癌症病人的福音:大數據+人工智慧讓精準醫療逐步實現

// Published 2017-10-20 by admin

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2017/10/19 第209期  |  訂閱/退訂  |  看歷史報份  |  北美智權網站
 

 
 
 

專利評析 癌症病人的福音:大數據+人工智慧讓精準醫療逐步實現
   
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癌症病人的福音:大數據+人工智慧讓精準醫療逐步實現
李淑蓮╱北美智權報 編輯部

最近各國積極發展的「精準醫學」有很多好處,其中最大的好處是可以減少資源浪費及縮短治療時間;尤其是後者,對癌症病患來說意義重大。因為癌症有所謂的黃金治療期,如果可以利用精準醫學,在診斷出病人罹癌初期即可以精確判斷病人適合那一種治療方式,要投那一種藥,即可以避免無效治療,提升治療效率。對政府來說,無效治療浪費的是國家資源,但對病人來說,無效治療浪費的是黃金治療時間,可能會造成無法彌補的遺憾。慶幸的是,如今藉著大數據及人工智慧,精準醫學已經離我們越來越近,也越來越精準。加上各國政府積極發展,精準醫學的普及應用可以說是指日可待。

在9月底與台北國際發明暨技術交易展同步舉行的技術交流論壇中,經濟部工業局舉辦了一場《醫療器材產業應用商機》研討會,分別邀請了工研院生醫與醫材研究所、工研院產經中心 (IEK) 及 生物技術開發中心的專家學者來演講,探討了精準醫學的醫療器材發展趨勢、策略、發展模式及商機等等。

精準醫療定義及目標

工研院產經中心 (IEK)研究員蔡孟男在其「精準醫療技術佈局與未來發展」報告中指出,精準醫學最早源自美國,早在2011年美國國家研究委員會 (United States National Research Council)已 提出此一概念;直到美國總統歐巴馬於2015年國情咨文中提出 「精準醫學計畫」 (Precision Medicine Initiative,PMI) ,即開始廣受全球矚目與討論。

精準醫學在PMI有明確的定義,指的是「基於個體間基因差異性、社會環境和生活型態等不同,提供最適合的預防與治療措施」(An emerging approach for disease treatment and prevention that takes into account individual variability in genes, environment, and lifestyle for each person.)。然而,雖然是針對個體間的差異來提供適合的治療措施,但跟個人化醫療是不一樣的。精準醫療並未對每一位患者生產獨特的藥物或醫療設備,而是根據患者的特定疾病易感性、所患疾病生物學基礎,以及對某種特定治療的反應差異,將患者分為不同亞群(Subsets),提拱每個亞群的特定疾病的療法,提升治療有效性,降低醫療支出。

以癌症為例,已經有許多研究證實癌症是一種基因變異的疾病。基因變異的發生主要有兩種來源,一種是與生俱來的先天基因遺傳,主要和家族遺傳有關,另外一種經由環境和生活習慣長期接觸致癌物質,造成新的基因突變產生,讓一些關鍵的基因失去應有的功能,造成體內細胞的運作失衡、失控,進而讓細胞發生癌化病變,產生癌細胞在體內快速生長擴散。在這種情況下,精準醫療不是針對個別病患提供獨特的藥物,而是將一大群癌症病患就其對特定醫療的反應差異來分成不同的小組 (亞群),在這種情況下,只要針對亞群特性作研究即可,提拱每個亞群的特定疾病的療法,用藥精準度可大為提升。

在以前沒有精準醫療的情況下,碰到癌症病患都是用「試」的:先試一試化療,不行再換標靶藥看看,如果這種標靶沒效再換另外一種……在這種情況下,除了醫療資源浪費外,病患的黃金治療時間也是一點一滴的流失。反之,在精準醫療情況下,會先就病患基因特性將其歸類到特定亞群,然後再就亞群特性投藥,如此一來,有效率即會提升。

蔡孟男指出,精準醫學的短期目標是用於癌症治療,希望可以針對癌症病人精準用藥;而長期目標則是就人類基因資料庫分析應用,提供健康管理服務。

治療觀念改變 藥物不再一體適用

精準醫療之所以能達成,有很大部分是靠資料搜集及解讀,這些資料最主要是基因資料及個體差異(如生活、飲食習性等)。如圖1所示,當資料搜集到需求的量的時候,即可進行分群(治療),再針對不同分群作數據分析及研究,然後將分析所得資料歸納整理成系統化之有用資訊(圖1右邊之區塊),這些資訊即可作為精準用藥之參考依據。

圖1. 精準醫療之運作方式

圖片來源:蔡孟男之「精準醫療技術佈局與未來發展」簡報資料

圖2.各主要疾病投藥無效的比例 工研院產經中心 (IEK)研究員蔡孟男

圖2是各主要疾病投藥無效的比例(2001年研究數據),其中癌症藥物投藥無效比例最高,達75%。

蔡孟男指出,這主要是由於在傳統治療過程中,有些族群對藥物反應不佳,甚至有嚴重副作用,解決方法是以相關生物標誌 (Biomarker) 辨別適合該藥物的族群,以更精準的治療,達到減少藥品副作用產生以及醫療資源浪費的目的。

蔡孟男表示,根據2002年一項研究指出,在以標靶藥物Trastuzumab (標靶基因HER2)作為一線治療時,發現經過以Fluorescence in situ Hybridization (FISH) 檢測HER2分群過的病患中,對藥物有反應的病患從7%提升至34%;顯示基因檢測分群可精準用藥並預測療效。

另一項重要的癌症非小細胞肺癌 (NSCLC),原先臨床試驗發現化療無效的NSCLC病患在經過EGFR篩選後,使用anti-EGFR小分子藥物治療反應可達10-20%,使得這些藥物通過上市審查。蔡孟男指出,近期的研究發現這群病患中期EGFR帶有突變,使得對Tyrosine Kinase Inhibitor (TKI) 類藥物敏感,因此,如果可以預先篩選這類病患,即可將治療反應率提升至50%以上,並延病患長存活時間。

由此可見,精準醫療不僅對病患來說是福音,對於投入新藥研發的藥廠而言,也是相當重要的。

世界各大國精準醫療產業發展情況

美國

預計募集100萬人的基因資料,透過研究不同族群、各個年齡層的個人化基因資訊,來協助治療癌症與糖尿病等疾病、以及研究遺傳性變異對人體健康和疾病形成所產生的影響。後續會建立起完整的基因資料庫,以標準化步驟實行精準醫療。由於這屬於公共財,因此需要由政府來進行。

  • 短期目標:主要針對癌症治療,包含標靶藥物的臨床試驗、整合療法 (combination therapy) 以及抗藥性的研究,並啟動NCI-MATCH計畫。
  • 長期目標:完成100萬人次的生物資料庫,加強藥物基因體學、個人健康管理與諮詢,以及更多基因疾病、敏感性疾病、慢性疾病的預防和治療。

英國

英國政府於2013年宣布啟動為期4年的「10萬基因體計畫」,2015年追加3.75億美元投入基因資料庫的建立,並於2016年6月完成9,892個基因組定序。

2014年4月英國國家創新局 (Innovate UK) 設立精準醫療推進器,加速精準檢測和個體化用藥的發展,並預計2015至2021年投入93億美元。國家創新局為精準醫療推進器前5年的運營撥款7,760萬美元,著手解決精準醫療產品的瓶頸問題,例如商業模式、臨床試驗、資訊服務整合與供給等。

2015年10月26日宣布成立6個精準醫療卓越中心,建立國家精準醫療網絡。蔡孟男指出,由於英國的醫療制度是公益制,醫生都是公務員,所有醫院都是公立醫院,而公立醫院有很大的資料庫可用,並且可以形成滾動式資料庫,資料庫內容可不斷更新。

中國大陸

2015年1月衛計委發布了《關於開展高通量基因測序技術臨床應用試點單位申報工作的通知》,並陸續通過20家醫療機構與民間企業申請,比業界預期要多,顯示中國大陸的積極布局。

於2015年3月所舉行的「精準醫療戰略專家會議」制定了精準醫療發展方向,以全過程、全要素、全局性的對醫療過程和臨床治療進行優化。政府計劃於2030年前,投入600億人民幣發展精準醫療,其中200億人民幣由中央財政支付,400億由企業和地方財政配合。

2015年3月由北京協和醫院、四川大學華西醫院展開100萬人基因資料庫建置。

2015年7月,衛計委醫政醫管司,發布了《腫瘤個體化治療檢測技術指南》、《藥物代謝