科技创新与医学发展
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（肿瘤与吸烟、饮酒， 病毒感染、神经免疫与肿瘤等）
早诊----疾病早期诊断的分子标志
遗传异常改变 表观遗传改变 代谢异常改变
基因表达谱改变 突变谱 SNP 甲基化
蛋白表达 蛋白酶的活性 （血、尿、唾液）
芯片技术、测序技术等 质谱、核磁技术等
基因和蛋白的改变要远远早于临床病理的改变！
（疾病标志物）
肿瘤分子标志物
基层医疗条件差，技术水平低。
健康扶贫任务艰巨
截至2015年底，因病致贫、因病返贫 的贫苦户占建档立卡贫困户比例达到 44.1%，涉及及2000万人。 其中，深度贫困人口中因病致贫、患 慢性病、患大病、因残致贫占80%。
国家创新驱动发展战略
科技是国家强盛之基，创新是民族进步之魂。 科技创新是提高社会生产力和综合国力的战略支撑。 必须把科技创新摆在国家发展全局的核心位置。
数据收集、储存、分析、利用、共享、安全
新靶点 新结构 新药物 新方案 新标准 新规范
健康医疗大数据对重大疾病防治的战略支撑
2016-9 New England Journal of Medicine 政策建议：卫计委-国务院，世界卫生组织
基于3千5百万名患者的分析； -中国肾脏病疾病谱已经由肾炎为主向 糖尿病肾病为主变迁； - 中国肾脏病的学科建设需要向糖尿病 肾病倾斜
科技创新推动临床诊疗技术发展和提升医疗服务质量
医学实践表明，任何一种重大传染性疾病的最终控 制，以及慢性非传染型疾病的临床诊疗突破几乎都 有赖于医药科学技术的发展，医学科技创新在提高 人类疾病防治水平和公共卫生突发事件的反应能力 方面起着关键性作用。
疾病预防与临床诊疗的任何一项新技术、新装备、 新药品的应用都是医学科技发展的结果
FDA批准首个CAR-T药物Kymriah (Novartis)
”我们正在进入一个新的医疗创新前沿，能够重编病人自己的细胞来攻击致 命的癌症，基因和细胞疗法等新技术能够在转化医学和治疗许多难治性疾病 方面创造拐点。“
FDA局长 Scott Gottlieb博士
James N. K, et al, Nat. Rev. Clin. Oncol, 2013
分子诊断
精准医疗需要精准诊断，主要包括分子诊断、分子影像和分子病理； 分子诊断目前是实现精准诊断的最有利武器，分子影像和分子病理发展
空间和前途远大； 分子诊断技术的创新是精准医疗发展的必然需求，变异DNA和蛋白分子
的准确检测是分子诊断的关键-ctDNA,CTC,分子标志物； 随着分子技术的发展，诊断灵敏度和特异性越来越高，精准诊断的发展
• 73例肾透明细胞癌（ccRCC）和5个健康者肾脏样本 • 肿瘤微环境中包含多种免疫细胞，包括T细胞、B细胞、肿瘤相
关巨噬细胞（TAM）、NK细胞、DC细胞等，其中T细胞和 TAM为主要免疫微环境细胞类型，分别为51%和31%。进一步 的亚型分析揭示T细胞含有22种亚型，TAM有17种亚型。 • 不同患者的肿瘤免疫微环境具有异质性，其T细胞亚群及TAM亚 群含量不同 • 微环境中存在耗竭T细胞亚群，提示抗PD-1治疗肯能有效
重大疾病是造成我国人力资源丧失和经济损失主要原因， 已成为我国社会和经济发展过程中不可回避的严重障碍，
是建成小康社会迫切需要解决的问题。
医疗卫生服务质量有待提升
医疗服务质量处于中游水平。 先天性心脏病、脑血管疾病、子宫癌、消化性溃疡等医疗质量排名指数靠后。
195个国家中，中国医疗质量指数排名82。
代谢组学 微生物组学
组学技术
基因组学 蛋白组学
医学科技创新前沿学科 (2) 干细胞与再生医学
医学科技创新前沿学科
(3) 疫苗和抗体
抗体药物 利妥西单抗 贝伐单抗 曲妥珠单抗 …… 疫苗 预防性疫苗 治疗性疫苗
生物技术药物年增长率为15-33% vs 7-10%传统药物 2012-2015年全球销售额前10种药物中有7种为生物技术 药物（其中5种是抗体类药物）。2015年，全球十大畅销 药物中有7种是生物技术药物，其中6种为重组抗体类药物。
健康医疗 大数据
人工智能技术能够助力医学进步
AlphaGo开启人工智能新时代
AlphaGo的技术核心是“会学习的机器”！ - 大数据（Big Data)，强化学习(Reinforcement Learning)，蒙特卡罗树搜索(Monte Carlo Tree Search)
AlphaGo的原理与模型可应用于处理一般的智能决策问题。
临床精准医学的关键技术---分子病理
• 目前分子病理已经在病理诊断工作中发挥重要作用，免疫组织化学染色在鉴别诊 断中的作用尤为突出；
• 循证医学发现了不同病理类型对应不同标志物，这些标志物可以建议使用对应的 治疗方案；
• 分子病理越来越多的应用于分子分型、分子分期、鉴别诊断、预后判断、治疗方 案选择
肿瘤定位：Detection and localization of tumors 制定方案：Guide the therapeutic approaches 检测病程：Surveillance of disease progression 监测疗效：Surveillance of therapeutic sensitivity 判断预后：Judgment of prognosis 复发监测：Screening for disease recurrence
疗效
个体化医疗的临床需求
食管癌分子分型
Nature:食管癌分为两种独立的分子亚型，应当区别治疗
TCGA数据分析：不同食管癌临床亚型在分 子水平上具有很大的不同
上食管癌更接近于头部和颈部的癌症，而食管下 部的肿瘤实际上与胃癌的一种亚型几乎无法区分；
癌症临床试验应根据分子亚型来对患者进行分组， 一般来说，将下部食管肿瘤与胃癌分在一组中， 同时单独评估上食管癌。
疾病预测：Cancer prediction via risk assessment 早期诊断：Early diagnosis:
Better response, low relapse and metastasis. Otherwise: high relapse and mortality
实现精准需要 前沿多学科交叉融合
人类基因组测序、生物芯片技术的革新发展
蛋白质组、代谢组、免疫组、肠道微生物百度文库分析技术
临床技术、装备和药品的研发
分子影像、分子诊断、内窥镜和微创技术、靶向药物等
大数据分析工具和技术的出现
预防层面---易感人群的确定和重点预防
人
类
环
基
境
因
因
组
素
环境因素造成的遗传改变（基因突变等） 环境与遗传因素相互作用，神经内分泌、免疫与代谢
Nature：个性化癌症疫苗在早期人体试验中表现乐观
• 《自然》杂志在线发表了由美国和德国两个团队的两篇研究论文，两种基于肿瘤特异性突变的个性化癌症疫苗 的接种在小规模的人类（I期临床）试验中表现出安全性，并且能为高危黑色素瘤患者带来临床上的积极反应。这 些结果证明了根据病人癌症突变的情况而专门研制的疫苗在临床上是可行的、安全的，并为开发个性化癌症免疫 治疗方案提供参考。
Ste´phane Chevrier, et al, Cell, 2017
靶向治疗---靶向药物和新的挑战
Gleevec：Ab1, PDGFR 和c-Kit激酶的抑制剂，治疗慢性髓细胞样白血病 （CML)和胃肠基质细胞瘤
Herceptin：Her2/ErbB2的抑制剂，治疗乳腺肿瘤（HER2/neu） Iressa：EGFR突变体的抑制剂，治疗肺腺癌 Vemurafenib: BRAF 抑制剂, 治疗黑色素瘤 Erbitux: Ras通路抑制剂, 治疗结直肠癌 HPV治疗性疫苗（拉斯克医学奖），治疗黑色瘤的疫苗（美国和德国两个团队） 以靶点为基础的肿瘤靶向药物研究（染色体微卫星和DNA错配修复）
一百多年来，科技创新极大地推动了现代医学的发展
临床疾病治疗的现状 手术 放疗 化疗 生物治疗 中医药
临床疾病
临床表型分型 分子标志物 分子靶点
“科技组创织器官新病变”
细胞-分子改变
stop
诊断：中晚期 治疗：被动、盲目性
遗传背景、变异 免疫和内分泌改变
分子分型 药物创新 精准治疗
医学科技创新前沿学科 (1) 生命组学技术
精准治疗----个性化治疗和预后判断
避免治疗不足 防止治疗过度
乳腺肿瘤
P53突变
BRCA1突变
Ras突变
Wnt突变
EGFR突变
个性化治疗的科学依据----药物安全性和有效性的差异是众 多复杂因素共同作用的结果
药物
遗传、SNP、基因组、蛋白组、 代谢组
基因 环境
吸烟、饮食、药物剂量、 伴随药物、体内微生物种群 、神经内分泌、免疫、代谢
越来越快。
临床精准医学的关键技术---分子影像
• 特异性的分子探针 • 全数字化,高空间分辨率和时间分辨率 • 三维或四维成像，为临床提供3D或4D图像 • 网络化，图像同步的共享和互认成为趋势 • 功能化，同时反映形态学变化和功能变化 • 微观化和分子化，显示反映微小代谢或活体异常； • 影像资料云数据库，有利于诊疗和数据挖掘
人工智能医生可以“精准”刻 画病人特征，从而能够改善多 种重要疾病预测的准确性。
精准，是医学自身发展的必然要求 也是公众的巨大需求
精准的要求贯穿医学全过程
对风险的“精确”预测 对疾病的“精确”诊断 对疾病的“精确”分类 对药物的“精确”应用 对疗效的“精确”评估 对预后的“精确”预测
医学科技创新前沿学科 (4) 生物治疗及个体化诊疗技术
宏观组学研究
微观分子研究
阐明疾病机制
细胞治疗 免疫治疗 基因治疗
分子分型 分子诊断 个体化治疗
医学科技创新前沿学科
(5) 医疗器械正在成为与药物齐头并进的新兴产业
数字化 摇测化 微创化 网络化 智能化 小型化
医学科技创新前沿学科 (6) 大数据与智能医学
为人民群众提供全方位全周期健康服务。
大健康发展策略---关注生命全过程
我国重大疾病现状
恶性肿瘤：年新发病为380万，年死亡人数为260万 心脑血管疾病：年死亡375万，高血压患者2.7亿 糖尿病：目前患者超过1个亿，1.5亿糖尿病前期 慢性肾病：1-1.2亿 风湿病：>8000万 老年痴呆：1200万，每年增加30万 先天性缺陷性疾病：每年增加90万，总数估计在2000多万 乙型肝炎病毒携带者：8000万 结核病：活动性结核550多万，世界第二 突发性感染性、传染性疾病：SARS、禽流感等
基于健康医疗大数据的人工智能技术 能够助力“精准”
科技创新与医学发展
詹启敏 2017年11月11日
把人民健康放在优先发展的战略地位
“没有全民健康就没有全面小康”
“健康中国”2030规划纲要
全国卫生与健康大会
全国医学教育改革发展工作会议
把人民健康放在优先发展的战略地位
中国共产党第十九次全国代表大会胜利召开
实施健康中国战略
人民健康是民族昌盛和国家富强的重要标志。 要完善国民健康政策，
2017 拉斯卡医学奖
HPV 疫苗预防肿瘤
Douglas R. Lowy and John T. Schiller (both from the National
Cancer Institute) took a bold but calculated approach toward a major public-health problem whose solution required them to vault formidable hurdles.
Wendell A. Lim, et al. Cell, 2017
个性化诊疗实践的理念和模式
疾病1
疾病2
同样组织类型、同样临床分期
疾病3
疾病1
疾病2
同样组织类型、同样临床分期
疾病3
同样的治疗方案
高效低毒 降低成本
？？%以下的临床病人产生理想疗效 ？？%病人效果不明显或没有效果，
分子分型、分子分期
方案 1
方案2
方案3
重要支撑平台-生物样本库
样本标准和质量 临床信息
个人信息安全 伦理和法规 共享机制
谁拥有生物样本资源，谁就掌握医学科技主动权；谁就能占据医学竞争制高点；
重要支撑平台-大数据平台
大数据技术在临床诊疗中的应用：
队列数据 临床数据 组学数据 结构生物学数据 药物分子信息
生物信息学 海量数据处理
早诊----疾病早期诊断的分子标志
遗传异常改变 表观遗传改变 代谢异常改变
基因表达谱改变 突变谱 SNP 甲基化
蛋白表达 蛋白酶的活性 （血、尿、唾液）
芯片技术、测序技术等 质谱、核磁技术等
基因和蛋白的改变要远远早于临床病理的改变！
（疾病标志物）
肿瘤分子标志物
基层医疗条件差，技术水平低。
健康扶贫任务艰巨
截至2015年底，因病致贫、因病返贫 的贫苦户占建档立卡贫困户比例达到 44.1%，涉及及2000万人。 其中，深度贫困人口中因病致贫、患 慢性病、患大病、因残致贫占80%。
国家创新驱动发展战略
科技是国家强盛之基，创新是民族进步之魂。 科技创新是提高社会生产力和综合国力的战略支撑。 必须把科技创新摆在国家发展全局的核心位置。
数据收集、储存、分析、利用、共享、安全
新靶点 新结构 新药物 新方案 新标准 新规范
健康医疗大数据对重大疾病防治的战略支撑
2016-9 New England Journal of Medicine 政策建议：卫计委-国务院，世界卫生组织
基于3千5百万名患者的分析； -中国肾脏病疾病谱已经由肾炎为主向 糖尿病肾病为主变迁； - 中国肾脏病的学科建设需要向糖尿病 肾病倾斜
科技创新推动临床诊疗技术发展和提升医疗服务质量
医学实践表明，任何一种重大传染性疾病的最终控 制，以及慢性非传染型疾病的临床诊疗突破几乎都 有赖于医药科学技术的发展，医学科技创新在提高 人类疾病防治水平和公共卫生突发事件的反应能力 方面起着关键性作用。
疾病预防与临床诊疗的任何一项新技术、新装备、 新药品的应用都是医学科技发展的结果
FDA批准首个CAR-T药物Kymriah (Novartis)
”我们正在进入一个新的医疗创新前沿，能够重编病人自己的细胞来攻击致 命的癌症，基因和细胞疗法等新技术能够在转化医学和治疗许多难治性疾病 方面创造拐点。“
FDA局长 Scott Gottlieb博士
James N. K, et al, Nat. Rev. Clin. Oncol, 2013
分子诊断
精准医疗需要精准诊断，主要包括分子诊断、分子影像和分子病理； 分子诊断目前是实现精准诊断的最有利武器，分子影像和分子病理发展
空间和前途远大； 分子诊断技术的创新是精准医疗发展的必然需求，变异DNA和蛋白分子
的准确检测是分子诊断的关键-ctDNA,CTC,分子标志物； 随着分子技术的发展，诊断灵敏度和特异性越来越高，精准诊断的发展
• 73例肾透明细胞癌（ccRCC）和5个健康者肾脏样本 • 肿瘤微环境中包含多种免疫细胞，包括T细胞、B细胞、肿瘤相
关巨噬细胞（TAM）、NK细胞、DC细胞等，其中T细胞和 TAM为主要免疫微环境细胞类型，分别为51%和31%。进一步 的亚型分析揭示T细胞含有22种亚型，TAM有17种亚型。 • 不同患者的肿瘤免疫微环境具有异质性，其T细胞亚群及TAM亚 群含量不同 • 微环境中存在耗竭T细胞亚群，提示抗PD-1治疗肯能有效
重大疾病是造成我国人力资源丧失和经济损失主要原因， 已成为我国社会和经济发展过程中不可回避的严重障碍，
是建成小康社会迫切需要解决的问题。
医疗卫生服务质量有待提升
医疗服务质量处于中游水平。 先天性心脏病、脑血管疾病、子宫癌、消化性溃疡等医疗质量排名指数靠后。
195个国家中，中国医疗质量指数排名82。
代谢组学 微生物组学
组学技术
基因组学 蛋白组学
医学科技创新前沿学科 (2) 干细胞与再生医学
医学科技创新前沿学科
(3) 疫苗和抗体
抗体药物 利妥西单抗 贝伐单抗 曲妥珠单抗 …… 疫苗 预防性疫苗 治疗性疫苗
生物技术药物年增长率为15-33% vs 7-10%传统药物 2012-2015年全球销售额前10种药物中有7种为生物技术 药物（其中5种是抗体类药物）。2015年，全球十大畅销 药物中有7种是生物技术药物，其中6种为重组抗体类药物。
健康医疗 大数据
人工智能技术能够助力医学进步
AlphaGo开启人工智能新时代
AlphaGo的技术核心是“会学习的机器”！ - 大数据（Big Data)，强化学习(Reinforcement Learning)，蒙特卡罗树搜索(Monte Carlo Tree Search)
AlphaGo的原理与模型可应用于处理一般的智能决策问题。
临床精准医学的关键技术---分子病理
• 目前分子病理已经在病理诊断工作中发挥重要作用，免疫组织化学染色在鉴别诊 断中的作用尤为突出；
• 循证医学发现了不同病理类型对应不同标志物，这些标志物可以建议使用对应的 治疗方案；
• 分子病理越来越多的应用于分子分型、分子分期、鉴别诊断、预后判断、治疗方 案选择
肿瘤定位：Detection and localization of tumors 制定方案：Guide the therapeutic approaches 检测病程：Surveillance of disease progression 监测疗效：Surveillance of therapeutic sensitivity 判断预后：Judgment of prognosis 复发监测：Screening for disease recurrence
疗效
个体化医疗的临床需求
食管癌分子分型
Nature:食管癌分为两种独立的分子亚型，应当区别治疗
TCGA数据分析：不同食管癌临床亚型在分 子水平上具有很大的不同
上食管癌更接近于头部和颈部的癌症，而食管下 部的肿瘤实际上与胃癌的一种亚型几乎无法区分；
癌症临床试验应根据分子亚型来对患者进行分组， 一般来说，将下部食管肿瘤与胃癌分在一组中， 同时单独评估上食管癌。
疾病预测：Cancer prediction via risk assessment 早期诊断：Early diagnosis:
Better response, low relapse and metastasis. Otherwise: high relapse and mortality
实现精准需要 前沿多学科交叉融合
人类基因组测序、生物芯片技术的革新发展
蛋白质组、代谢组、免疫组、肠道微生物百度文库分析技术
临床技术、装备和药品的研发
分子影像、分子诊断、内窥镜和微创技术、靶向药物等
大数据分析工具和技术的出现
预防层面---易感人群的确定和重点预防
人
类
环
基
境
因
因
组
素
环境因素造成的遗传改变（基因突变等） 环境与遗传因素相互作用，神经内分泌、免疫与代谢
Nature：个性化癌症疫苗在早期人体试验中表现乐观
• 《自然》杂志在线发表了由美国和德国两个团队的两篇研究论文，两种基于肿瘤特异性突变的个性化癌症疫苗 的接种在小规模的人类（I期临床）试验中表现出安全性，并且能为高危黑色素瘤患者带来临床上的积极反应。这 些结果证明了根据病人癌症突变的情况而专门研制的疫苗在临床上是可行的、安全的，并为开发个性化癌症免疫 治疗方案提供参考。
Ste´phane Chevrier, et al, Cell, 2017
靶向治疗---靶向药物和新的挑战
Gleevec：Ab1, PDGFR 和c-Kit激酶的抑制剂，治疗慢性髓细胞样白血病 （CML)和胃肠基质细胞瘤
Herceptin：Her2/ErbB2的抑制剂，治疗乳腺肿瘤（HER2/neu） Iressa：EGFR突变体的抑制剂，治疗肺腺癌 Vemurafenib: BRAF 抑制剂, 治疗黑色素瘤 Erbitux: Ras通路抑制剂, 治疗结直肠癌 HPV治疗性疫苗（拉斯克医学奖），治疗黑色瘤的疫苗（美国和德国两个团队） 以靶点为基础的肿瘤靶向药物研究（染色体微卫星和DNA错配修复）
一百多年来，科技创新极大地推动了现代医学的发展
临床疾病治疗的现状 手术 放疗 化疗 生物治疗 中医药
临床疾病
临床表型分型 分子标志物 分子靶点
“科技组创织器官新病变”
细胞-分子改变
stop
诊断：中晚期 治疗：被动、盲目性
遗传背景、变异 免疫和内分泌改变
分子分型 药物创新 精准治疗
医学科技创新前沿学科 (1) 生命组学技术
精准治疗----个性化治疗和预后判断
避免治疗不足 防止治疗过度
乳腺肿瘤
P53突变
BRCA1突变
Ras突变
Wnt突变
EGFR突变
个性化治疗的科学依据----药物安全性和有效性的差异是众 多复杂因素共同作用的结果
药物
遗传、SNP、基因组、蛋白组、 代谢组
基因 环境
吸烟、饮食、药物剂量、 伴随药物、体内微生物种群 、神经内分泌、免疫、代谢
越来越快。
临床精准医学的关键技术---分子影像
• 特异性的分子探针 • 全数字化,高空间分辨率和时间分辨率 • 三维或四维成像，为临床提供3D或4D图像 • 网络化，图像同步的共享和互认成为趋势 • 功能化，同时反映形态学变化和功能变化 • 微观化和分子化，显示反映微小代谢或活体异常； • 影像资料云数据库，有利于诊疗和数据挖掘
人工智能医生可以“精准”刻 画病人特征，从而能够改善多 种重要疾病预测的准确性。
精准，是医学自身发展的必然要求 也是公众的巨大需求
精准的要求贯穿医学全过程
对风险的“精确”预测 对疾病的“精确”诊断 对疾病的“精确”分类 对药物的“精确”应用 对疗效的“精确”评估 对预后的“精确”预测
医学科技创新前沿学科 (4) 生物治疗及个体化诊疗技术
宏观组学研究
微观分子研究
阐明疾病机制
细胞治疗 免疫治疗 基因治疗
分子分型 分子诊断 个体化治疗
医学科技创新前沿学科
(5) 医疗器械正在成为与药物齐头并进的新兴产业
数字化 摇测化 微创化 网络化 智能化 小型化
医学科技创新前沿学科 (6) 大数据与智能医学
为人民群众提供全方位全周期健康服务。
大健康发展策略---关注生命全过程
我国重大疾病现状
恶性肿瘤：年新发病为380万，年死亡人数为260万 心脑血管疾病：年死亡375万，高血压患者2.7亿 糖尿病：目前患者超过1个亿，1.5亿糖尿病前期 慢性肾病：1-1.2亿 风湿病：>8000万 老年痴呆：1200万，每年增加30万 先天性缺陷性疾病：每年增加90万，总数估计在2000多万 乙型肝炎病毒携带者：8000万 结核病：活动性结核550多万，世界第二 突发性感染性、传染性疾病：SARS、禽流感等
基于健康医疗大数据的人工智能技术 能够助力“精准”
科技创新与医学发展
詹启敏 2017年11月11日
把人民健康放在优先发展的战略地位
“没有全民健康就没有全面小康”
“健康中国”2030规划纲要
全国卫生与健康大会
全国医学教育改革发展工作会议
把人民健康放在优先发展的战略地位
中国共产党第十九次全国代表大会胜利召开
实施健康中国战略
人民健康是民族昌盛和国家富强的重要标志。 要完善国民健康政策，
2017 拉斯卡医学奖
HPV 疫苗预防肿瘤
Douglas R. Lowy and John T. Schiller (both from the National
Cancer Institute) took a bold but calculated approach toward a major public-health problem whose solution required them to vault formidable hurdles.
Wendell A. Lim, et al. Cell, 2017
个性化诊疗实践的理念和模式
疾病1
疾病2
同样组织类型、同样临床分期
疾病3
疾病1
疾病2
同样组织类型、同样临床分期
疾病3
同样的治疗方案
高效低毒 降低成本
？？%以下的临床病人产生理想疗效 ？？%病人效果不明显或没有效果，
分子分型、分子分期
方案 1
方案2
方案3
重要支撑平台-生物样本库
样本标准和质量 临床信息
个人信息安全 伦理和法规 共享机制
谁拥有生物样本资源，谁就掌握医学科技主动权；谁就能占据医学竞争制高点；
重要支撑平台-大数据平台
大数据技术在临床诊疗中的应用：
队列数据 临床数据 组学数据 结构生物学数据 药物分子信息
生物信息学 海量数据处理