多組學(xué)技術(shù)是平臺性的技術(shù)，適用分析的病癥和潛在的應(yīng)用場景都很多，而不僅限于傳統(tǒng)的臨床應(yīng)用。

多組學(xué)技術(shù)是什么？

泰萊生物醫(yī)學(xué)研究與拓展副總裁鐘晟博士做了一個簡單的描述，“多組學(xué)是一個涵蓋了多個生物信息維度的全新概念，包含了DNA、RNA、代謝小分子、蛋白質(zhì)、人體微生物組等巨量的生物信息，通過生物信息學(xué)、計算科學(xué)的方法找到這些信息間關(guān)聯(lián)的技術(shù)，就是多組學(xué)技術(shù)。”

從“傳統(tǒng)醫(yī)學(xué)”到“多組學(xué)+AI”

在鐘晟博士看來，從古代人類比較樸素的醫(yī)學(xué)到包含多組學(xué)技術(shù)在內(nèi)的現(xiàn)代生物醫(yī)學(xué)，其實(shí)就是醫(yī)學(xué)“由表及里”、“從宏觀到微觀”的發(fā)展過程。

中醫(yī)的“望聞問切”，其實(shí)就是通過患者的癥狀、表現(xiàn)、脈搏等“外在”信息了解其患病的情況；后來，解剖學(xué)的出現(xiàn)標(biāo)志著人類的醫(yī)療技術(shù)開始進(jìn)入到人體內(nèi)，達(dá)到器官、組織的水平。之后，虎克發(fā)明了顯微鏡，人類隨之又進(jìn)一步在細(xì)胞水平開始探索；再后來，倫琴射線的發(fā)現(xiàn)不僅支撐了放射學(xué)的產(chǎn)生和發(fā)展，同樣也催生了射線晶體學(xué)，這標(biāo)志著人類開始掌握分析高度復(fù)雜的生物分子的工具，同時這也是分子生物學(xué)的萌芽；直到上世紀(jì)中葉，DNA分子雙螺旋結(jié)構(gòu)的發(fā)現(xiàn)，分子生物學(xué)開始進(jìn)入了快速發(fā)展期。而過去的10-20年間，隨著高通量測序、質(zhì)譜和計算科學(xué)等多方面技術(shù)的高速發(fā)展，基于高通量復(fù)雜生物分子圖譜分析的多組學(xué)技術(shù)得以發(fā)展和成熟，開始逐漸進(jìn)入到臨床應(yīng)用階段。

“泰萊生物是專注多組學(xué)生物技術(shù)研發(fā)與應(yīng)用的公司，我們的首席科學(xué)顧問及聯(lián)合創(chuàng)始人、斯坦福大學(xué)的遺傳系主任Snyder教授就是世界上最早開始研究人類多組學(xué)技術(shù)的領(lǐng)先學(xué)家之一。”鐘晟博士說道，“基于多組學(xué)和計算技術(shù)，我們可以找到人類患病的因果機(jī)制，進(jìn)而研發(fā)出具有針對性的檢測和治療技術(shù)。”

雖然多組學(xué)技術(shù)給人類的健康帶來了巨大的福音和希望，但另一方面，其面對的難題也是十分棘手的。其中的一個重要難題就是，如何面對堪稱“浩瀚”的信息量。如果將生物信息和計算機(jī)信息做類比的話，計算機(jī)是二進(jìn)制，DNA則是四進(jìn)制，而蛋白質(zhì)更是達(dá)到了二十進(jìn)制。這也就意味著，多組學(xué)技術(shù)在整合多維度信息的同時，所獲得的信息量也是極其龐大的。鐘晟博士做了一個比喻，“僅一個細(xì)胞的DNA信息量，就足以和2000部高清電影的信息量相媲美，對傳統(tǒng)計算機(jī)的存儲和計算量來說，任務(wù)可謂相當(dāng)艱巨。”

圖 | 泰萊生物醫(yī)學(xué)研究與拓展副總裁鐘晟博士

國家生物醫(yī)學(xué)材料工程技術(shù)研究中心與泰萊生物有長期深度的聯(lián)合研究開發(fā)合作，中心的張華博士還強(qiáng)調(diào)，“因?yàn)槿梭w內(nèi)是一個動態(tài)的環(huán)境，不同時間、狀態(tài)下的信息都是不同的，例如攝取糖分、便秘等，甚至你咳嗽幾下，都會對生物信息產(chǎn)生一定的影響。所以，想要找到所需的針對性信息，其實(shí)是一個巨大的挑戰(zhàn)。”

泰萊生物通過融合使用人工智能和生物材料技術(shù)這兩種前沿的“硬科技”，很好地解決了這一問題：生物材料技術(shù)大幅提升獲取有效生物信息的能力，人工智能技術(shù)大幅提升信息處理分析的能力，對多組學(xué)信息進(jìn)行冗余篩選及快速分析，從而實(shí)現(xiàn)對復(fù)雜病癥的篩查、輔助診斷等功能。

圖 | 國家生物醫(yī)學(xué)材料工程技術(shù)研究中心副研究員張華博士

精準(zhǔn)診斷，快速出結(jié)果

以腫瘤篩查為例，泰萊生物聯(lián)合國家生物醫(yī)學(xué)材料工程技術(shù)研究中心，研發(fā)了獨(dú)有的生物材料和樣本制備技術(shù)。在對血液樣本進(jìn)行質(zhì)譜檢測時，這項(xiàng)技術(shù)可以改變質(zhì)譜儀的激光作用于分析樣本上的強(qiáng)度與分布，從而能夠有選擇性、且極大幅地提升了信號靈敏度和檢出限。這也意味著，傳統(tǒng)方法檢測不出來的物質(zhì)及信息將會被挖掘出來。檢測出包含腫瘤信息的生物數(shù)據(jù)后，再使用獨(dú)有的生物信息分析技術(shù)和人工智能技術(shù)，針對數(shù)百個參考生物標(biāo)志物的組合，快速分析得出檢測結(jié)果。

對于健康人群的腫瘤早期篩查，張華博士還進(jìn)一步闡述了多組學(xué)技術(shù)的優(yōu)勢，“傳統(tǒng)的核磁共振、腸胃鏡、CT等醫(yī)院常用診斷手段或‘金標(biāo)準(zhǔn)’檢測手段，存在耗時、繁瑣、侵入性強(qiáng)、費(fèi)用高等問題，在當(dāng)前的醫(yī)療環(huán)境下，幾年內(nèi)無法實(shí)現(xiàn)對大規(guī)模人群的腫瘤早篩普篩。傳統(tǒng)的血液腫瘤標(biāo)志物檢測雖然便利，但又存在準(zhǔn)確率低、漏檢率高、假陽假陰高等問題，也不能用于腫瘤早篩。

泰萊生物為檢測者提供的泛癌種風(fēng)險評估產(chǎn)品，采用非侵入式檢測方式，覆蓋中國最高發(fā)的前十?dāng)?shù)種癌癥。在保證檢測特異度大于98%的情況下，對產(chǎn)品覆蓋的腫瘤類型達(dá)到92%以上的檢測靈敏度。另外，實(shí)驗(yàn)室對樣本檢測處理通量很高、可實(shí)現(xiàn)自動化處理等特點(diǎn)，都是針對以往技術(shù)手段和行業(yè)難點(diǎn)的定向突破。”

更值得一提的是，泰萊生物的多組學(xué)技術(shù)除了可以應(yīng)用于健康人群的腫瘤早期篩查、糖尿病、心血管疾病等疾病的篩查和診斷之外，還能夠在復(fù)雜疾病用藥指導(dǎo)、重癥復(fù)發(fā)監(jiān)測等重要的臨床應(yīng)用場景中發(fā)揮重要作用，且具備無創(chuàng)、動態(tài)、可及性強(qiáng)、實(shí)時性高等特點(diǎn)。也獲得了合作的眾多臨床醫(yī)生和數(shù)家一線藥企的一致肯定。

“目前，我們已與復(fù)旦大學(xué)附屬中山醫(yī)院等全國多家一線的三甲醫(yī)院展開深度合作，醫(yī)院方面為我們提供了大量的樣本，更多臨床醫(yī)學(xué)專家會參與到項(xiàng)目中來，最大程度保證多組學(xué)技術(shù)的臨床應(yīng)用效果。”鐘晟博士介紹道。“舉個例子，比如近幾年廣受關(guān)注的腫瘤創(chuàng)新藥PD-1抑制劑，盡管療效卓著，但還是存在低響應(yīng)率和超進(jìn)展等問題。泰萊生物運(yùn)用多組學(xué)技術(shù)，通過研究分析該類藥物在大樣本用藥病患中的多樣性， 預(yù)測藥物治療的效果，比如患者用藥的療效會如何、是否會有不良反應(yīng)，以及愈后的監(jiān)測，何時可以停藥等等。”

健康篩查、臨床應(yīng)用、科研與產(chǎn)業(yè)化的多層次聯(lián)動

針對公司整體的發(fā)展方面，鐘晟博士也做了進(jìn)一步的解析：

一、與醫(yī)院的多層次深度合作。泰萊生物已經(jīng)在復(fù)雜疾病輔助診斷、用藥指導(dǎo)和復(fù)發(fā)監(jiān)測三大臨床場景下，分別和上海的中山醫(yī)院、華山醫(yī)院、長海醫(yī)院，北京的中國醫(yī)學(xué)科學(xué)院腫瘤醫(yī)院，以及四川的華西醫(yī)院等十?dāng)?shù)家國內(nèi)領(lǐng)導(dǎo)級三甲醫(yī)院一起，合作建立了近20條研發(fā)管線，從科研到臨床應(yīng)用技術(shù)開發(fā)，充分融合臨床醫(yī)學(xué)專家和泰萊科學(xué)、產(chǎn)業(yè)團(tuán)隊(duì)的力量，實(shí)現(xiàn)多層次的優(yōu)勢有機(jī)合作。

二、大規(guī)模人群篩查。針對大規(guī)模人群篩查市場，泰萊生物主要和大型保險公司、體檢機(jī)構(gòu)、專業(yè)醫(yī)學(xué)檢驗(yàn)所以及新型連鎖診所等專業(yè)機(jī)構(gòu)合作，力圖幫助其受試用戶盡早發(fā)現(xiàn)病癥、盡早治療。同時，通過這些市場端的工作，獲得更大量的，遠(yuǎn)超任何單一機(jī)構(gòu)的真實(shí)世界數(shù)據(jù)，建立更高標(biāo)準(zhǔn)的人類分子數(shù)據(jù)庫。

隨著生物醫(yī)學(xué)技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，“多組學(xué)+人工智能”這一全新組合已逐漸走到了臨床應(yīng)用的階段。“在可見的未來，基于多組學(xué)技術(shù)的產(chǎn)品將會在疾病早篩、用藥指導(dǎo)、治療建議等眾多場景中扮演舉足輕重的角色。”鐘晟博士總結(jié)道，“多組學(xué)的時代雖然剛開始，但其必定會是人類生物醫(yī)學(xué)史上一個里程碑式的重要階段，它將引領(lǐng)我們走進(jìn)生命現(xiàn)象最神秘的核心地帶。”

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