21世紀(jì)經(jīng)濟(jì)報道記者季媛媛 上海報道 2005年，美國《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個大問題”，在前25個被認(rèn)為最重要的科學(xué)問題中，有16個與生命科學(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)人類健康、維護(hù)社會穩(wěn)定運轉(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，近年來取得了飛速發(fā)展。
(相關(guān)資料圖)
近日，在“創(chuàng)·在上海”大中小企業(yè)融通科創(chuàng)論壇暨“無科創(chuàng)無未來”復(fù)旦管院科創(chuàng)走進(jìn)嘉定活動現(xiàn)場，復(fù)旦大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院院長林鑫華對21世紀(jì)經(jīng)濟(jì)報道等指出，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，也代表了臨床實踐的發(fā)展方向。
那么，要如何激發(fā)源頭創(chuàng)新，如何推動精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)產(chǎn)業(yè)發(fā)展，AI時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)的創(chuàng)新運用
精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)指的是針對疾病病因的復(fù)雜性，綜合考慮個體生物特征、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；減少無效和過度醫(yī)療；明確罕見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總額就接近106億美元，CAGR（復(fù)合年均增長率）預(yù)計為14.3%。到2023年，全球測序市場規(guī)模將從2018年的107億美元增長到244億美元，CAGR為18.0%。在精準(zhǔn)治療方面，腫瘤免疫治療市場的規(guī)模將從2016年的619億美元增長到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，生物樣本庫市場總額將增長至26.9億美元，CAGR達(dá)7.8%。至2025年，生物大數(shù)據(jù)的市場總額將增長至530至690億美元，CAGR達(dá)到27%。
“例如基因檢測、液體活檢、影像診斷、個體化藥物、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?！绷嘱稳A說，“這一系列創(chuàng)新都會帶來巨大的市場價值?！?/p>
醫(yī)學(xué)研究離不開模型，對于臨床來說尤其需要利用模型進(jìn)行藥物開發(fā)和疾病診治的開拓。類器官則是生物醫(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，再通過各種基因編輯做成與人體內(nèi)器官類同的細(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。
“不需要通過小鼠，直接從病人體內(nèi)取樣。”林鑫華介紹，“現(xiàn)在通過這項技術(shù)，腸道等常見人體組織都可以做成類器官。因為可以從人體樣本里直接做，所以對精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)產(chǎn)生了非常強的影響力。”
從預(yù)測到新藥開發(fā)
抗癌是人類醫(yī)學(xué)史上的長久難題。
如今，類器官技術(shù)可以應(yīng)用于預(yù)測腫瘤藥物敏感性，包括預(yù)測化療藥和靶向藥物有效性；預(yù)測免疫治療藥物（如PD-1抗體藥）的有效性，未來還將和二代測序技術(shù)一起，共同幫助醫(yī)生擇藥，實現(xiàn)精準(zhǔn)用藥。
類器官技術(shù)還能助力新藥研發(fā)，用于藥物毒性和有效性測試。包括腎、肝、腸類器官用于藥物的毒性預(yù)測；攜帶特定突變的腫瘤類器官篩選靶向藥；免疫細(xì)胞治療療法、溶瘤病毒療法評價等。
類器官再生醫(yī)學(xué)可以實現(xiàn)有功能、定植性更強的類器官進(jìn)行移植，例如，成體干細(xì)胞來源的肝、腸、肺、胰島類器官移植等。
此外，通過類器官智慧生物樣本庫，例如建設(shè)可凍存再復(fù)蘇的活生物樣本庫，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，對預(yù)防轉(zhuǎn)化至關(guān)重要。通過建立一系列的模型，做一系列有效的毒性測試，類器官也可以幫助對新藥的開發(fā)?！绷嘱稳A說，“最重要的是可以通過類器官的再生醫(yī)學(xué)產(chǎn)生新的組織，在體內(nèi)進(jìn)行對疾病的診治。類器官也可以做活體樣本，我們中國做了大量的樣本，十幾年前做的很多都是一些組織凍起來，扔掉可惜，保留花錢，這時候就需要用活體的樣本?！?/p>
目前，林鑫華團(tuán)隊正在開展器官發(fā)育和穩(wěn)態(tài)維持機制研究、病毒傳播風(fēng)險及致病機制研究以及腫瘤發(fā)生發(fā)展機制和藥物開發(fā)。
“腫瘤最重要的問題在于異質(zhì)性。它經(jīng)常會變，今天發(fā)現(xiàn)好了，過兩天變化了就會產(chǎn)生抗藥性?！绷嘱稳A介紹，“我們需要建立一系列模型，這些模型可以用類器官來做。例如人的肝臟細(xì)胞，通過基因編輯做出人的肝母細(xì)胞瘤類器官，通過這個模型建立一系列的藥物測試，可以檢查原來的藥對這些腫瘤的影響，以及用于開發(fā)新藥。”
實際上，眼下，類器官是個熱門領(lǐng)域，但“跑得很快，仍需要進(jìn)一步成熟和完善?！绷嘱稳A指出，類器官領(lǐng)域仍有很多挑戰(zhàn)，其中也并存著機遇。
一方面，類器官系統(tǒng)具有局限性。例如，體外培養(yǎng)的類器官成熟度和功能有限；另一方面，類器官形成效率、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，需要實現(xiàn)類器官制備工藝標(biāo)準(zhǔn)化、類器官培養(yǎng)材料標(biāo)準(zhǔn)化、類器官（腫瘤等）標(biāo)志物標(biāo)準(zhǔn)化。在材料產(chǎn)業(yè)化方面，則需要開發(fā)更優(yōu)的生物基質(zhì)凝膠、探索新的合成類基質(zhì)（水凝膠）、研發(fā)自主知識產(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，還有工程的自動化操作程序，都會對轉(zhuǎn)化產(chǎn)生非常重要的影響?！绷嘱稳A強調(diào)。
如何讓AI真正造福社會？
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，同時也為精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)產(chǎn)業(yè)發(fā)展帶來了重大機遇和變革。
在林鑫華看來，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。長期而言，AI技術(shù)將會對精準(zhǔn)用藥和精準(zhǔn)預(yù)防產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響?！疤貏e是在藥品開發(fā)方面，例如蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)可以通過AI技術(shù)實現(xiàn)。”林鑫華表示，“AI技術(shù)現(xiàn)階段有些可靠性非常強，有些則要用經(jīng)典方法與先進(jìn)方法相結(jié)合。”
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AI技術(shù)的信任也成為新的議題。“對患者來說，怎樣讓他們感覺到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。
同時也需要對廣大民眾加強科普宣傳。很多新的技術(shù)，到一定年齡、一定時期要有一個學(xué)習(xí)和理解的過程。只有大家認(rèn)識到AI技術(shù)的先進(jìn)性、可靠性，再加上真正的可行性，才能長期為社會服務(wù)。
如此，關(guān)注技術(shù)的同時，人才的作用也不容忽視。“AI人才首先對數(shù)據(jù)的處理算法要有很強的能力，同時對臨床、對生命科學(xué)要有深層次的理解。”林鑫華表示，“更重要的是要有這方面的學(xué)習(xí)能力。這樣才能圍繞醫(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)化落地開發(fā)服務(wù)?！?/p>
林鑫華指出，我們需要為人才提供好的平臺，包括基礎(chǔ)平臺、實驗平臺，同時也需要形成優(yōu)良的文化和生態(tài)。
“一個人的學(xué)習(xí)能力是多方面的，沒有人生下來就是搞生命科學(xué)的。只要社會所需，你所能；只要有好的人才庫、好的平臺、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)展推動上起到重要作用?！绷嘱稳A強調(diào)。
