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死磕大数据、智能硬件、基因检测、人工智能, 有趣有料,一切与科技有关

伴随着基因检测技术的突飞猛进,精准医疗领域也取得了长足的进步。那么基于基因检测的精准医疗现在发展到了哪里,有哪些应用,未来又会怎样。且看参加奇点创新医疗大会的7位重量级嘉宾的演讲。

医生的人工智能伙伴

来自IBM Watson Health团队的吴一多介绍了Watson学习过程,以及Watson在医疗领域的应用。

吴一多表示,经过特殊训练的Watson可以把隐藏在言论之下的含义找出来。这给了我们人类新的一种跟知识去互动的方法,我们不再需要自己去阅读那么大量的内容,就可以通过一个助手来得到他的观点,知道他在主张什么、他在坚持什么。

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当然,在早期Watson的表现不能与人类相提并论。「上图的曲线纵轴是Watson回答问题的准确度,横向轴是回答涵盖了多少问题。我们可以看到,很有意思,这条曲线在Watson回答比较有把握的问题的时候,准确度还可以,但回到一定量的时候又有一个回升,这很奇怪。而上面这些蓝色和绿色的点组成的云是人类选手的成绩,很明显,我们的右上方的象限是最厉害的,是历届人类选手获胜的位置,越往上方正确的比例越高。」

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「Watson团队从2007年开始到2010年对Watson进行训练,到2010年的时候,我们发现这个曲线发生了很有意思的变化。第一,很明显,它往右上的象限走了,它已经接近了人类选手获胜的边界。第二,它很平滑,也就是说Watson的表现非常稳定。」

2011年,Watson参加了Gap比赛,它的对手是Gap比赛历史上获得奖金最多的两个选手,最后Watson获得的奖金超过了两位人类选手获得奖金的总和。

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当Watson获得了这个比赛的胜利以后,有非常多的行业去找Watson团队,其中第一个就是医疗行业,是纽约的一家癌症中心。

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经过一系列测试以后,医学专家认为Watson非常适合做医疗行业的助手。但是医疗行业的专家给Watson提出了一个新的要求,既然Watson能赢得Gap比赛,那它能不能参加或通过全美执业医师考试?经过几个月的训练,Watson通过了全美执业医师考试。于是2011年开始,有一个专业的肿瘤专家团队跟IBM的Watson团队一起训练它。在2015年7月份,Watson for Oncology系统正式开始商用。

Watson for Oncology在医疗领域的应用,日本已经有第一个实例出现了。山下女士在去年8月被诊断为白血病,她经过了若干个月的标准治疗,在经过标准治疗之后,她的病情一直恶化,但是没有找出非常明确的原因。最终东京大学尝用Watson for Oncology帮她找出可能的治疗方案。大概在今年8月底的时候,这个病人成功出院了。

有一个好消息,经过大概一年多的努力,Watson for Oncology已经在中国落地了。

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「当然我相信这些都仅仅是开始,我们仅是站在门口而已。因为从整个数据的角度来说,我们原来触及的可能是下面这10%的数据,结构化的。刚才的例子,我们触及到中间这30%的数据。但是在这之上,我们人的一生会产生100多TB的数据。」

「我们希望未来Watson可以借助这样的能力连续观测病人的数据,帮助医生获得更多的知识,给医生、患者和其他健康服务提供者前所未有的洞察,这样就可以在未来的实践过程中成为和服务提供者的助理。」

液体活检和癌症早期筛查的壁垒及突破

来自美国旧金山DiaCarta(帝基生物)的总裁兼CEO张爱国介绍了他们在液体活检领域的重大突破。

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张爱国首先讲了一个帝基生物遇到的一个真实案例。一位晚期癌症患者家属抱着一线希望寄了5毫升血到帝基生物来。经过他们的努力,很快找出靶向,基因突变,他们的临床医生和临床试验人员针对这些靶向,找到了对症的靶向药物,及时送到了病人手里。根据这个病人家属后来的信息可以看到,这个本来家属已经在安排后事,但是奇迹发生了,病人的积水和晚期肝癌肿瘤已经得到了明显的好转,病人也得到康复。张爱国表示,「这就是液体活检和靶向的奇迹。」

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基于ctDNA的液体活检已经帮助了很多的癌症患者,但是张爱国认为,这种检测方法遇到的问题是,ctDNA在血液中的含量太低。如同一堆草里面落了一根针。由于在放大血液中的ctDNA时,其他的cfDNA也会同时放大,甚至比ctDNA更有优势,所以即使是先进的NGS技术,灵敏度也是个很大的问题。

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帝基生物通过过去几年的不懈努力,使之得到了突破。这个突破就是一个创新的技术,即XNA。这项技术高效的抑制了非ctDNA的cfDNA的放大,有效的提高了液体活检的灵敏度。

张爱国表示,帝基把液体活检真正做成产品并不是空谈,对于一线用药的所有靶标,帝基在5毫升血液里就可以检测到突变基因,做一些临床判断。

癌症的起源与阿喀琉斯之踵

杜克大学讲席教授、泛生子首席科学家阎海,从癌症的诊断、癌症的治疗和现在的科学的进展,包括医生们怎么样针对癌症病人做出最精准的治疗这个课题展开了演讲。

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公元前400年,距现在2400年,因为看到的肿瘤细胞长得有真的有点像张牙舞爪的螃蟹,去生长、去侵略,希波克拉底给癌症命名为Cancer,即螃蟹。19世纪有了显微镜的出现。医生们在显微镜下看,肿瘤是一个一个细胞构成的,而且这个细胞长的模样和正常细胞是不一样的。肿瘤就是恶性细胞不可控制的增生导致的结果。

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1953年,沃森和克里克发现了DNA双螺旋结构,至此,人们认识到,癌症是一个基因病,重要的是基因的一些改变,同时,癌症是可以遗传的。

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「在2009年,我的实验室和另外一个实验室合作,杜克大学有全世界最完整的生物信息组织肿瘤标本库,我们用这些标本库的肿瘤组织,用最好的生物信息分析,用最好的基因组技术,发现在胶质瘤里最重要的基因叫TERT/IDH。」

「在2008年,美国一个药厂针对IDH做了抑制剂,在2013年取得巨大成功,60%患者都可以用这个药得到一些缓解甚至治愈,包括胶质瘤、软骨瘤都开始用这个药。同时,我的实验室和一个医生一起做了免疫疫苗,通过免疫治疗手段给病人提供治疗方案。」

「以前药物从研发到应用是一个漫长的过程,但是可以看到IDH这个故事,四到五年,不仅有传统的靶向治疗出现,同时免疫治疗也跟上,病人从中能够真正受益。」

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「最近我和我的实验室使IDH进入《2016WHO中枢神经系统肿瘤分级》,从以前传统的病程分析进入到分子分析,进入到《NCCN临床试验指南》。」

用科技推到罕见病的迷墙

根底健康首席运营官谭雪松介绍了他们在罕见病诊疗方面做的相关工作。

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谭雪松介绍,罕见病不是一种病,是一类疾病的统称,这样的疾病通常发病率会比较低,从几千分之一到万分之一或者1/10万、1/50万,这样的疾病通常是慢性的,但是是危及生命的。已知有近7000种疾病被归入到罕见病行列里,全球有大于3亿的患者。

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其中有超过80%的疾病已经被确认为跟基因变异或者基因突变有直接关系。目前只有少于5%的疾病会有明确的对症治疗药物。

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「在中国,做一个粗略的估计,并没有经过却统计,现有存量大概是1600万患者,每年会新增20万人,因为目前新生儿出生缺陷率已经达到5.6%甚至更高。至少有60%的罕见病患者并没有得到确诊,在已经确诊的这些患者当中,平均确诊时间大约是5年,平均花费的金钱是人民币5万元。」

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「根底健康是一家初创的商业公司,也是一个互联网平台。我们这个平台没有自己的实验室,没有自己的科学家,但是我们希望通过这样一个互联网平台能够连接从医生到科学家、到药物公司以及康复机构,包括基因检测公司,这些能够提供优秀专业服务的公司,我们希望把这些专业服务者嫁接到我们这个平台上来,能够为中国1600万罕见病人提供高效、优质的服务。我们第一个想解决的问题就是明确诊断的问题。我们的目标也很简单,大幅度缩短确诊周期,大幅度降低诊断费用。」

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「我们的使命是做每一位罕见病患者的引路人,我们让他知道他是谁,而且要告诉他以后往哪里走。」

基因检测+免疫治疗会发生什么?

思路迪战略与商务拓展总监李逸石,介绍了基因检测与免疫治疗之间的关系,以及思路迪正在研发的免疫治疗药物PD-L1抗体。

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李逸石认为,肿瘤的成因非常明显,每个肿瘤一定有背后的基因组因素,没有一个肿瘤和患者没有基因组突变,它的成因也是基因突变长期积累引起的。

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肿瘤预防最重要的因素就在于早期发现和早期干预,对于肿瘤的诊断来说也是一样,也是要基于肿瘤基因突变。

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「在免疫治疗领域里,至少有三类基因变异预测标志物的效果是相关的。第一类就是现在最经典的PD-L1基因表达水平,第二类和基因稳定性变异相关,第三类是每一个患者的肿瘤变异负担,每一个BM染色体中间出现了多少个变异,便宜个数越多,肿瘤免疫治疗效果越好。所以肿瘤免疫治疗和基因变异也是相关的。」

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「对于这么一个重要的肿瘤治疗手段来说,包括靶向和现在的免疫治疗,它和基因变异的情况都是息息相关的。思路迪在国内开发的第一个PD-L1抗体药物来源于骆驼,我们正在申报CFDA临床一期和美国临床一期。这个药物生产出来以后,老百姓能用得起,这是一个非常重要的因素。现在世界上只批了罗氏一个PD-L1,它是静脉注射的抗体,我们的成药是皮下注射的。可常温运输、常温使用,药效持久。」

基因个人消费领域的现在与未来

WeGene联合创始人兼CTO陈钢则从一个香菜的研究项目,畅谈了消费级基因检测的现在和将来,以及消费级基因检测与精准医疗之间的关系。

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作为本次大会「最有味道」的演讲。陈钢的演讲一大把香菜开始。「据我们统计,有一半以上的人对香菜是非常喜闻乐见的,但是香菜和基因组有没有关系呢?」

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据悉美国的23andMe已经完成了160万用户的基因检测,而且都在网站上完成交易,它给所有的用户发了邮件,问了两个问题:你是否觉得香菜的味道有点像肥皂?只有三个答案,是、不是、不确定。你是否喜欢吃香菜?选项可能回答也是这三个。

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有了这样的回答,同时他所有的用户都是有基因组数据的,于是23andMe可以做一个很经典的研究,叫全基因组关联。后来他们发表了一篇论文,到底基因组上什么样的突变会跟香菜有关系?他们确实找到了一个显著的位点,rs72921001。但是我们知道,世界上不同人群的基因组情况是不一样的,即使在同一个位点上,不同的人群也有不同的位点。

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「今天的会议是说医疗,我扯了一大堆香菜,为什么要说香菜?实际上香菜只是个表型,是否喜欢吃香菜是一种表型,是否觉得香菜有特殊味道也是一种表型,是否容易得乳腺癌是一种表型,是否会对免疫治疗有反应也是一种表型。如果我们能找到这些表型和基因组的关系,我们就可以从根本上理解这些表型的原因和这些表型在人和人之间的差异,而所有的研究方法和我们研究香菜的喜好是一样的,你要有足够多的基因组数据,要获得足够多的表型信息,从而完成这项研究。」

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陈钢表示,像乳腺癌的评估,美国人已经做出了一个模型去评估一个女性遗传性乳腺癌的风险,我们是否还需要自己做?美国人研究大量的靶向用药,我们是否需要在中国人身上重新验证这些药物的有效性?其实答案是必然的。我们已经看到了不同人基因组计划,不同人的基因组是完全不一样的,从肿瘤到各种表型,只要是跟基因组有关的事情,在中国人和白人身上会有很大差异,我们越是强调精准的同时就越是要强调不同的人群、不同的个人去做最精准的事情。

基因应用商店:from 0 to 1

基因这样一个新生技术已经在临床、在个人消费等等层面产生了非常多的应用场景,华大股份研发中心副总监,BGI Online和大数据专项负责人金鑫,则给我们介绍了应用商店和它背后的东西。

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金鑫在演讲开始没多久就问了现场有多少人曾经参与过任何形式的基因组检测。虽然来参会的观众非常关注基因行业,但是总体人数还是没有超过5%。

那么问题来了,大家既然觉得基因这个事情这么有用、这么神奇,带来这么多新的可能性,为什么在座这么多对这个方向感兴趣的人都没有自己真实地参加这个基因检测项目呢?这是金鑫抛给现场听众思考的一个问题。

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「在我看来,如果我们反过来想,一个人为什么会去做基因组检测?第一个可能性,这个检测很有用,做了之后可以帮我们预防疾病,可以帮我们提早得知某些问题的风险,可以提早预防。还有一种可能性,就像陈钢博士讲到的,它可能很有趣、很好玩,你觉得了解一下我的祖先是不是成吉思汗,我爱吃香菜,也会带来很多其他方面的享受,你可能会参与一下这个事情。但是如果一件事情既没有用也不好玩,我想没有人会为了人类伟大的事业,为了人类光明的未来而参与基因组测序,我想不会。」

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「实质上,我们想要整个基因科技更快进展,积累更多的数据,更快地破解里面的迷题,我们需要更好的应用。说到应用,基因测序很确定地可以干什么事情呢?这里我们画了一个图叫做贯穿生命周期的基因组医学解决方案,但实质上这里做的东西都是非常确定的,或者说绝大部分在临床应用的都是相对比较确定的。」

「因为我们做的这个数据是更大范围的数据采集,从样本量来说都在百万量级。为什么大家强调百万呢?大家觉得可能有了百万的数据以后,我们就有办法从中发现更多的规律,发现更多的因果关系,然后用这些关系反过来助推我们的应用,让更多的人有理由去做基因检测。」

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「如果我们回头看从科学发现、技术发明到产业发展,参考无创产前基因检测这项技术从科技发现到最后产业化的历程,其实会发现很多时候科学发言会远远前置于技术的成熟和产业真正实现。」

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「这里我们会更多地思考一个问题,我们怎么样将这些技术问题更多地转化为经济问题?因为我们知道,今天很多时候并不是我们缺资源,更多的是缺把资源投到一个我们非常确定和清晰的方向上去,不管是资本资源还是智力资源,如果我们有办法把科学问题转化成技术问题,再把技术问题转化成经济问题,很多问题就迎刃而解了,这是我们的基本思路。」

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