生命大数据,健康你我他

方晓东

华大基因华大股份首席技术官,华大基因成立于1999年,是全球最大的基因组学研发机构,将前沿的多组学科研成果应用于医学健康、农业育种、资源保存等领域,推动基因科技成果转化,实现基因科技造福人类。

在9月7-8日第二届CTDC首席技术官领袖峰会上,方晓东为大家带来了《生命大数据,健康你我他》。

以下为演讲内容整理(有删减)

方晓东:大家下午好,很高兴有机会跟大家作一个分享。我们知道这个社会上优秀的大脑往往会流向几个领域,第一个领域可能是金融,第二个领域就是IT行业了,包括信息,因为它的发展非常得快,而且这个回报也还不错。我们从事的行业主要还是跟生命科学相关的,我们也特别希望更多优秀的大脑关注这个领域,能够进入这个行业。

我们在关注医疗健康的时候,大家也越来越体会到精准医学的概念,因为我们知道现在的医学,在一定程度上它还是一个试错医学,也就是说大家都有到医院就医的经验,医生往往会根据他的判断,也会结合影像学、生理检测做出诊断,然后根据指南开一个治疗方案,但这个治疗方案到底能不能治疗你的疾病,医生有时候自己也是不知道的。所有的生命背后都有一套编码逻辑,在我们IT领域也有底层的编码逻辑,就是0和1,从这个维度来看,生命科学和信息科学两者在天然的能够联系在一块儿,大概是从人类基因组计划开始,整个基因组领域就打开了一个新的窗口,所有生命科学和信息科学从此拉开了新的篇章。我们知道在第一个人类基因组计划总共花了超过30亿美金,经过这么二十年的发展,我们现在解析一个人的基因组只需要几百美金,也就是说在这个领域的成本已经下降到原来的百万分之一,这跟IT领域很像,正是由于这种技术的发展,使得在生命科学领域它的数据积累极大的增加,也给我们生命科学的分析带来一些挑战。

刚才我们提到,我们从父母继承来的血脉是人的基因组,这是人类第一基因组计划,伴随而来从父母继承得到的共生微生物,就是人类第二基因组。华大很荣幸参与了这两个基因组计划,这两个工作都为我们精准医学的发展奠定了非常好的基础。我们在讲到大数据的时候,特别是在医疗这个领域,近几年来,在这里面有一个很好的技术突破包括一些应用,在华大基因内部我们发展模式往往遵循着这样一种方法,我们希望我们有源头的科学发现,再促进技术的发明,从而来带动产业的发展。

刚才提到了这一些数据它是来自于怀孕母亲的外周血,这个数据当中包含三个个体信息,第一个是母亲的,第二个是父亲的,第三个是胎儿的,是一个三口之家的遗传信息,通过一些数据的分析我们发现,事实上当我们在了解中国人某些遗传病分布频谱的时候,在不同的地区携带率是什么样,通过携带率的分析大概可以判断哪些地区某些疾病是否高发,为国家卫生政策的制定提供非常好的帮助。

我们还更进一步去看一下,外周血正常情况下不应该存在一些微生物,如果有一些微生物往往意味着感染性疾病,当我们对这些数据进行分析的时候就会发现,在几乎每个人的体内,都存在非人的序列,非人的DNA,这个DNA到底是什么?就会发现各种各样的维生素都有,包括病毒的,通过这种方式也可以了解不同地区的人,对某种微生物,或者某种病毒携带率是什么样,这些数据在没有这个应用之前全世界没有人知道,或者没有这么细的分辨率。

目前的医学在一定程度上是基于循证证据的,就是基于人口的统计学,我们很清楚每个人跟别人都是不一样的,我们怎么能把一个群体的平均数应用到每个人的身上,很不幸,现在的医学就是这样,当我们现在面临很多医疗困惑的时候,我们必须要实现个性化,我们必须针对每个人不同的特点给予一套合适的治疗方案。所以生命科学或者医疗健康不是统计学的游戏,它不应该是群体的平均数,它应该是个性化的。我们可以看到在医疗上使用的很多药物,我们来看一下它的反应率,病人对这种药物的反应率,大家可以看到最高的,类似于麻醉药80%,对肿瘤来讲,70%以上的患者他的治疗并没有给他带来好处,为什么会存在这种情况?我们知道每个人的遗传背景不一样,生活方式不一样,肠道微生物不一样,就决定了他对治疗、药物的反应是不一样的,最糟糕的情况就是他根本没有受益这个药的治疗,并且还带来严重的副作用,我们在精准用药的时候是希望把人群进行区分,使得每个人能够接受合适的药物治疗。

未来中国社会会是肿瘤高发态势,目前肿瘤治疗整个领域是在快速发展,也看到了很多让人兴奋的进展,整体来讲差距还是非常大,和老百姓预期差别还是非常大,肿瘤的治疗可以简单归纳一下,通过手术、放疗、化疗、靶向治疗、免疫治疗,有很多不同的治疗方案,近些年快速发展,免疫治疗展现出来让人很兴奋的成果,已经有些肿瘤完全可以被治愈了,为什么可以做到这些?简单介绍一下新抗原的治疗方法,肿瘤本身是基因发生大规模的突变,某些突变使得原来抑制肿瘤发生的基因失去了活性,所以细胞的生长失控了,它不断地繁殖,导致了肿瘤的发生。客观的讲全世界没有两个人的肿瘤细胞是一模一样的,这就决定了我们对肿瘤的治疗一定是要差异化的。新抗原的逻辑思想就是利用人自身的免疫系统,来清除人自身的肿瘤细胞,通过这种方式,就带来很少的副作用,因为我们现在的化疗药物,主要是针对快速生长的细胞,肿瘤它是快速生长,这种免疫疗法是有方向的,它针对这种突变的肿瘤细胞。

我们刚才提到了第二基因组,就是我们肠道微生物,里面生活着大量的微生物,我们知道微生物细胞数量比人体的细胞数量还要更多一些,并且是我们人体基因数量的500倍以上。肠道微生物到底对我们的健康有什么样的影响?首先我们知道人吃的很多食物不是给人自身的,是给我们的肠道微生物。肠道微生物也对我们的药物有效提供了很重要的一些影响,包括地高辛,就是治疗心脑血管的疾病,假设一个人体内有某种微生物的话,完全可以把地高辛的有效成分转化掉,假设我们对这个病人在治疗之前进行一个肠道微生物的检测,就可以去判断病人会不会产生副作用。我们希望能够利用基因组学,肠道微生物的技术,来推动中医药的现代化,能够更好解释中医药的作用机制。

所以在个性化时代的时候,每个人都是行走的数据库,在我们来看的话,每个人的数据可以有很多不同的维度,包括你的基因组、表观组、肠道微生物等等方方面面,还包括你的饮食、生活习惯、用药、疾病史,如果把这些数据加起来的话,一个人的数据会有10个T,如果一百万个人的数据对IT的挑战会是怎么样,如果全世界的人都有这个数据又是怎么样?我们希望数据的采集从被动变成主动,这一类的工作在美国有一个科学家,他拿自己当小白鼠,他在两年的时间里监控了自己数据的变化,比较有意思的是刚好在这个过程当中出现了血糖的升高,并且监控到他体内病毒的爆发,他就针对自己的情况开了治疗方案,现在中国也有这样的小白鼠,那就是华大基因的创始人汪建老师,他创建了自己的大数据,他会定期检测自己的免疫变化情况、自己的肠道微生物,他现在吃的食物很多都是我们自己定制的,包括他把自己的细胞都存储起来了,这就是我们提出来的,我的基因我知道,我的细胞我存储起来,我的菌群我自己去调整,我的肠道我自己去掌控,医疗系统在目前为止,远远没法满足你自己的需求,在华大基因经常提到要做的两件事,一个是管住嘴,一个是迈开腿。

最后我简要介绍一下华大基因,对于华大来讲总共有十多个板块,我们有一个基因研究院,这个就是华大的发动机,所有的基础研发在这个体系里面,这是一个新的领域,基因组学就是典型的跨学科领域,我们需要从业人员熟悉生命科学,同时了解IT,又需要掌握梳理统计,所以我们就有了自己的学院,同时保存更好的基因资源又有了国家基因库,我们也创办了一个杂志GIGA SCIENCE,上面这一块是非盈利部分,接下来有几个产业板块,比如说华大基因,华大农业,华大司法,华大制造,华大运动,华大营养,华大健康,华大医疗,华大保险等这几块业务。

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