6.2  基因科学在医疗健康中的作用

　　2015年3月24日，著名影星、导演安吉丽娜·朱莉在《纽约时报》发表文章，宣布自己已于一星期前实施双侧卵巢及输卵管摘除手术，靠人工激素维持第二性征，未来将不能再怀孕。就在两年前，朱莉首当其冲接受基因检测的诊断实施双侧乳腺切除手术，引发全球关注。两次的手术决定，都起因于朱莉做的基因检测解读报告。由于朱莉自身带有BRCA1基因，这意味着她有87%和50%的概率罹患乳癌和卵巢癌。朱莉拥有癌症家族史，家族中一共有三位女性亲人都死于癌症，其中她的母亲就曾被查出患有乳癌，并最终死于卵巢癌。

　　朱莉在两周前进行了身体检查，医生表示她身体中的某些验证指标有所提升，这一情况被认为是早期癌症的症状。虽然在随后的PET/CT扫描和肿瘤检测中并没有特别的异常，但是朱莉还是选择了及时切除卵巢和输卵管。“我看过的东方和西方的医生都认为摘除卵巢和输卵管，是我最好的选择。我的医生告诉我最好提前10年进行预防性手术，我的母亲就是49岁的时候被确证癌症，而我今年已经39岁了。”朱莉表示，“我告诉我自己要冷静、坚强，我没有理由去想‘我将见不到我的小孩长大，看不到我的孙子'.”她自曝摘掉卵巢对她而言是一个艰难的决定， “做完手术我感到很轻松，并不是因为我很坚强，而是因为我明白这是我生命的一部分，没有什么可害怕的，我的孩子在未来不会告诉别人 ’我的母亲死于卵巢癌‘.”

　　朱莉利用她的巨大影响力让广大民众了解了基因、基因测序以及它在健康方面的作用。那么基因科学在医疗生命健康方面到底有哪些作用呢？

　　6.2.1  基因与健康

　　基因是DNA分子上的一个功能片段，是遗传信息的基本单位，是决定一切生物物种最基本的因子；基因决定人的生老病死，是健康、靓丽、长寿之因，是生命的操纵者和调控者。因此，哪里有生命，哪里就有基因，一切生命的存在与衰亡的形式都是由基因决定的，包括您的长相、身高、体重、肤色、性格等均与基因密不可分。

　　现代医学研究证明，除外伤外，几乎所有的疾病都和基因有关系。像血液分不同血型一样，人体中正常基因也分为不同的基因型，即基因多态型。不同的基因型对环境因素的敏感性不同，敏感基因型在环境因素的作用下可引起疾病。另外，由遗传物质发生改变而引起的或者是由致病基因所控制的疾病，被称为遗传病。

　　可以说，引发疾病的根本原因有三种：

　　（1）基因的后天突变；

　　（2）正常基因与环境之间的相互作用；

　　（3）遗传的基因缺陷。

　　绝大部分疾病，都可以在基因中发现病因。

　　基因通过其对蛋白质合成的指导，决定我们吸收食物，从身体中排除毒物和应对感染的效率。

　　第一类与遗传有关的疾病有四千多种，通过基因由父亲或母亲遗传获得。

　　第二类疾病是常见病，例如心脏病、糖尿病、多种癌症等，是多种基因和多种环境因素相互作用的结果。

　　基因是人类遗传信息的化学载体，决定我们与前辈的相似和不相似之处。在基因“工作”正常的时候，我们的身体能够发育正常，功能正常。如果一个基因不正常，甚至基因中一个非常小的片段不正常，则可以引起发育异常、疾病，甚至死亡。

　　健康的身体依赖身体不断更新，保证蛋白质数量和质量的正常，这些蛋白质互相配合保证身体各种功能的正常执行。每一种蛋白质都是一种相应的基因的产物。

　　基因可以发生变化，有些变化不引起蛋白质数量或质量的改变，有些则引起。基因的这种改变叫做基因突变。蛋白质在数量或质量上发生变化，会引起身体功能的不正常以致造成疾病（以上内容来源于百度百科）。

　　6.2.2  精准医疗催生个性化的医疗健康

　　基因以上这些特点使得对基因检测可以更有效地管理健康和更有针对性地进行疾病诊疗。

　　1.精准预防

　　朱莉的故事道出了基因科学在医疗健康中的作用之一，那就是预防。华大基因董事长汪建曾经在“中国发展高层论坛2015”中提过，中国目前依然面临着重要的疾病挑战，从科学研究来说，是把预防放在第一位的。基因科学、基因诊断能够为健康和疾病防控提供特殊的手段，他希望基因科学能够在准确预防和诊断感染性疾病上做出新的贡献。

　　中国科学院院士、中科院生物物理研究所陈润生研究员认为，精准医学就是要把整个医疗体系前移，把诊断治疗推向到健康评估和健康干预，把现在的医疗体系做一个根本性变化，建立一套新的诊疗体系，这套诊疗体系不是来看病的，是来对健康状态进行评估，评估以后进行干预。这就意味着精准医学的发展，实际上会产生一套新的医疗体系。这个体系的作用就是改变当前诊断治疗的这种非常被动的体系，向前推移到，对健康进行预测、进行评估然后进行干预的这样一套体系。可能在不远的将来，医疗体系会发生翻天覆地的革命。本质就是把这个医疗体系的状况进行改变。把医疗体系前移，从诊治变成评估，变成干预。

　　2.精准预测

　　基因科学对很多遗传性疾病提出精准预测，可以大大减少各种各样的出生缺陷。一类是致病基因，即某个人一旦携带某种突变在很大程度上会患上某种疾病，如地中海贫血、血友病等。得到这一部分人的基因信息就能够判断这类人会不会患病；另外一类就是易感基因，它代表着整个人群中的一种概率。经常有研究说某个人携带某种易感基因，是否就一定会患某种疾病？这个是不一定的。对于这种情况的判断，在研究层面如果我们掌握的数据或者说基线越多，我们就能够越准确地判断个体在未来的疾病风险。所以，从这个层面来说，在一定条件下，基因是能够帮助预警个体未来的健康状况的。

　　华大基因已经累计筛查了超过一百万人口，提供的数据量是世界上最大的基因检测的数据量。这一段的进步一定会对降低中国的出生缺陷、提高对感染性疾病的预测预防方面做出贡献。

　　3.精确诊断

　　证据、诊断和治疗是临床诊疗三部曲，证据越充分，诊断就会越明确。曾有一个电视节目，将一个东西用五个方面或条件去描述，当只给出一个条件的时候，一般人很难断定它是什么东西，但当把这五个条件都给出的时候，就能很精确的断定这是一个什么东西。目前医院基本是靠影像学检查和实验室结果进行诊断，医生通过影像学、血液生化指标来判断疾病状况，但对于很多疾病还是难以确诊和治疗的。精准医疗可以加入遗传指标，就是将部分或全部的30亿个遗传密码的指标考虑进去，这样就可以对疾病进行更加精准的诊治。为什么之前没有把遗传因素考虑进来呢？主要原因是在新一代测序技术出现之前，获得一个人的遗传指标，所耗费的人力、财力及时间成本是非常大的，而目前获得一个人全部30亿个遗传密码的价格已经低于1000美元，而且只需要几天的时间。有了这些前提，就可以把遗传因素考虑进来。总之，精准医疗可以将一个人的遗传因素、影像学因素、各类临床生化指标等，结合环境因素、日常饮食等，进行综合考虑，进而对一个人的健康状况以及疾病状态做一个精准地判断，实现精准地诊断。

　　被社会广泛关注的清华校友夫妇的孩子林某的罕见病的诊断问题取得突破是基因检测用于疾病诊断的一个成功案例。

　　清华校友夫妇的孩子6岁男孩林某，在过去一年半时间里，都只能住在医院ICU病房里，靠呼吸机帮助呼吸。林某的主要临床表现是：

　　哭声低弱，吞咽困难，需靠呼吸机辅助呼吸，查体缺乏面部表情，完全性眼肌麻痹，上下肢近远端肌力均减弱，全身肌张力减退，腱反射减弱，CK比正常高3~4倍，肌肉活检示纤维大小略有差异，咽喉结构未见异常，神经传导检查正常，头颅核磁正常，SMA DNA检查正常，患儿妹妹有心脏扩大表现。

　　几年来，孩子的疾病没得到明确诊断。此前华大基因率先对林某的样本进行了高通量测序，并获得患者同意授权开放了基因测序数据，多家分子诊断机构和基因信息分析公司通过申请授权下载了该数据并进行分析后，发现了疑似致病突变。

　　这些机构通过临床遗传咨询师的帮助，对特定的基因突变进行生物学意义、遗传学意义和临床特征的分析，剔除无关的非致病突变，最终筛选出部分结果。上述基因分析结果并不是疾病诊断结果，而是为临床医生诊断疾病提供参考。林某的病因可能是上述某种疾病，或是多种病的叠加，也有可能是其他原因。

　　目前全球有7000多种已确认的罕见病，约占人类全部疾病的10%,简单来说，十种病里面就有一种是罕见病，所以说罕见病其实一点都不“罕见”.之所以定义为罕见病，是因为根据WHO定义，患 病人数占总人口的0.65‰~1‰的疾病或病变就是罕见病。我国目前已经发现的罕见病有5781种，八成左右由遗传引起，其中可治的仅有1%.这类疾病的诊断一直是业界难题。高通量基因测序为解决这一问题提供了希望，但测序只是第一步，仅仅是得到了基因数据而已，还需要精准解读隐藏在基因大数据中的密码，才能真正揭示发病根源。

　　林某的疾病牵动着众多爱心人士的心，需要众多基因公司和遗传病分子诊断专家、临床医学专家及社会各界倾力合作，共同解决这一难题。众人周知的“冰桶挑战”公益活动热潮，其实就是旨在呼吁人们关注一种名为“渐冻症”（肌萎缩性侧索硬化症，ALS）的罕见病。除了渐冻症，还有大众比较熟悉的白血病、白化病、成骨不全症（瓷娃娃）等都属于罕见病。除了这些熟悉的名字以外，还有粘多糖病、庞贝病、戈谢病等罕见病。每年召开的中国罕见病高峰论坛（China Rare Disease Summit），是中国罕见病领域大规模的综合性论坛，社会各界都希望通过交流合作，通过行业专家权威观点呈现和碰撞，在政策倡导和多方协作方面发挥着重要作用。在目前全基因组测序成本还相对较高，基因解码和精准解读的技术门槛还很高的前提下，为了帮助罕见病患者，我们需要更多的企业参与到罕见病公益事业中来。2015年9月18日由罕见病发展中心（CORD）发起第四届中国罕见病高峰论坛，得到了众多单位的支持，奇云诺德作为支持单位，也提出千人破“冰”行动，首先提出免费赞助千名罕见病患者进行全基因组罕见病数据分析，在得到罕见病发展中心黄如方主任支持下，这场公益行动将会有更多企业的加入。虽然和我国近1700万罕见病患者数量相比，对1000名患者进行全基因组测序只是杯水车薪，但是这个千人破“冰”行动产生的罕见病全基因组数据库，将会是罕见病治疗研究中最重要的一小步，也是万亿基因测序市场中重要的一个里程碑。

　　4.精准治疗

　　华大基因董事长汪建自己便是精准治疗的实验者。2002年，他被诊断出冠心病，给自己做了基因检测，发现糖脂及代谢综合征相关基因、心血管及猝死相关基因、肿瘤易感基因等多种易感基因。坦言“怕死”的汪建，开始针对自己的基因数据，对自己的冠心病精准用药，同时定期预测监控体内生态平衡状况，再通过饮食和锻炼进行调整。

　　汪建把自己的遗传蛋白、代谢、菌群、环境、平时的体质评价、运动、营养、睡觉、饮食甚至心情等情况一一记录，连续跟踪10年，已记录下超过14T的多组学健康数据。

　　“精准医疗要做到三个正确，正确的病人、正确的剂量、正确的药物。在我国，肿瘤无论在城市农村，都占致死病的第一位。而精准医疗将带来肿瘤治疗的新时代，肿瘤将来会逐渐被攻克，变成高血压、糖尿病这样的慢性病，病人可以长期带瘤存活并有较好生存质量，这个目标已经越来越接近。”中国工程院院士、中国科学院上海药物研究所原所长丁健在向记者介绍精准医疗时说。，精准医疗也可称作个性化治疗，其基础是个性化诊断，核心是个性化药物。

　　用基因测序的方法找到癌症患者基因突变的靶标，再辅以有针对性的化疗药物进行“精确打击”,然后通过疗效监控标志物精准跟踪治疗效果，以便随时调整治疗方案，这就是现在典型的精准医疗治疗肿瘤的全过程。这样的精准治疗，可以代替目前肿瘤治疗中的放疗、化疗、手术等地毯式轰炸手段，不仅可以提高治疗效率，还能降低患者痛苦程度，减轻经济负担。

　　“针对癌症这样的复杂性疾病，个性化药物治疗是关键。肿瘤高度异质性的特征决定了精准医疗的重要性。”丁健说，过去表观相似、被当做同一种癌症治疗的肿瘤，其实在现代分子生物学分析手段下，会发现很多种亚型，不同亚型需要不同治疗手段才能起效。而传统诊疗方法剂量过大、有效率低，容易产生耐药性，盲目用药导致药物中很多成分没有疗效，还会起副作用。

　　肺癌是世界上最常见的恶性肿瘤之一，已成为我国城市人口恶性肿瘤死亡原因的第一位。非小细胞肺癌约占所有肺癌的80%,约75%的患者发现时已处于中晚期，5年生存率很低。10余年来，对非小细胞肺癌治疗手段的进步就是一个典型的精准医疗发展过程。非小细胞癌有近20种致病基因，不同致癌基因需要用不同药物才有效。治疗这类癌症，20世纪60年代，医学界使用细胞毒药物，有效率小于5%;2003年，发现EGFR是重要致病因子，转而改用靶向药物吉非替尼，有效率提高到10%;2005年，发现EGFR中的突变才是敏感标志物，新药有效率提高到70%~80%,可延长生命30个月；2013年，面对EGFR耐药突变T790M,科学家们研制出EGFR三代抑制剂，在耐药群体中有效率达到60%~70%.