醫(yī)療行業(yè)智能化轉(zhuǎn)型提供了新的思路和手段，同時(shí)也為精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)產(chǎn)業(yè)發(fā)展帶來(lái)了重大機(jī)遇和變革。
在林鑫華看來(lái)，目前比較可靠的AI技術(shù)應(yīng)用在影像診斷方面，例如病理診斷直接用圖像處理的可信度很高。長(zhǎng)期而言，AI技術(shù)將會(huì)對(duì)精準(zhǔn)用藥和精準(zhǔn)預(yù)防產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響?！疤貏e是在藥品開(kāi)發(fā)方面，例如蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)可以通過(guò)AI技術(shù)實(shí)現(xiàn)?！绷嘱稳A表示，“AI技術(shù)現(xiàn)階段有些可靠性非常強(qiáng)，有些則要用經(jīng)典方法與先進(jìn)方法相結(jié)合?！?/p>
醫(yī)學(xué)發(fā)展的終極目標(biāo)是更好服務(wù)于患者，隨著AI技術(shù)飛速發(fā)展，對(duì)AI技術(shù)的信任也成為新的議題?！皩?duì)患者來(lái)說(shuō)，怎樣讓他們感覺(jué)到AI技術(shù)是可靠的？第一，技術(shù)本身必須進(jìn)一步提升。只有提升硬科技，才能精確判斷疾病。”林鑫華說(shuō)。
同時(shí)也需要對(duì)廣大民眾加強(qiáng)科普宣傳。很多新的技術(shù)，到一定年齡、一定時(shí)期要有一個(gè)學(xué)習(xí)和理解的過(guò)程。只有大家認(rèn)識(shí)到AI技術(shù)的先進(jìn)性、可靠性，再加上真正的可行性，才能長(zhǎng)期為社會(huì)服務(wù)。
如此，關(guān)注技術(shù)的同時(shí)，人才的作用也不容忽視?！癆I人才首先對(duì)數(shù)據(jù)的處理算法要有很強(qiáng)的能力，同時(shí)對(duì)臨床、對(duì)生命科學(xué)要有深層次的理解?！绷嘱稳A表示，“更重要的是要有這方面的學(xué)習(xí)能力。這樣才能?chē)@醫(yī)學(xué)所需、患者所需、以自己所能真正為醫(yī)學(xué)、為精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)的臨床轉(zhuǎn)化落地開(kāi)發(fā)服務(wù)?！?/p>
林鑫華指出，我們需要為人才提供好的平臺(tái)，包括基礎(chǔ)平臺(tái)、實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，同時(shí)也需要形成優(yōu)良的文化和生態(tài)。
“一個(gè)人的學(xué)習(xí)能力是多方面的，沒(méi)有人生下來(lái)就是搞生命科學(xué)的。只要社會(huì)所需，你所能；只要有好的人才庫(kù)、好的平臺(tái)、好的文化體系，就能真正讓AI在精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)、轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)的發(fā)展推動(dòng)上起到重要作用?！绷嘱稳A強(qiáng)調(diào)。
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源頭創(chuàng)新 + AI賦能，能否讓精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)實(shí)現(xiàn)廣泛應(yīng)用？
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