要警惕精确医学的“白象”陷阱

2017-03-10 10:15 来源:光明网 
2017-03-10 10:15:51来源:光明网作者:责任编辑:宋雅娟

  2015年,美国政府启动了一个“精确医学计划先导专项”,计划招募百万美国志愿者以组成研究队列,并进行至少10年时间的生物学大数据采集,然后再将这些大数据进行整合,构建为用于维护健康和抗击疾病的知识网络。这样一个庞大而复杂的研究计划,需要恰当地平衡好经费、效率和任务等各种关键要素之间的关系。否则就是一只耗钱、耗时而收益很低的”白象“。

  术语“白象”(White Elephant)特指一种需要花费大量财力和物力去维护而经济效益却很低的资产。它源于一个古代的传说:暹罗(今泰国)的国王如果不喜欢某人,就会专门送一个珍稀的大白象给他,让其花大钱长期饲养这头昂贵的大白象,从而导致其破产。作为经费投入巨大的重大科学研究计划或项目,我们不仅要考虑其科学意义,也要考虑其实施过程的研究成本和研究成果的经济价值。这类项目一旦出现失误,将导致巨大的损失,至少是得不偿失。

  2000年,美国国会曾提出一 个“国家儿童研究”(National Children’s Study, NCS)的重大研究项目,拟跟踪10万名健康的美国儿童,从他们出生直到21岁,分析一系列影响儿童发育和健康的因子。美国政府为此于2007年启动了一个名为“先锋研究”的NCS试点,招募了5000名儿童进行试点研究。在该项目筹备和“先锋研究”花费了13亿美元之后,美国国立卫生研究院(NIH)主任弗朗西斯·柯林斯(Francis Collins)在2014年12月宣布终止整个NCS项目,因为在该项目的设计、管理和花费等方面均发现了问题。有此前车之鉴,人们有必要在精确医学(Precision Medicine)启动之际,从经济学的角度思考一下该计划应该如何实施。

  最近,笔者撰文详细介绍和分析了美国的精确医学计划,指出该计划注重从个体层次尽可能完整地获取数据,包括个体的微观层次(基因组、转录组、蛋白质组、代谢组等)、个体的宏观层次(分子影像、行为方式、电子健康档案等)、个体的外部层次(肠道菌群、物理环境、社会条件等);然后对这些不同层次的数据利用各种信息分析技术进行整合,形成一个各个信息层之间不同类型数据有着高度连接的疾病知识网络。

  显然,如此规模化和完整地收集个体的相关大数据需要巨大的投入。在各种组学研究技术方面,核酸测序技术的成本下降最为明显,已经从2000年人类基因组计划大约一美元测1个碱基降至当前一美元测300万个碱基。也就是说,如果采用目前的高通量测序仪,检测人体基因组所拥有30亿个碱基序列需要大约1000美元。尽管现在的全基因组测序费用如此便宜,美国NIH的主任柯林斯依然强调说,只有“当经费允许时可进行全基因组测序”。我们知道,美国“精确医学先导专项” (The Precision Medicine Initiative,PMI)计划招募1百万个美国志愿者组成研究队列。假设每个人做一次全基因组测序,那么这100万人的测序费用按照1000美元1个人计算就需要10亿美元。

  最新的核酸测序技术不仅成本明显下降,而且灵敏度也有了明显提高。过去要完成1个全基因组测序可能要用到上万甚至百万个细胞,而今天则可以实现单细胞的全基因组测序;当然后者的检测费用要超过前者。单细胞全基因组测序有助于人们理解个体发育等基础生物学过程,同时还有可能揭示肿瘤患者体内不同肿瘤细胞间的差