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個性化醫(yī)療之路

醫(yī)療革命正在醞釀之中。科學(xué)家們打算利用基因中包含的大量數(shù)據(jù)來將心臟病這樣的疾病的診斷提升到全新境界。通過與海德堡大學(xué)密切合作，西門子研究人員開發(fā)了能充分利用基因信息的軟件。

數(shù)字較有說服力。在德國至少有20萬人患有心肌病，這是一種通常由基因突變導(dǎo)致心肌功能衰退的疾病。

迄今為止，研究人員已經(jīng)確定了50多種如果有缺陷將導(dǎo)致該疾病或加重疾病程度的基因。目前的診斷技術(shù)還無法在基因?qū)用娲_定導(dǎo)致心肌病的原因。

海德堡大學(xué)醫(yī)院醫(yī)生Benjamin Meder博士認(rèn)為這是一個巨大的挑戰(zhàn)。“通常，現(xiàn)代化的診斷方法，比如磁共振斷層成像，只能檢測到心肌功能的衰弱。”他說道，“在大多數(shù)情況下，無法確定準(zhǔn)確的病因。”

就像大多數(shù)其他疾病一樣，心肌病可以由很多原因?qū)е隆?ldquo;可能源于缺陷基因，也可能與基因無關(guān)。”Meder解釋道。實際上，中毒、病毒感染或循環(huán)障礙也可能導(dǎo)致出現(xiàn)心肌病癥狀。問題是，對于治療和預(yù)測而言，知道準(zhǔn)確病因非常重要。“有些基因突變對患者非常危險。”Meder表示。

是否易患某種疾病的相關(guān)數(shù)據(jù)儲存在每個人的基因中。研究人員對血樣進(jìn)行研究，以找到心臟病發(fā)作后形成的小分子核糖核酸（micro-RNA）。

為此，2011年，來自海德堡大學(xué)的科學(xué)家們攜手位于新澤西州普林斯頓的西門子美國研究院，開發(fā)不僅能分析和管理基因測試生成的大量數(shù)據(jù)，還能以非常清晰的方式呈現(xiàn)給醫(yī)生的全新軟件。“我們以經(jīng)過試驗和測試的軟件為基礎(chǔ)，然后以智能化方式對軟件組件進(jìn)行重組。”西門子醫(yī)療*技術(shù)官辦公室的研究人員Andreas Keller博士指出。

尋找RNA。正在開發(fā)的新技術(shù)可用來快速、可靠地診斷心臟病。此前的常規(guī)做法是分析患者的血液，看看是否有心臟病發(fā)作后心肌釋放的蛋白。出現(xiàn)這些蛋白可能有許多原因，這使得非常難以區(qū)分是心臟病還是心肌感染等等。

更快速而且可能更好的心臟病診斷方法是在患者的血液或血清中查找特殊的小分子核糖核酸（micro-RNA）。這種所謂的“micro-RNA”在復(fù)雜的基因調(diào)控網(wǎng)絡(luò)扮演了關(guān)鍵角色。這個全新的診斷領(lǐng)域充滿希望，這也是海德堡大學(xué)和西門子共同努力在該領(lǐng)域收集關(guān)鍵的基因、臨床和技術(shù)信息的原因所在。

研究人員正在研究仔稚魚，以了解特定的基因功能。

“當(dāng)心臟病發(fā)作時，micro-RNA通過兩種機(jī)制進(jìn)入血流中。”Meder說道。micro-RNA在心肌組織死亡時釋放出來，或在白細(xì)胞和血小板等細(xì)胞中的micro-RNA因外傷應(yīng)激反應(yīng)而發(fā)生變化時釋放出來。如今，為診斷目的確定這些標(biāo)記物已基本可能，但是相應(yīng)的化驗技術(shù)不僅耗費時間，而且昂貴。

然而，位于愛爾蘭根的西門子中央研究院的研究人員勇敢迎接挑戰(zhàn)。在西門子“Translational Biotechnology”項目框架之下，他們正在研究是否能開發(fā)一種“片上實驗室”平臺來簡單、快速地進(jìn)行這些測試。研究人員集中精力研究以micro-RNA為基礎(chǔ)診斷心臟病的更好方法。

基因?qū)用娴募本取?/strong> 用于改進(jìn)心肌衰弱（擴(kuò)張型心肌?。┗蚍治龅某醪窖菔狙b置２０１２年９月在海德堡大學(xué)醫(yī)院完成。“我們有望很快看到初步結(jié)果，因為海德堡大學(xué)醫(yī)院的心臟病醫(yī)師擁有上千名患者的數(shù)據(jù)。”Keller解釋道。他補(bǔ)充道，每年還將增加150個數(shù)據(jù)集，為醫(yī)生的未來研究奠定更加堅實的基礎(chǔ)。

“當(dāng)然，挑戰(zhàn)還在于不能和以前一樣只為醫(yī)生提供簡單的實驗數(shù)據(jù)。”Keller說道。相反，醫(yī)生將可針對每位患者獲得數(shù)千兆的信息。鑒于西門子在評估大量數(shù)據(jù)方面擁有多年的經(jīng)驗和知識，這并不會成為問題。“我們在此的優(yōu)勢是能分離出醫(yī)生理解的臨床信息。”Keller說道。

“我們針對演示裝置的初始目標(biāo)是證實我們收集的序列數(shù)據(jù)符合臨床期望。”負(fù)責(zé)Translational Biotechnology項目的西門子中央研究院研究員Emil Wirsz博士解釋道，“我們的主要目的是改進(jìn)對心肌病的診斷，但是我們的系統(tǒng)可以進(jìn)行改造，這意味著我們可利用該系統(tǒng)檢查其他心血管疾病，甚至將它們用于*不同的領(lǐng)域，比如癌癥的早期檢測。”

西門子軟件幫助心臟病醫(yī)師分析基因數(shù)據(jù)。

Wirsz表示，科學(xué)家們從心臟病開始著手，是因為心臟病與癌癥相比更容易管理。后者更為復(fù)雜。“這樣做沒有關(guān)系，因為我們可從針對心臟病的應(yīng)用中學(xué)習(xí)知識，然后將知識傳遞給其他領(lǐng)域。”他指出。為此，西門子醫(yī)療正在計劃與數(shù)家癌癥研究機(jī)構(gòu)攜手合作。

“我們可能會從兒童腫瘤診斷開始。”Keller表示。這是因為這些疾病中基因遺傳易感性通常非常高。就中期而言，還可能有針對性地檢查癌癥患者的血液，以發(fā)現(xiàn)基因缺陷，然后利用檢查結(jié)果制定的治療方式。Keller指出，西門子開發(fā)的軟件將逐步擴(kuò)展，以包含這種方式。

盡管愛爾蘭根和海德堡研究計劃的目的是最終革新診斷方法，但他們已經(jīng)在思考改進(jìn)個性化疾病預(yù)測的可能性。“可以想象的是，我們將在近期以經(jīng)濟(jì)的方式完成基因組序列草圖。”Wirsz說道。這就能確定許多疾病的風(fēng)險因素，比如心臟病、癌癥和阿爾茨海默病。

當(dāng)然，基因測試提供了如此多的敏感信息，那么數(shù)據(jù)安全將會變得越來越重要。“我們正在多個層面采取措施，確保只有授權(quán)個人才能訪問患者的數(shù)據(jù)。”Keller說道。這一點至關(guān)重要，因為越來越多的數(shù)據(jù)存儲在外部云服務(wù)器上。

個性化醫(yī)療。西門子研究人員還在密切關(guān)注藥物基因組學(xué)這個未來領(lǐng)域，這是一個根據(jù)患者個人基因組成定制治療方案的領(lǐng)域。這個問題非常重要，因為越來越難以開發(fā)出對大多數(shù)人有效并且副作用又小的新藥。制藥行業(yè)需要投入數(shù)十億美元來開發(fā)這種藥物。迄今為止，監(jiān)管機(jī)構(gòu)拒絕批準(zhǔn)只對20%的患者有效的藥物。然而，現(xiàn)在我們知道基因構(gòu)成決定了某種藥物是否對具體患者有效——是否會出現(xiàn)副作用也由此決定。這里的新趨勢是伴隨診斷——通過測試來確定針對具體病例的治療是否會成功，從而確定擬用藥物是否可用于特定患者群體。“這正是我們的軟件可以一展身手的地方。換句話說，它可能有助于個性化醫(yī)療實現(xiàn)重大突破。”Wirsz說道。