徐 萍 王 玥 許 麗 李禎祺 蘇 燕 施慧琳 姚馳遠(yuǎn)

（中科院上海生命科學(xué)信息中心，上海200031）

1 引言

人口健康是重要的社會(huì)民生問題，關(guān)乎國家經(jīng)濟(jì)發(fā)展和社會(huì)進(jìn)步?？萍际墙】倒芾淼挠辛ΡＵ?，顛覆性技術(shù)的發(fā)展、跨學(xué)科技術(shù)的深度融合、學(xué)科的會(huì)聚正在改變生命科學(xué)與醫(yī)學(xué)研究范式、疾病診療模式、健康產(chǎn)業(yè)業(yè)態(tài)。本文從生命科學(xué)和生物醫(yī)藥領(lǐng)域國際重要的規(guī)劃和計(jì)劃，以及領(lǐng)域最新進(jìn)展和重大突破著手，分析了目前健康科技的發(fā)展新理念、新方向和新趨勢(shì)，展望了未來健康科技創(chuàng)新的發(fā)展前景。

2 健康科技國際規(guī)劃與布局

2．1 出臺(tái)專項(xiàng)規(guī)劃保障健康科技創(chuàng)新

大力發(fā)展健康科技既為維護(hù)健康提供科技保障，也為健康產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供強(qiáng)大科技動(dòng)力。因此眾多發(fā)達(dá)國家和發(fā)展中國家將健康科技創(chuàng)新作為重點(diǎn)優(yōu)先領(lǐng)域予以布局。

美國一直將健康科技作為國家研發(fā)經(jīng)費(fèi)投入的重點(diǎn)領(lǐng)域。為了保障該領(lǐng)域的發(fā)展，美國于2016年通過了《21世紀(jì)治愈法案》，這是近年來美國對(duì)健康科技布局最具代表性、最為全面的專項(xiàng)政策。該法案計(jì)劃在10年內(nèi)，為美國國立衛(wèi)生研究院（NIH）和美國食品藥品管理局（FDA）提供63億美元的經(jīng)費(fèi)，以推動(dòng)健康領(lǐng)域的基礎(chǔ)研究、療法開發(fā)和新療法的臨床轉(zhuǎn)化，鞏固美國在全球生物醫(yī)藥創(chuàng)新中的國際地位。在基礎(chǔ)研究方面，該法案重點(diǎn)關(guān)注了精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)計(jì)劃、癌癥“登月計(jì)劃”和腦科學(xué)計(jì)劃的推進(jìn)和實(shí)施。在療法開發(fā)方面，法案提出將通過一系列舉措來促進(jìn)療法開發(fā)，包括支持?jǐn)?shù)據(jù)處理技術(shù)、生物標(biāo)志物發(fā)現(xiàn)技術(shù)、療法評(píng)估方法、移動(dòng)醫(yī)療技術(shù)、疫苗、再生醫(yī)學(xué)療法、兒科疾病藥物和醫(yī)療對(duì)策等的開發(fā)，以及優(yōu)化監(jiān)管政策制定流程和監(jiān)管規(guī)范。在此基礎(chǔ)上，法案還致力于充分發(fā)揮電子健康記錄系統(tǒng)和學(xué)習(xí)型健康護(hù)理系統(tǒng)的作用，推進(jìn)療法的臨床轉(zhuǎn)化；加強(qiáng)對(duì)健康護(hù)理提供者的教育，并推動(dòng)新醫(yī)療技術(shù)在老年健康維護(hù)中的應(yīng)用。該法案的出臺(tái)將健康科技創(chuàng)新發(fā)展提升至法律層面予以保障，顯示出美國政府發(fā)展健康科技的決心；此外，該法案的保障范圍涉及了美國近期全部的重大領(lǐng)域?qū)ｍ?xiàng)規(guī)劃，確保了這些規(guī)劃的順利實(shí)施。

歐盟委員會(huì)于2018年6月7日發(fā)布“地平線歐洲”計(jì)劃實(shí)施方案提案，提出了2021—2027年的發(fā)展目標(biāo)和行動(dòng)路線，分析了歐盟在健康領(lǐng)域面臨的挑戰(zhàn)，并針對(duì)相關(guān)挑戰(zhàn)提出了重點(diǎn)關(guān)注的發(fā)展方向和研究?jī)?nèi)容，包括全生命周期健康研究，影響健康的環(huán)境與社會(huì)因素研究，非傳染性疾病與罕見病管理與防控，傳染病研究與應(yīng)對(duì)，衛(wèi)生和保健相關(guān)工具、技術(shù)及數(shù)字化解決方案制定，衛(wèi)生保健系統(tǒng)改革。

英國政府為提振經(jīng)濟(jì)和應(yīng)對(duì)“退歐”所帶來的挑戰(zhàn)，繼2017年初發(fā)布了《工業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略綠皮書》后，2017年8月，英國生命科學(xué)辦公室又發(fā)布了《生命科學(xué)產(chǎn)業(yè)戰(zhàn)略》，旨在通過推進(jìn)生命科學(xué)與健康產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，驅(qū)動(dòng)英國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。該戰(zhàn)略針對(duì)加強(qiáng)科學(xué)研究與成果轉(zhuǎn)化、強(qiáng)化企業(yè)發(fā)展與基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)、推進(jìn)英國國家醫(yī)療服務(wù)體系（NHS）與行業(yè)的互動(dòng)和創(chuàng)新、支持?jǐn)?shù)據(jù)的共享與合作，以及吸引生命科學(xué)人才與提升相關(guān)人員技能等主題提出發(fā)展建議。同時(shí)，還建議設(shè)立“醫(yī)療保健高級(jí)研究計(jì)劃（HARP）”，HARP制定了在未來10年發(fā)展2～3個(gè)全新行業(yè)的戰(zhàn)略目標(biāo)，并確定了重點(diǎn)發(fā)展領(lǐng)域，包括加強(qiáng)基因組技術(shù)在醫(yī)藥領(lǐng)域的應(yīng)用；針對(duì)早期、無癥狀慢性疾病的有效診斷建立相關(guān)平臺(tái)；通過數(shù)字化與人工智能（AI）變革病理學(xué)與影像醫(yī)學(xué)；健康老齡化。該戰(zhàn)略規(guī)劃的出臺(tái)同樣保障了英國健康科技創(chuàng)新的持續(xù)性經(jīng)費(fèi)支持和資源平臺(tái)支持，大幅推動(dòng)了英國的健康科學(xué)及產(chǎn)業(yè)發(fā)展。

我國高度重視健康科技的發(fā)展?！敖】抵袊睉?zhàn)略已經(jīng)明確寫入國家“十三五”規(guī)劃綱要和十九大報(bào)告。在健康中國戰(zhàn)略指導(dǎo)下，中共中央、國務(wù)院于2016年發(fā)布了《“健康中國2030”規(guī)劃綱要》，將健康擺在優(yōu)先發(fā)展的地位。該綱要提出了到2030年實(shí)現(xiàn)人民健康水平持續(xù)提升、主要健康風(fēng)險(xiǎn)因素得到有效控制、健康服務(wù)能力大幅提升、健康產(chǎn)業(yè)規(guī)模顯著擴(kuò)大、促進(jìn)健康的制度體系更加完善等五方面的發(fā)展目標(biāo)。這是建國以來首次在國家層面提出的健康領(lǐng)域中長期戰(zhàn)略規(guī)劃，顯示出國家對(duì)健康工作的高度重視，對(duì)于健康科技創(chuàng)新本身也將發(fā)揮重要的推動(dòng)作用。與此同時(shí)，為了推動(dòng)健康科技的發(fā)展，我國多個(gè)部門相繼發(fā)布了相關(guān)的科技規(guī)劃，包括《“十三五”衛(wèi)生與健康科技創(chuàng)新專項(xiàng)規(guī)劃》、《“十三五”健康產(chǎn)業(yè)科技創(chuàng)新專項(xiàng)規(guī)劃》、《“十三五”醫(yī)療器械科技創(chuàng)新專項(xiàng)規(guī)劃》等。

2．2 新一輪健康科技規(guī)劃強(qiáng)調(diào)通過發(fā)展科技實(shí)現(xiàn)疾病的早預(yù)防

2015年開始，各國均陸續(xù)進(jìn)入新一輪科技規(guī)劃期，許多國家的科技資助機(jī)構(gòu)陸續(xù)發(fā)布了新規(guī)劃，如美國NIH發(fā)布“2016—2020財(cái)年整體戰(zhàn)略規(guī)劃”［1］；英國醫(yī)學(xué)研究理事會(huì)（MRC）發(fā)布“2016—2020年戰(zhàn)略執(zhí)行計(jì)劃”，英國生物技術(shù)與生物科學(xué)研究理事會(huì)（BBSRC）發(fā)布“健康領(lǐng)域生物科學(xué)戰(zhàn)略研究五年框架（2015—2020）”［2］；歐盟發(fā)布“地平線歐洲”健康主題的發(fā)展規(guī)劃；加拿大衛(wèi)生研究院（CIHR）發(fā)布新版戰(zhàn)略路線圖［3］；印度生物技術(shù)部發(fā)布2015—2020年國家生物技術(shù)發(fā)展戰(zhàn)略；中國發(fā)布《“十三五”衛(wèi)生與健康科技創(chuàng)新專項(xiàng)規(guī)劃》、《“十三五”健康產(chǎn)業(yè)科技創(chuàng)新專項(xiàng)規(guī)劃》等。從整體上來看，這些新階段的規(guī)劃重點(diǎn)關(guān)注疾病的預(yù)防和早期干預(yù)。與此同時(shí)，這些規(guī)劃提出要重點(diǎn)發(fā)展生物、醫(yī)學(xué)、信息、大數(shù)據(jù)技術(shù)，著重強(qiáng)調(diào)了精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)、個(gè)體化醫(yī)療、基因組醫(yī)學(xué)、移動(dòng)醫(yī)療等，希望通過科技創(chuàng)新，為預(yù)防為主的健康管理模式提供科技動(dòng)力。

2．3 熱點(diǎn)領(lǐng)域?qū)ｍ?xiàng)規(guī)劃相繼實(shí)施

腦科學(xué)、精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)、癌癥、細(xì)胞圖譜、微生物組學(xué)是目前健康科技領(lǐng)域的前沿?zé)狳c(diǎn)方向，各國圍繞這些領(lǐng)域相繼推出了一系列專項(xiàng)計(jì)劃。

腦科學(xué)研究規(guī)劃和布局仍在升溫，美、歐、日、韓等大型腦科學(xué)計(jì)劃多次增資以保障計(jì)劃的實(shí)施。與此同時(shí)，國際腦科學(xué)計(jì)劃正在醞釀，歐洲、日本、韓國、美國和澳大利亞5個(gè)國家／地區(qū)腦研究計(jì)劃的代表于2017年底簽署了《發(fā)起國際大腦計(jì)劃（IBI）的意向聲明》，旨在共同應(yīng)對(duì)挑戰(zhàn)，加快“破譯大腦密碼”的進(jìn)程。根據(jù)聲明，各國將成立國際大腦聯(lián)盟，在數(shù)據(jù)共享、數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化，以及倫理和隱私保護(hù)等領(lǐng)域共同合作，并進(jìn)一步聯(lián)合其他國家和地區(qū)的相關(guān)腦計(jì)劃展開研究。

美國“精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)計(jì)劃”（PMI）、中國“精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)研究”重點(diǎn)專項(xiàng)已全面推進(jìn)。美國2017財(cái)年投入1．6億美元繼續(xù)支持“精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)計(jì)劃”，推進(jìn)PMI核心任務(wù)百萬人隊(duì)列項(xiàng)目的實(shí)施，根據(jù)美國2016年底通過的《21世紀(jì)治愈法案》，PMI將在10年內(nèi)獲得總計(jì)14億美元的持續(xù)支持。中國精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)研究重點(diǎn)專項(xiàng)計(jì)劃有序推進(jìn)，2016—2017年國撥經(jīng)費(fèi)投入超過12億元，圍繞5大任務(wù)開展研究，為我國精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)的長期發(fā)展搭建框架，夯實(shí)發(fā)展基礎(chǔ)。2017年12月，英國創(chuàng)新署發(fā)布年度實(shí)施規(guī)劃（Innovate UK：Delivery plan 2017－2018），將精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)列為健康與生命科學(xué)方向的6個(gè)優(yōu)先資助領(lǐng)域，主要目標(biāo)是發(fā)展個(gè)性化診斷，為患者量身定制治療和健康管理方案。

人體微生物組的研究日益受到重視，已經(jīng)成為近幾年的熱點(diǎn)。繼2016年美國啟動(dòng)“國家微生物組計(jì)劃”（NMI）后，由世界微生物數(shù)據(jù)中心和中國科學(xué)院微生物研究所發(fā)起的“全球微生物模式菌株基因組和微生物組測(cè)序合作計(jì)劃”于2017年正式啟動(dòng)，該計(jì)劃將建立超過20個(gè)國家30個(gè)主要微生物資源保藏中心共同參與的微生物基因組、微生物組測(cè)序和功能挖掘合作網(wǎng)絡(luò)，5年內(nèi)完成超過1萬種的微生物模式菌株基因組測(cè)序，覆蓋超過90%的已知細(xì)菌模式菌株，并完成超過1000個(gè)微生物組樣本測(cè)序，覆蓋人體、環(huán)境和海洋等主要方向。同年，微生物組創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)者協(xié)會(huì)倡議發(fā)起“中國腸道宏基因組計(jì)劃”，旨在制定規(guī)范的樣品制備流程和標(biāo)準(zhǔn)，搭建完善的生物信息分析平臺(tái)，針對(duì)中國人群建立高質(zhì)量的腸道宏基因組參考數(shù)據(jù)庫，推進(jìn)該領(lǐng)域人才培養(yǎng)和科研成果轉(zhuǎn)化。此外，中國科學(xué)院重點(diǎn)部署項(xiàng)目“人體與環(huán)境健康的微生物組共性技術(shù)研究”暨“中國科學(xué)院微生物組計(jì)劃”于2017年12月20日啟動(dòng)，旨在推動(dòng)我國在全球微生物組研究和應(yīng)用的競(jìng)爭(zhēng)中實(shí)現(xiàn)從“跟跑到并跑，乃至領(lǐng)跑”的目標(biāo)。

細(xì)胞是人類機(jī)體的核心單元，也是了解健康和疾病生物學(xué)的關(guān)鍵。單細(xì)胞基因測(cè)序、高分辨率成像等技術(shù)的快速發(fā)展為單細(xì)胞研究提供了機(jī)遇，也為繪制細(xì)胞圖譜提供了可行性。2016年10月，美國麻省理工學(xué)院、博德研究所、英國Sanger研究所共同舉辦會(huì)議，召集全球科學(xué)家討論啟動(dòng)“國際人類細(xì)胞圖譜計(jì)劃”（Human Cell Atlas），從細(xì)胞類型、狀態(tài)、位置、轉(zhuǎn)變、相互作用和譜系關(guān)系等各角度，對(duì)人體的所有細(xì)胞開展研究。同年，扎克伯格夫婦宣布，將在十年內(nèi)向生物醫(yī)學(xué)投入30億美元巨資，首個(gè)項(xiàng)目即繪制人類細(xì)胞圖譜。2017年10月，該計(jì)劃首批38個(gè)項(xiàng)目獲得資助，旨在繪制腦、免疫系統(tǒng)、胃腸道、皮膚等組織細(xì)胞圖譜，并開展相關(guān)技術(shù)研發(fā)。與此同時(shí)，細(xì)胞圖譜計(jì)劃聯(lián)盟發(fā)布《人類細(xì)胞圖譜白皮書》，繪制了該計(jì)劃的發(fā)展藍(lán)圖。2018年3月，計(jì)劃獲得了第一批成果，發(fā)布了25萬個(gè)細(xì)胞的測(cè)序結(jié)果，并建立了在線數(shù)據(jù)獲取系統(tǒng)。2018年4月，第二批85個(gè)項(xiàng)目獲得新一輪資助。

3 健康科技發(fā)展趨勢(shì)及重大突破

隨著生命組學(xué)研究的開展、大數(shù)據(jù)技術(shù)的快速應(yīng)用，生命科學(xué)研究正向基于數(shù)據(jù)的科學(xué)發(fā)現(xiàn)范式轉(zhuǎn)變。通過開展生命組學(xué)研究、圖譜繪制、大型隊(duì)列研究等進(jìn)一步解析生命；利用計(jì)算生物學(xué)、生物信息學(xué)、大數(shù)據(jù)、人工智能等技術(shù)對(duì)研究中產(chǎn)生的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、建模、預(yù)測(cè)，從而進(jìn)行生命體的模擬和預(yù)測(cè)；在解析和模擬生命體的基礎(chǔ)上，通過合成生物學(xué)、腦機(jī)接口技術(shù)、再生醫(yī)學(xué)、3D打印等技術(shù)完成對(duì)生命體的仿制和創(chuàng)制。

3．1 大數(shù)據(jù)、人工智能等技術(shù)加速滲透生命科學(xué)研究，全面賦能健康與醫(yī)療

在健康與醫(yī)療領(lǐng)域，大數(shù)據(jù)、互聯(lián)網(wǎng)、可穿戴設(shè)備、人工智能的結(jié)合帶來了全新的智慧醫(yī)療模式，正在改善醫(yī)療供給模式，重構(gòu)健康服務(wù)體系。以市場(chǎng)化應(yīng)用最為突出的IBM Watson為代表，人工智能已快速滲透醫(yī)療健康領(lǐng)域，用于疾病診斷和病理分析，IBM Watson、香港中文大學(xué)、谷歌公司等機(jī)構(gòu)分別開發(fā)的人工智能系統(tǒng)在腦癌、皮膚癌、肺癌、乳腺癌、胃癌等癌癥的分析診斷與輔助治療，以及心臟病發(fā)病風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測(cè)［4］中表現(xiàn)出應(yīng)用潛力；監(jiān)測(cè)并調(diào)節(jié)血糖水平的石墨烯腕帶［5］、檢測(cè)乳腺癌的智能內(nèi)衣iTbra等便攜設(shè)備，推動(dòng)健康管理目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。同時(shí)，我國互聯(lián)網(wǎng)公司先后推出 Doctor You、騰訊覓影、百度醫(yī)療大腦、ET醫(yī)療大腦、醫(yī)學(xué)影像輔助診斷3D CNN模型等與人工智能醫(yī)療相關(guān)的平臺(tái)；2017年底，科技部也啟動(dòng)了首個(gè)國家級(jí)醫(yī)療影像人工智能平臺(tái)建設(shè)。

3．2 生物技術(shù)的突破提高人類系統(tǒng)認(rèn)識(shí)和解析生命的能力

物理學(xué)、材料學(xué)、計(jì)算科學(xué)等多學(xué)科與生命科學(xué)交叉融合發(fā)展，推動(dòng)了生物成像、基因編輯技術(shù)、單細(xì)胞技術(shù)、生命組學(xué)等技術(shù)不斷革新，大大提高了人類認(rèn)識(shí)和解析生命的能力。生命科學(xué)正逐漸走向成熟，其標(biāo)志為逐漸向數(shù)字化、平臺(tái)化、工程化發(fā)展。

生物成像技術(shù)正在向精確、深度、實(shí)時(shí)、活體方向發(fā)展。2017年，冷凍電子顯微鏡獲得諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)。

基因編輯技術(shù)大大提高了操控和改造生命的效率和準(zhǔn)確性，正在生命科學(xué)全領(lǐng)域中進(jìn)行應(yīng)用研究。該技術(shù)更加精準(zhǔn)，已經(jīng)實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的編輯，美國的哈佛大學(xué)、哈佛－麻省理工博德研究所先后實(shí)現(xiàn)了精準(zhǔn)靶向編輯DNA和RNA中的單個(gè)突變，為治療點(diǎn)突變遺傳疾病提供了重要工具，這一突破入選Science雜志評(píng)選的2017年年度十大突破。此外，基因編輯技術(shù)已初步完成疾病治療的探索，通過修正人類胚胎中的致病點(diǎn)突變［6］，證實(shí)人類生殖細(xì)胞系基因編輯的安全有效性；基于基因編輯技術(shù)的臨床試驗(yàn)也持續(xù)開展，并有望在2018年取得突破。

單細(xì)胞測(cè)序新技術(shù)不斷改進(jìn)，北京大學(xué)與哈佛大學(xué)開發(fā)的LIANTI技術(shù)、美國俄勒岡健康與科學(xué)大學(xué)開發(fā)的 SCI-seq、奧地利科學(xué)院等機(jī)構(gòu)開發(fā)的CROP－seq技術(shù)提高了通量、保真性、基因覆蓋率等技術(shù)性能。多重組學(xué)單細(xì)胞測(cè)序技術(shù)也是開發(fā)重點(diǎn)，北京大學(xué)建立的single－cell COOL－seq技術(shù)實(shí)現(xiàn)了單細(xì)胞三種組學(xué)，以及基因組和表觀基因組的同時(shí)高通量測(cè)序。

新一代生命組學(xué)技術(shù)水平進(jìn)一步提高?；蚪M測(cè)序技術(shù)和設(shè)備向高精度、長讀長、低成本、便攜式方向發(fā)展，助力高質(zhì)量基因組圖譜的繪制，為解析生命鋪平道路，美國加州大學(xué)聯(lián)合英國伯明翰大學(xué)等機(jī)構(gòu)合作利用納米孔測(cè)序儀MinION首次對(duì)人類基因組進(jìn)行了組裝［7］；單細(xì)胞RNA測(cè)序技術(shù)、表觀轉(zhuǎn)錄組、順時(shí)轉(zhuǎn)錄組技術(shù)［8］、空間轉(zhuǎn)錄組［9］等轉(zhuǎn)錄組分析技術(shù)的進(jìn)步，為繪制更為精確的轉(zhuǎn)錄組圖譜奠定基礎(chǔ)，北京大學(xué)和美國康奈爾大學(xué)合作實(shí)現(xiàn)全轉(zhuǎn)錄組水平上單堿基分辨率的1－甲基腺嘌呤修飾位點(diǎn)鑒定［10］；蛋白質(zhì)組學(xué)研究已經(jīng)從單純提高覆蓋率的定性研究向更加真實(shí)地描述生物體本質(zhì)的定量研究和空間分布研究發(fā)展，瑞典皇家理工學(xué)院聯(lián)合英國劍橋大學(xué)等機(jī)構(gòu)合作基于免疫熒光（IF）顯微鏡技術(shù)繪制人類蛋白質(zhì)組亞細(xì)胞圖譜，描述了蛋白質(zhì)在多個(gè)細(xì)胞器和亞細(xì)胞結(jié)構(gòu)中的空間分布［11］；代謝組分析技術(shù)向超靈敏、高覆蓋、原位化方向發(fā)展，代謝產(chǎn)物成為疾病篩查的重要標(biāo)志物。與此同時(shí)，多組學(xué)交叉、多維度分析正在推動(dòng)系統(tǒng)生物學(xué)的深入發(fā)展，以更好地理解人類疾病的致病機(jī)理。

生命圖譜繪制為解析生命、認(rèn)識(shí)生命提供基礎(chǔ)。瑞典皇家理工學(xué)院等機(jī)構(gòu)合作繪制了癌癥病例圖譜“Atlas”［12］，北京大學(xué)聯(lián)合美國安進(jìn)公司等機(jī)構(gòu)合作構(gòu)建了單細(xì)胞水平肝癌微環(huán)境免疫圖譜［13］，這些圖譜為疾病發(fā)生機(jī)制研究提供重要啟示。華中科技大學(xué)等機(jī)構(gòu)合作首次繪制出乙酰膽堿能神經(jīng)元全腦分布圖譜、全腦精細(xì)血管立體定位圖譜，美國哈佛－麻省理工博德研究所等機(jī)構(gòu)合作完成了首張高分辨率小腸細(xì)胞圖譜的繪制［14］。美國貝勒醫(yī)學(xué)院等機(jī)構(gòu)合作構(gòu)建出首個(gè)高分辨率的人基因組折疊四維圖譜［15］，可用于追蹤其不同時(shí)間點(diǎn)的折疊狀態(tài)。

3．3 仿生與創(chuàng)制能力的發(fā)展提高人體機(jī)能增進(jìn)和疾病防診治的水平

基因編輯、再生醫(yī)學(xué)、3D打印、合成生物學(xué)、腦機(jī)接口等技術(shù)的快速發(fā)展，進(jìn)一步增強(qiáng)了仿生與生命創(chuàng)制能力，提高人體機(jī)能和增進(jìn)疾病防診治水平。

合成生物學(xué)在非天然堿基的合成與應(yīng)用、生物大分子設(shè)計(jì)乃至全基因組的創(chuàng)制等領(lǐng)域取得了重大進(jìn)展。美國華盛頓大學(xué)首次人工設(shè)計(jì)出超級(jí)穩(wěn)定的二十面體蛋白［16，17］，該成果入選 Science雜志評(píng)選的2016年年度十大突破。只含有57個(gè)密碼子的大腸桿菌基因組［18］、最小基因組細(xì)胞 Syn3．0［19］被合成；美國斯克里普斯研究所等機(jī)構(gòu)展開合作，在大腸桿菌細(xì)菌細(xì)胞DNA中，加入兩種外源化學(xué)堿基，并完成活細(xì)胞DNA轉(zhuǎn)錄與蛋白翻譯［20］；美國加州理工學(xué)院、德國慕尼黑理工大學(xué)、美國哈佛大學(xué)醫(yī)學(xué)院聯(lián)合法國國家健康與醫(yī)學(xué)研究院等機(jī)構(gòu)分別利 用 分 型 組 裝［21］、逐 步 構(gòu) 建［22，23］、DNA“積木”［24］等新型DNA折紙策略，生成了納米尺度、不同形狀的自組裝架構(gòu)；繼2014年第1條酵母染色體被合成后，2017年有5條染色體［25-31］被法國國家科學(xué)研究院聯(lián)合中國天津大學(xué)等機(jī)構(gòu)合作構(gòu)建完成，2018年，中國和美國兩個(gè)團(tuán)隊(duì)又獲得了酵母染色體的融合構(gòu)建重大突破［32，33］。

腦－機(jī)接口技術(shù)是下一個(gè)科學(xué)前沿，除通過解碼人腦信號(hào)以驅(qū)動(dòng)假肢以外，科學(xué)家實(shí)現(xiàn)了脊髓損傷人類［34，35］和黑猩猩［36］對(duì)自身肢體而非假肢的意念控制，標(biāo)志著腦－機(jī)接口技術(shù)邁出重要一步；美國斯坦福大學(xué)通過腦－機(jī)接口完成了腦電波控制的電腦字符快速精準(zhǔn)輸入。

組織工程、3D打印、類器官構(gòu)建、器官芯片等一系列技術(shù)的交叉融合和快速突破，成為組織、器官制造領(lǐng)域的“助推劑”?？蒲腥藛T利用體外構(gòu)建的組織實(shí)現(xiàn)了對(duì)脊髓損傷、軟骨損傷、視網(wǎng)膜損傷等多種疾病的替代修復(fù)治療，而美國的哥倫比亞大學(xué)、辛辛那提兒童醫(yī)院、勞倫斯利弗莫爾國家實(shí)驗(yàn)室等機(jī)構(gòu)還在體外實(shí)現(xiàn)了肺、腸、胃、大腦等多種類器官或器官芯片的構(gòu)建。這些成果為藥物研發(fā)和疾病研究提供了更加優(yōu)化的模型，同時(shí)利用類器官技術(shù)，未來還有可能實(shí)現(xiàn)有完整功能的器官再造，為器官移植提供更多供體。

3．4 精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)成為臨床實(shí)踐新方向，疾病防治手段更加多樣化

以生命組學(xué)、大數(shù)據(jù)技術(shù)、大隊(duì)列為核心的精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)正在成為醫(yī)學(xué)研究的主要模式，其目標(biāo)是疾病的精準(zhǔn)分類、預(yù)防、診、治療，最終實(shí)現(xiàn)個(gè)體化醫(yī)療。2017年，美國癌癥聯(lián)合委員會(huì)首次將分子標(biāo)記納入乳腺癌的分期標(biāo)準(zhǔn)；加拿大BC癌癥研究所等機(jī)構(gòu)分析確定了7種卵巢癌分子亞型；美國國立衛(wèi)生研究院基于基因組學(xué)研究發(fā)現(xiàn)了8種宮頸癌亞型；美國癌癥基因組圖譜研究計(jì)劃綜合分析發(fā)現(xiàn)，食道癌分兩種不同類型，上食道癌的分子亞型與頭頸部腫瘤類似，而食道下部的腫瘤與胃癌的某種亞型更相似；美國麻省綜合醫(yī)院等機(jī)構(gòu)利用單細(xì)胞RNA測(cè)序技術(shù)，為腦神經(jīng)膠質(zhì)瘤的精準(zhǔn)分型提出新思路。

基因檢測(cè)、液體活檢等為早診提供了重要技術(shù)手段，美國加州大學(xué)圣地亞哥分校已開發(fā)出高通量甲基化無創(chuàng)檢測(cè)新技術(shù)；美國約翰·霍普金斯大學(xué)醫(yī)學(xué)院聯(lián)合應(yīng)用液體活檢和蛋白腫瘤標(biāo)志物檢測(cè)，實(shí)現(xiàn)一次檢測(cè)8種不同的早期腫瘤。美國默沙東公司研發(fā)的藥物Keytruda用于治療所有“MSI－H／dMMR亞型”實(shí)體腫瘤，成為美國FDA首次按照分子特征而不是根據(jù)組織來源區(qū)分腫瘤類型而批準(zhǔn)的藥物。

科學(xué)發(fā)展產(chǎn)生了大量的新技術(shù)、新突破，為疾病防診治提供更為多樣化的手段。免疫療法為癌癥治療提供新手段，免疫檢查點(diǎn)抑制劑和細(xì)胞免疫療法是當(dāng)前免疫療法研究熱點(diǎn)。美國加州大學(xué)戴維斯綜合癌癥中心聯(lián)合法國艾克斯－馬賽大學(xué)［37］、美國賓夕法尼亞大學(xué)［38］、美國凱撒醫(yī)療集團(tuán)聯(lián)合韓國三星醫(yī)療中心等機(jī)構(gòu)［39］完成的多項(xiàng)臨床試驗(yàn)揭示免疫檢查點(diǎn)抑制劑聯(lián)合化療療效顯著，美國默沙東公司的PD－1單抗Pembrolizumab聯(lián)合培美曲塞和卡鉑一線治療非鱗非小細(xì)胞肺癌已經(jīng)獲批。2017年，F(xiàn)DA批準(zhǔn)首個(gè)基因療法瑞士諾華公司的Kymriah上市，開啟了CAR－T和基因療法產(chǎn)業(yè)元年，成為醫(yī)藥研發(fā)的又一個(gè)風(fēng)口?；虔煼ㄒ踩脒x了Science雜志評(píng)選的2017年年度十大突破，美國Spark Therapeutics公司的“矯正型”基因療法Luxturna已用于治療遺傳性視網(wǎng)膜病變。

干細(xì)胞的應(yīng)用前景日趨明朗，在代謝性疾病、神經(jīng)疾病、生殖疾病、眼部疾病、心血管疾病等多種疾病中顯示出治愈潛力。2017年，美國波士頓兒童醫(yī)院及康奈爾維爾醫(yī)學(xué)院分別實(shí)現(xiàn)了造血干細(xì)胞的體外構(gòu)建，有望突破白血病治療的細(xì)胞來源瓶頸；美國華盛頓大學(xué)首次在成年小鼠眼中再生出功能正常的視網(wǎng)膜細(xì)胞。與此同時(shí)，通過與基因編輯技術(shù)、成像技術(shù)、單細(xì)胞技術(shù)等新興生物技術(shù)的融合，干細(xì)胞療法展現(xiàn)出更大的發(fā)展?jié)摿Α?/p>

人體微生物組的研究證明其與健康和疾病有密切相關(guān)。2017年，美國NIH“人類微生物組計(jì)劃”（HMP）發(fā)布第二階段成果，揭示了人體微生物組的時(shí)空多樣性。人體微生物組與疾病關(guān)系研究進(jìn)入機(jī)制研究階段，揭示了微生物組調(diào)控多種疾病進(jìn)程的因果機(jī)制，美國華盛頓大學(xué)和俄羅斯圣彼得堡國立技術(shù)大學(xué)合作進(jìn)行基于特定腸道微生物代謝途徑的分析，揭示其影響免疫應(yīng)答的分子機(jī)制［40］；德國柏林夏里特醫(yī)學(xué)院聯(lián)合美國麻省理工學(xué)院等機(jī)構(gòu)合作證實(shí)高鹽飲食會(huì)影響腸道微生物組成，誘導(dǎo)輔助性T細(xì)胞17（TH17）驅(qū)動(dòng)自身免疫，進(jìn)而引起高血壓［41］。與此同時(shí)，人體微生物組研究助力癌癥精準(zhǔn)治療，美國芝加哥大學(xué)、法國古斯塔夫·魯西癌癥研究所等機(jī)構(gòu)相繼證實(shí)腸道微生物組成影響黑色素瘤［42］和上皮性腫瘤［43］PD－1免疫療法的治療效果；多國機(jī)構(gòu)合作發(fā)現(xiàn)人體微生物組影響化療藥物吉西他濱［44］、5－氟尿嘧啶［45］的療效。微生物組藥物研發(fā)正處于藥物發(fā)現(xiàn)／臨床試驗(yàn)階段，并持續(xù)推進(jìn)。

3．5 健康科技發(fā)展新趨勢(shì)推動(dòng)相關(guān)管理政策變革

學(xué)科會(huì)聚、大數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)、新技術(shù)和新療法的產(chǎn)生等生命科學(xué)領(lǐng)域的發(fā)展，給科技管理和監(jiān)管帶來了挑戰(zhàn)，多個(gè)國家出臺(tái)相關(guān)政策應(yīng)對(duì)挑戰(zhàn)。主要舉措包括：進(jìn)一步營造有利于學(xué)科會(huì)聚的創(chuàng)新氛圍，培養(yǎng)交叉型人才；加強(qiáng)大數(shù)據(jù)的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)制定，充分實(shí)現(xiàn)共享，開發(fā)分析技術(shù)和加大設(shè)施建設(shè)；加強(qiáng)安全監(jiān)管和倫理規(guī)范制定，以應(yīng)對(duì)新技術(shù)可能帶來的風(fēng)險(xiǎn)和倫理問題；進(jìn)行監(jiān)管和審批制度的改革，以推進(jìn)新技術(shù)、新療法的應(yīng)用。

4 結(jié)語與未來展望

健康是人類自身最根本的需求，科技創(chuàng)新為健康提供有力保障。

針對(duì)我國健康管理和健康產(chǎn)業(yè)存在的問題，結(jié)合健康科技未來發(fā)展趨勢(shì)，需要著重關(guān)注前沿科技，尤其要特別關(guān)注學(xué)科會(huì)聚形成的顛覆性技術(shù)、新興技術(shù)。著力布局生物大數(shù)據(jù)、人工智能醫(yī)療、可穿戴設(shè)備等，以及這些技術(shù)交叉形成的新方向，發(fā)展數(shù)字醫(yī)療、移動(dòng)醫(yī)療、遠(yuǎn)程醫(yī)療，解決老齡化、醫(yī)療資源不足、城市和邊遠(yuǎn)地區(qū)醫(yī)療資源不均衡等問題，提高我國健康管理水平。大力發(fā)展再生醫(yī)學(xué)、合成生物學(xué)、干細(xì)胞、組織工程、3D打印、器官芯片、腦機(jī)接口等技術(shù)，以提高人體機(jī)能和機(jī)體再造能力；持續(xù)支持精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)、人類表型組學(xué)等重點(diǎn)領(lǐng)域，發(fā)展分子影像、分子診斷、細(xì)胞療法、免疫療法等新型診斷與治療方法，制定個(gè)體化的防診治方案，實(shí)現(xiàn)早預(yù)防、早干預(yù)、精準(zhǔn)治療的目標(biāo)，從而提高生命質(zhì)量、降低醫(yī)療支出。

未來，生命認(rèn)識(shí)和解析的能力不斷提高，健康與疾病發(fā)生機(jī)制進(jìn)一步清晰，個(gè)體化藥物、細(xì)胞治療、基因療法等疾病防治手段更加多樣化，5P醫(yī)學(xué)（可預(yù)防、可預(yù)測(cè)、個(gè)體化、病人參與、精準(zhǔn)）將實(shí)現(xiàn)，人類壽命大大延長，生命質(zhì)量大大提高。改造、仿生、再生、合成、創(chuàng)生研究的深度和廣度不斷拓展，更多的器官被人類制造出來，意念控制的外骨骼大大提高人體機(jī)能。大數(shù)據(jù)、互聯(lián)網(wǎng)、人工智能為核心的數(shù)字醫(yī)療、移動(dòng)醫(yī)療，將解決老齡化、醫(yī)療資源不足、城市和邊遠(yuǎn)地區(qū)醫(yī)療資源不均衡等問題，健康管理水平不斷提高。