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個性化醫療之路

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

數字較有說服力。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致心肌功能衰退的疾病。

迄今為止，研究人員已經確定了50多種如果有缺陷將導致該疾病或加重疾病程度的基因。目前的診斷技術還無法在基因層面確定導致心肌病的原因。

海德堡大學醫院醫生Benjamin Meder博士認為這是一個巨大的挑戰。“通常，現代化的診斷方法，比如磁共振斷層成像，只能檢測到心肌功能的衰弱。”他說道，“在大多數情況下，無法確定準確的病因。”

就像大多數其他疾病一樣，心肌病可以由很多原因導致。“可能源于缺陷基因，也可能與基因無關。”Meder解釋道。實際上，中毒、病毒感染或循環障礙也可能導致出現心肌病癥狀。問題是，對于治療和預測而言，知道準確病因非常重要。“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數據儲存在每個人的基因中。研究人員對血樣進行研究，以找到心臟病發作后形成的小分子核糖核酸（micro-RNA）。

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

尋找RNA。正在開發的新技術可用來快速、可靠地診斷心臟病。此前的常規做法是分析患者的血液，看看是否有心臟病發作后心肌釋放的蛋白。出現這些蛋白可能有許多原因，這使得非常難以區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”在復雜的基因調控網絡扮演了關鍵角色。這個全新的診斷領域充滿希望，這也是海德堡大學和西門子共同努力在該領域收集關鍵的基因、臨床和技術信息的原因所在。

研究人員正在研究仔稚魚，以了解特定的基因功能。

“當心臟病發作時，micro-RNA通過兩種機制進入血流中。”Meder說道。micro-RNA在心肌組織死亡時釋放出來，或在白細胞和血小板等細胞中的micro-RNA因外傷應激反應而發生變化時釋放出來。如今，為診斷目的確定這些標記物已基本可能，但是相應的化驗技術不僅耗費時間，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。在西門子“Translational Biotechnology”項目框架之下，他們正在研究是否能開發一種“片上實驗室”平臺來簡單、快速地進行這些測試。研究人員集中精力研究以micro-RNA為基礎診斷心臟病的更好方法。

基因層面的急救。 用于改進心肌衰弱（擴張型心肌病）基因分析的初步演示裝置２０１２年９月在海德堡大學醫院完成。“我們有望很快看到初步結果，因為海德堡大學醫院的心臟病醫師擁有上千名患者的數據。”Keller解釋道。他補充道，每年還將增加150個數據集，為醫生的未來研究奠定更加堅實的基礎。

“當然，挑戰還在于不能和以前一樣只為醫生提供簡單的實驗數據。”Keller說道。相反，醫生將可針對每位患者獲得數千兆的信息。鑒于西門子在評估大量數據方面擁有多年的經驗和知識，這并不會成為問題。“我們在此的優勢是能分離出醫生理解的臨床信息。”Keller說道。

“我們針對演示裝置的初始目標是證實我們收集的序列數據符合臨床期望。”負責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對心肌病的診斷，但是我們的系統可以進行改造，這意味著我們可利用該系統檢查其他心血管疾病，甚至將它們用于*不同的領域，比如癌癥的早期檢測。”

西門子軟件幫助心臟病醫師分析基因數據。

Wirsz表示，科學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。后者更為復雜。“這樣做沒有關系，因為我們可從針對心臟病的應用中學習知識，然后將知識傳遞給其他領域。”他指出。為此，西門子醫療正在計劃與數家癌癥研究機構攜手合作。

“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，以發現基因缺陷，然后利用檢查結果制定的治療方式。Keller指出，西門子開發的軟件將逐步擴展，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，但他們已經在思考改進個性化疾病預測的可能性。“可以想象的是，我們將在近期以經濟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險因素，比如心臟病、癌癥和阿爾茨海默病。

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

個性化醫療。西門子研究人員還在密切關注藥物基因組學這個未來領域，這是一個根據患者個人基因組成定制治療方案的領域。這個問題非常重要，因為越來越難以開發出對大多數人有效并且副作用又小的新藥。制藥行業需要投入數十億美元來開發這種藥物。迄今為止，監管機構拒絕批準只對20%的患者有效的藥物。然而，現在我們知道基因構成決定了某種藥物是否對具體患者有效——是否會出現副作用也由此決定。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療實現重大突破。”Wirsz說道。