? ? ? ?回顧人類基因組計(jì)劃到精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)的發(fā)展過程，對(duì)我們?nèi)鏈?zhǔn)確地認(rèn)識(shí)比較醫(yī)學(xué)，進(jìn)而更為精準(zhǔn)高效地開展比較醫(yī)學(xué)研究有重要的啟示?！叭祟惢蚪M計(jì)劃”自20世紀(jì)80年代末啟動(dòng)以來，通過對(duì)人類基因組越來越精細(xì)、越來越全面的序列測(cè)定，以及開展相關(guān)的不同層次的生命“組學(xué)”研究，形成了系統(tǒng)生物醫(yī)學(xué)研究體系和轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)研究平臺(tái)，成功地實(shí)現(xiàn)了“人類基因組計(jì)劃”的初心將人類自身轉(zhuǎn)化成醫(yī)學(xué)研究（試驗(yàn)和實(shí)驗(yàn)）主要對(duì)象。在此基礎(chǔ)上，基因組學(xué)與生命多組學(xué)、系統(tǒng)生物學(xué)與轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)的研究理念，以及同時(shí)產(chǎn)生的從基因編輯到細(xì)胞編程、哺乳動(dòng)物體細(xì)胞克隆等一系列顛覆性技術(shù)創(chuàng)新，從根本上將以實(shí)驗(yàn)動(dòng)物為研究對(duì)象的“比較醫(yī)學(xué)”提升到了一個(gè)直面“多尺度、高維度、異質(zhì)性”復(fù)雜體系挑戰(zhàn)，搭建多層次“類人”實(shí)驗(yàn)動(dòng)物（從群體、個(gè)體到細(xì)胞、分子）體系的全新的高度。

? ? ? ?進(jìn)入 21世紀(jì)以來，以基因組為主的生命科學(xué)，尤其是系統(tǒng)生物醫(yī)學(xué)及轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)研究和實(shí)踐所帶來的數(shù)據(jù)積累量達(dá)到了EB（1018）量級(jí)，標(biāo)志著生物醫(yī)學(xué)研究進(jìn)入了“大數(shù)據(jù)”時(shí)代。然而，帶來巨大發(fā)展機(jī)遇的同時(shí)，生物醫(yī)學(xué)研究也面臨著技術(shù)與管理方面的巨大挑戰(zhàn)。在這個(gè)方向上，今后的工作重點(diǎn)應(yīng)是建設(shè)針對(duì)系統(tǒng)生物學(xué)、比較醫(yī)學(xué)和轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)等研究型核心數(shù)據(jù)的國(guó)家生物醫(yī)學(xué)大數(shù)據(jù)治理體系。而比較醫(yī)學(xué)研究也要面對(duì)進(jìn)入“大數(shù)據(jù)時(shí)代”帶來的新的機(jī)遇和挑戰(zhàn)，全面提升以“交叉會(huì)聚研究”、“使能技術(shù)創(chuàng)新”、“數(shù)據(jù)智能轉(zhuǎn)化” 和“精準(zhǔn)類人服務(wù)”為特征的科研水平，主動(dòng)承接人類基因組研究所帶來的協(xié)同生物醫(yī)學(xué)科學(xué)技術(shù)研究為人類健康服務(wù)的重大歷史責(zé)任。

1. 人類基因組計(jì)劃：人類成為研究腫瘤的優(yōu)選實(shí)驗(yàn)物種

? ? ? ?Science發(fā)表了一篇兩頁紙的文章《腫瘤研究的轉(zhuǎn)折點(diǎn)：人類基因組測(cè)序》開啟了人類基因組計(jì)劃的序幕。

? ? ? ?這篇文章首先提出“如果想更多地了解腫瘤”這個(gè)科學(xué)問題，然后提出“我們從現(xiàn)在起就必須關(guān)注細(xì)胞的基因組”的研究假說；緊接著提出了兩種可能的研究方法：一種是對(duì)惡性腫瘤重要基因進(jìn)行逐個(gè)解析，另一種是對(duì)某種動(dòng)物的整個(gè)基因組進(jìn)行測(cè)序分析。最后該文指出：相比而言，從后者入手更有成效，而且由于我們想了解的是人類腫瘤，那就應(yīng)該從人類開始。由此，Dulbecco預(yù)言“結(jié)合培養(yǎng)的細(xì)胞和免疫缺陷小鼠，人類將成為研究腫瘤的優(yōu)選實(shí)驗(yàn)物種?！?/p>

? ? ? ?當(dāng)時(shí)，Dulbecco提出人類基因組研究的目標(biāo)，一個(gè)是對(duì)DNA的詳細(xì)認(rèn)識(shí)可以推動(dòng)人類腫瘤研究，另一個(gè)是可以對(duì)腫瘤之外的人類生理與病理探索發(fā)揮關(guān)鍵作用?，F(xiàn)在回過頭來看，人類基因組研究的意義已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了這兩個(gè)目標(biāo)。時(shí)至今日，全世界的生物醫(yī)學(xué)研究與實(shí)踐幾乎都會(huì)利用基因組學(xué)研究的成果，而且只有充分利用基因組學(xué)研究的成果，才能最有效地獲得科研突破，實(shí)現(xiàn)臨床防治的效果。

? ? ? ?由于20世紀(jì)80年代的中國(guó)首先要實(shí)現(xiàn)人民生活溫飽，科研投入有限，中國(guó)對(duì)于基因組研究最初的響應(yīng)是參加由日本牽頭的國(guó)際水稻基因組計(jì)劃。水稻是代表單子葉植物的重要的模式生物，又是中國(guó)人民的主食農(nóng)作物，這樣的選擇是有道理的。當(dāng)然，中國(guó)生物醫(yī)學(xué)科學(xué)家們也在為人類基因組研究做準(zhǔn)備。1994年，時(shí)任國(guó)家自然科學(xué)基金委員會(huì)生命科學(xué)部主任的吳旻院士，在當(dāng)時(shí)主管生命科學(xué)部的基金委副主任梁棟材院士的積極支持下，成功設(shè)立了中國(guó)人類基因組第一個(gè)重大項(xiàng)目“中華民族基因組若干位點(diǎn)基因結(jié)構(gòu)的研究”。此后，從科學(xué)家到政府逐步形成兩個(gè)共識(shí)。一方面是中國(guó)人口基數(shù)大，不僅占世界人口總數(shù)的 22% ，是亞洲人群的主要代表；而且中華民族是一個(gè)多民族群體，曾經(jīng)有豐富的地域隔離與融合的歷史，因此我國(guó)豐富的人類遺傳資源是研究人類遺傳多樣性、人類進(jìn)化和人類疾病相關(guān)基因的寶貴材料。另一方面，我國(guó)生物醫(yī)藥產(chǎn)業(yè)發(fā)展和人民生命健康保障都離不開中國(guó)人自己的基因組信息，這一點(diǎn)不能僅依靠國(guó)外研究產(chǎn)生的數(shù)據(jù)，必須得有中國(guó)自己的基因組計(jì)劃， 獲得具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的研究成果。因此，20世紀(jì) 90年代中后期，在特定的歷史機(jī)遇如創(chuàng)新工程、積極財(cái)政、科教興國(guó)和人才回歸等條件下，中國(guó)的人類基因組計(jì)劃走到了“水到渠成” 的歷史關(guān)口。

? ? ? ?1997年 7月，談家楨院士上書中央，呼吁保護(hù)我國(guó)遺傳資源，建議加快我國(guó)人類基因組研究進(jìn)度。江澤民總書記在第一時(shí)間批示：人無遠(yuǎn)慮必有近憂，我們得珍惜自己的基因資源[2]。國(guó)務(wù)院領(lǐng)導(dǎo)隨即召開有關(guān)部委會(huì)議，做出了“保護(hù)和利用我國(guó)人類遺傳資源，促進(jìn)我國(guó)人類基因組研究”的重大決策。從此，中國(guó)的人類基因組研究進(jìn)入快速發(fā)展階段。在第 9個(gè)五年計(jì)劃期間，共啟動(dòng)了 4個(gè)方面的工作。

（1）參與國(guó)際人類基因組計(jì)劃的“兩個(gè)1%”，即完成1%人類基因組DNA（約 30 Mb）的測(cè)序工作，以及1% 人類基因cDNA（約 500～1000個(gè)）的克隆和鑒定工作。

（2）開展醫(yī)學(xué)基因組學(xué)研究，即科技部與衛(wèi)生部合作，支持建立全國(guó)人類疾病遺傳資源收集網(wǎng)絡(luò)，從單基因疾病開始進(jìn)行疾病基因鑒定；同時(shí)，從建立單核苷酸多態(tài)性（singlenucleotidepolymorphism，SNP）分析技術(shù)開始，建設(shè)從單體型圖（HapMap）到全基因組關(guān)聯(lián)研究（genome-wideassociationstudies，GWAS）的技術(shù)平臺(tái)。

（3）開展以人類健康為宗旨的功能基因組學(xué)研究，包括以轉(zhuǎn)錄組（transcriptome）為基礎(chǔ)的表觀基因組學(xué)（epigenomics），以及蛋白質(zhì)組（proteome）和結(jié)構(gòu)基因組學(xué)研究等；此外，模式生物（modelorganisms）和生物信息學(xué)也是兩個(gè)非常重要的研究?jī)?nèi)容。需要說明的是，雖然人類基因組計(jì)劃的研究重點(diǎn)是人，但仍然包含模式生物，特別是實(shí)驗(yàn)動(dòng)物的研究?jī)?nèi)容。

（4）有關(guān)倫理、法律和社會(huì)問題（ethical, legalandsocialimplications，ELSI）的研究，這也是一個(gè)非常重要的部分。中國(guó)正是從開展人類基因組研究以來，才認(rèn)識(shí)到必須重視這些問題，開始成立這方面的研究機(jī)構(gòu)。國(guó)家人類基因組南方研究中心在全國(guó)最早成立了專門的倫理、法律與社會(huì)問題研究部，并于 2003年，以其研究成果，支撐科技部和衛(wèi)生部出臺(tái)了《人胚胎干細(xì)胞研究倫理指導(dǎo)原則》，此原則一直適用至今。

2. 比較醫(yī)學(xué)的歷史與發(fā)展趨勢(shì)

2.1 比較醫(yī)學(xué)的發(fā)展歷史

? ? ? ?比較醫(yī)學(xué)研究動(dòng)物與人類生命現(xiàn)象之間的關(guān)系，是以動(dòng)物（特別是實(shí)驗(yàn)動(dòng)物）科學(xué)為基礎(chǔ)，對(duì)人類各種疾病進(jìn)行類比研究的一門綜合性前沿學(xué)科。但實(shí)際上，利用動(dòng)物進(jìn)行比較醫(yī)學(xué)研究最早開始于公元前三百多年，至今已經(jīng)有兩千多年的發(fā)展史，為促進(jìn)動(dòng)物及人類醫(yī)學(xué)發(fā)展發(fā)揮了舉足輕重的作用（表 1 ）。

? ? ? ?比較醫(yī)學(xué)的一個(gè)重要研究對(duì)象是實(shí)驗(yàn)動(dòng)物，即模式動(dòng)物。檢索PubMed數(shù)據(jù)庫中，全世界近70年來有關(guān)模式生物研究的相關(guān)文獻(xiàn)，可以發(fā)現(xiàn)模式植物/ 微生物如擬南芥、大腸桿菌和酵母相關(guān)的論文數(shù)有 57.8萬篇，以線蟲、果蠅和斑馬魚為模式動(dòng)物的研究論文數(shù)有12.7萬篇，而單單以小鼠為比較醫(yī)學(xué)模型的論文數(shù)竟然高達(dá)128.2萬篇。這充分說明，小鼠是比較醫(yī)學(xué)研究中一個(gè)非常重要的實(shí)驗(yàn)動(dòng)物模型，比較醫(yī)學(xué)研究已經(jīng)成為生物學(xué)和醫(yī)學(xué)發(fā)展的重要基礎(chǔ)，對(duì)人類醫(yī)學(xué)發(fā)展貢獻(xiàn)很大。當(dāng)然，比較醫(yī)學(xué)研究涉及到的動(dòng)物模型有很多，除了小鼠外，還有大鼠、倉鼠、豬、羊、猴、雪貂和樹鼩等，人們還在不斷開發(fā)新的實(shí)驗(yàn)動(dòng)物資源。最近，上海某團(tuán)隊(duì)正在研究駱駝，因?yàn)轳橊勈且环N血糖水平很高但不發(fā)生糖尿病的特殊動(dòng)物，對(duì)其進(jìn)行比較醫(yī)學(xué)研究有望為治療人類糖尿病帶來新的希望。

2.2 比較醫(yī)學(xué)的發(fā)展趨勢(shì)

? ? ? ?比較醫(yī)學(xué)的發(fā)展趨勢(shì)比較醫(yī)學(xué)的發(fā)展大體上可以分為 3個(gè)階段。第一階段是早期的比較醫(yī)學(xué)。西方學(xué)者比較早地認(rèn)識(shí)到人也是動(dòng)物（人屬于脊椎動(dòng)物、哺乳動(dòng)物、靈長(zhǎng)類動(dòng)物），所以在組織、器官和整體水平上可以和不同種系的動(dòng)物進(jìn)行生理和病理異同的比較。這也是最早期的生物分類學(xué)和解剖醫(yī)學(xué)。因此，從這一點(diǎn)上說，西醫(yī)是建立在以解剖學(xué)和比較醫(yī)學(xué)基礎(chǔ)上的醫(yī)學(xué)，與中醫(yī)有著巨大區(qū)別。

? ? ? ?第二階段是近代比較醫(yī)學(xué)，即應(yīng)用人工培育的各種實(shí)驗(yàn)動(dòng)物（包括近交系、免疫缺陷和無菌及悉生動(dòng)物等）建立各種模擬人類疾病的動(dòng)物模型來研究疾病，或開發(fā)治療藥物。可以說，這一階段的比較醫(yī)學(xué)是近代病理學(xué)、生理學(xué)和藥理學(xué)的基礎(chǔ)。很多用實(shí)驗(yàn)動(dòng)物建立的模型也是藥物

? ? ? ?就是從人類基因組研究開始，一直到系統(tǒng)生物學(xué)與合成生物學(xué)發(fā)展，比較醫(yī)學(xué)進(jìn)入了新的階段。

? ? ? ?系統(tǒng)生物學(xué)，特別是系統(tǒng)生物醫(yī)學(xué)研究的目的是系統(tǒng)地認(rèn)識(shí)人；而合成生物學(xué)是以改造或創(chuàng)造生命系統(tǒng)為目的。因此，現(xiàn)代比較醫(yī)學(xué)的第一個(gè)重要特點(diǎn)就是實(shí)驗(yàn)動(dòng)物人源化，即通過轉(zhuǎn)基因、基因打靶、基因編輯和克隆等技術(shù)，構(gòu)建“人源化”的基因工程動(dòng)物，以此便于與人類的生理與病理現(xiàn)象對(duì)應(yīng)比較。同時(shí)，當(dāng)在基因組學(xué)基礎(chǔ)上發(fā)展起來的系統(tǒng)生物學(xué)手段被普遍應(yīng)用于實(shí)驗(yàn)動(dòng)物的研究時(shí)，實(shí)驗(yàn)動(dòng)物模型與人類生理、病理的異同也日益清晰，人類在比較醫(yī)學(xué)研究中也就越來越采用類人化的實(shí)驗(yàn)動(dòng)物模型構(gòu)建方法。現(xiàn)在，人們已經(jīng)認(rèn)識(shí)到，研究實(shí)驗(yàn)動(dòng)物不是為了認(rèn)識(shí)動(dòng)物，而是為了認(rèn)識(shí)人類疾病與健康的機(jī)制。因此，進(jìn)行比較醫(yī)學(xué)研究時(shí)需要選擇合適的動(dòng)物模型，至少在被研究的某部分（器官、系統(tǒng)）或某階段（健康或疾病階段）要與人相似，否則一些藥物即使在動(dòng)物模型上有效，應(yīng)用于人就無效。實(shí)驗(yàn)動(dòng)物模型的類人化非常重要，這是現(xiàn)代比較醫(yī)學(xué)的第二個(gè)特點(diǎn)?，F(xiàn)代比較醫(yī)學(xué)的第三個(gè)特點(diǎn)是物理、化學(xué)、計(jì)算機(jī)和工程技術(shù)的會(huì)聚，實(shí)驗(yàn)動(dòng)物建模和檢測(cè)體系更加趨于精準(zhǔn)化。例如腦科學(xué)研究中，生物醫(yī)學(xué)與計(jì)算機(jī)和物理光學(xué)等多學(xué)科的融合更加緊密，實(shí)驗(yàn)動(dòng)物建模和檢測(cè)技術(shù)、手段需要越來越精準(zhǔn)，趨于數(shù)字化、信息化和網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展。

2.3 人類與實(shí)驗(yàn)動(dòng)物作為研究對(duì)象的比較

? ? ? ?對(duì)比人類和動(dòng)物作為生物醫(yī)學(xué)研究對(duì)象的異同（表2），可以看出，現(xiàn)代醫(yī)學(xué)研究最好的對(duì)象應(yīng)該是人，因?yàn)槿祟愡z傳信息豐富，尤其是人類基因組計(jì)劃實(shí)施以來，人類比動(dòng)物的基礎(chǔ)性研究信息要量大、質(zhì)量高；另外，人類有語言功能，比動(dòng)物更容易收集到更多信息，行為便于觀測(cè)。因此，循證醫(yī)學(xué)研究、隊(duì)列（人群）研究或藥物臨床試驗(yàn)等都是以人為研究對(duì)象的很常用也很有效的一些研究。然而，以人為研究對(duì)象時(shí)，那些具有高風(fēng)險(xiǎn)的實(shí)驗(yàn)以及創(chuàng)傷性的取樣等在倫理上很難或幾乎不可能實(shí)現(xiàn)。相比之下，以實(shí)驗(yàn)動(dòng)物為對(duì)象的基礎(chǔ)及應(yīng)用研究會(huì)更易于控制條件、設(shè)置對(duì)照，甚至可以活體取樣解剖，具有很多的優(yōu)勢(shì)。當(dāng)然如何合適地建立人類疾病動(dòng)物模型，并組合使用好模型，簡(jiǎn)單地說，動(dòng)物模型人源化或類人化，依然是當(dāng)前比較醫(yī)學(xué)的一個(gè)難點(diǎn)。

? ? ? ?例如，在研究人類代謝機(jī)制和代謝相關(guān)疾病時(shí)，直接用人類樣本有兩大難題：一是飲食控制難（也屬于依從性差的問題），二是組織樣本收集難。而實(shí)驗(yàn)小鼠的代謝籠就比人類代謝實(shí)驗(yàn)室的投資小，收益大。到目前為止，代謝疾病模型，如肥胖、糖尿病和酒精肝損傷小鼠模型等，都獲得了很多的研究成果。需要說明的是，小鼠作為代謝疾病模型用于藥效測(cè)試，僅能用其可用之處，例如小鼠的脂代謝（特別是膽固醇代謝）與人類相去甚遠(yuǎn)。因此，在做降膽固醇藥物測(cè)試的時(shí)候，就要用與人類膽固醇代謝較相似的金黃倉鼠模型；如果測(cè)試有效，再用大鼠、小鼠做機(jī)制研究 ，這才是可以的。

? ? ? ?在研究人類神經(jīng)心理機(jī)制以及精神性疾病和治療手段時(shí)，一般常用小鼠的行為（如運(yùn)動(dòng)、探索、記憶、社交和痛覺等）表型建模，如筑巢試驗(yàn)、嗅探試驗(yàn)、梳洗試驗(yàn)、Y 迷宮、水迷宮、高架十字迷宮、強(qiáng)迫游泳試驗(yàn)、懸尾試驗(yàn)和曠場(chǎng)試驗(yàn)等，它們一般都能夠?qū)嵤┒ㄐ浴⒘炕男袨閷W(xué)觀測(cè)和指標(biāo)評(píng)價(jià)。但是，在這方面建立合適的小鼠疾病模型也是不容易的。目前已經(jīng)建立的神經(jīng)系統(tǒng)疾病模型有精神分裂癥、飲酒成癮、坐骨神經(jīng)痛、抑郁癥和焦慮小鼠模型。當(dāng)然，在這個(gè)方面，非人靈長(zhǎng)類動(dòng)物模型有著特殊的優(yōu)勢(shì)，因?yàn)榉侨遂`長(zhǎng)類動(dòng)物的探索方式和過程與人類接近。本研究團(tuán)隊(duì)曾經(jīng)開展過食蟹猴行為學(xué)研究， 包括運(yùn)動(dòng)、探索、防御、社交、晝夜節(jié)律，以及對(duì)新鮮事物和潛在危險(xiǎn)情形的反應(yīng)等，效果很好。

? ? ? ?還有一個(gè)經(jīng)典例子是阿爾茨海默癥（Alzheimerdisease，AD）動(dòng)物模型。由于AD是多因素參與、形成過程很長(zhǎng)的復(fù)雜疾病，單一轉(zhuǎn)基因模型均有局限，因此進(jìn)行AD藥物研究時(shí)需要運(yùn)用多種模型（如多種轉(zhuǎn)基因或基因敲除模型聯(lián)合藥物誘導(dǎo)模型）組合來進(jìn)行行為學(xué)檢測(cè)、腸道菌群分析、免疫功能分析、代謝組檢測(cè)和神經(jīng)內(nèi)分泌的全方位綜合研究，才能篩選出有效的AD治療藥物。

? ? ? ?總之，比較醫(yī)學(xué)發(fā)展到今天，如何建立類似人類復(fù)雜體系、復(fù)雜疾病及相關(guān)復(fù)雜機(jī)制的動(dòng)物模型是生物醫(yī)學(xué)研究的關(guān)鍵基礎(chǔ)。

3. 后基因組時(shí)代：從系統(tǒng)生物醫(yī)學(xué)到精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)

? ? ? ?進(jìn)入 21世紀(jì)，在人類基因組計(jì)劃成功完成的基礎(chǔ)上，一方面以高通量二代測(cè)序技術(shù)能力支撐的針對(duì)人類基因組更全面、更精細(xì)的各種大規(guī)?；蚪M測(cè)序計(jì)劃不斷發(fā)展（從千人到如今的百萬人）；另一方面，以全面認(rèn)識(shí)基因組功能為目的的各種生命“組學(xué)”，如轉(zhuǎn)錄組（以及相關(guān)的表觀基因組）、蛋白質(zhì)組（以及相關(guān)的結(jié)構(gòu)基因組）和代謝/ 代謝物組的研究，受到頂層設(shè)計(jì)指導(dǎo)下高通量大規(guī)模的“功能基因組”、“疾病基因組”和“藥物基因組”等研究計(jì)劃的推動(dòng)，也迅速次第崛起。這一系列“組學(xué)”研究積累了與人類生理、病理相關(guān)的大量的數(shù)據(jù)與信息。由此，在這些數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上，自上而下以系統(tǒng)認(rèn)識(shí)健康與疾病機(jī)制為目的的系統(tǒng)生物醫(yī)學(xué)研究體系應(yīng)運(yùn)而生。當(dāng)然，系統(tǒng)生物醫(yī)學(xué)研究的對(duì)象與人類基因組研究的對(duì)象一樣，依然是人類自身。所以，它必須將生物醫(yī)學(xué)研究和臨床研究緊密結(jié)合在一起，不僅讓生物醫(yī)學(xué)研究成果向臨床轉(zhuǎn)化，而且更為重要的是，將臨床上發(fā)現(xiàn)的問題轉(zhuǎn)化為生物醫(yī)學(xué)研究的命題，即形成以系統(tǒng)生物學(xué)思想指導(dǎo)，以“組學(xué)”技術(shù)支撐的臨床研究課題。如此，轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)就成為生物醫(yī)學(xué)研究的最重要的平臺(tái)。這個(gè)平臺(tái)，一方面將臨床醫(yī)務(wù)工作者推向了研究型醫(yī)生（researchphysician）的高度，另一方面也將醫(yī)學(xué)在認(rèn)識(shí)和有效應(yīng)用疾病分子靶標(biāo)的基礎(chǔ)上，推向了可預(yù)測(cè)（predictable）、可預(yù)防/干預(yù)（preventive/preemptive）、個(gè)體化（personalized）和參與性（participatory）4P醫(yī)學(xué)的高度。當(dāng)然，這兩個(gè)方面的提升都將生物醫(yī)學(xué)數(shù)據(jù)和信息的量與質(zhì)提到了一個(gè)新的高度。

? ? ? ?到 2015年，生物醫(yī)學(xué)相關(guān)數(shù)據(jù)已經(jīng)達(dá)到了EB量級(jí)（1018），標(biāo)志著生物醫(yī)學(xué)研究進(jìn)入了大數(shù)據(jù)時(shí)代。在過去的人類研究歷史上，只有 2個(gè)學(xué)科的數(shù)據(jù)超過EB級(jí)：一個(gè)是天文學(xué)（全世界的天文望遠(yuǎn)鏡每天收集的數(shù)據(jù)信息總和），另一個(gè)是物理學(xué)（全世界的粒子加速器收集的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)總和）。如今生物醫(yī)學(xué)成為了第 3個(gè)擁有海量數(shù)據(jù)的學(xué)科。

? ? ? ?數(shù)據(jù)之間建立的關(guān)系是信息，信息之間建立起機(jī)制性乃至因果性的關(guān)系就是知識(shí)。當(dāng)然，為了讓生物醫(yī)學(xué)知識(shí)能造福人類，還必須將這些知識(shí)轉(zhuǎn)化為針對(duì)疾病和服務(wù)病人的醫(yī)院工程和醫(yī)生智慧，最后落實(shí)到每個(gè)人身上，而這就是所謂“依據(jù)個(gè)體的差異（遺傳與環(huán)境），制定相應(yīng)的疾病預(yù)防和治療方案”的“精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)”的目標(biāo)。這個(gè)目標(biāo)，在現(xiàn)代的拓展與深入，實(shí)質(zhì)上就是基于：（1）系統(tǒng)生物醫(yī)學(xué)研究所帶來的包括人類 基因組數(shù)據(jù)、與患者生活環(huán)境相關(guān)的“暴露組”數(shù)據(jù)，以及臨床研究數(shù)據(jù)等大量數(shù)據(jù)；（2）現(xiàn) 代強(qiáng)大的檢測(cè)病人的技術(shù)方法所帶來的多“組學(xué)”檢測(cè)數(shù)據(jù)，以及分子影像與患者生理、病理相關(guān)的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)；（3）對(duì)這些生物醫(yī) 學(xué)大數(shù)據(jù)進(jìn)行有效的計(jì)算分析技術(shù)。換言之，沒有包括病人真實(shí)世界數(shù)據(jù)在內(nèi)的生物醫(yī)學(xué)大數(shù)據(jù)的獲取、整合、分析、挖掘，就沒有今天基于對(duì)疾病精準(zhǔn)的分類診斷，并賦予精準(zhǔn)的藥物或防治手段的“精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)”。同時(shí)，“精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)”是在通過對(duì)病人個(gè)體的檢測(cè)分析、治療方案設(shè)計(jì)、臨床試用反饋，再進(jìn)行積累和統(tǒng)計(jì)而逐步完善的。因此，精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)研究也是一個(gè)群體研究與個(gè)體研究相結(jié)合的過程，特別是在個(gè)體開展的時(shí)序性、多“組學(xué)”檢測(cè)研究，以及由此帶來的多尺度、高維度、異質(zhì)性的復(fù)雜大數(shù)據(jù)的爆炸性增長(zhǎng)，更是人類生物醫(yī)學(xué)研究中從未遇到的挑戰(zhàn)與機(jī)遇。人類，從群體到個(gè)體，都成為了醫(yī)學(xué)研究最好的對(duì)象。個(gè)人在整個(gè)生命周期中也能從精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)中直接獲益，這可能是人類發(fā)展史上一個(gè)偉大的革命！

4. 生物醫(yī)學(xué)大數(shù)據(jù)和比較醫(yī)學(xué)面臨的挑戰(zhàn)

? ? ? ?一般來說，生物醫(yī)學(xué)大數(shù)據(jù)與其他領(lǐng)域的大數(shù)據(jù)一樣具有4V的基本特征：量大（volume）、速度快（velocity）、復(fù)雜（variety）、真實(shí)（veracity）。但是，生物醫(yī)學(xué)數(shù)據(jù)與其他數(shù)據(jù)相比，因?yàn)槠浒ㄎ锢?、化學(xué)和生物學(xué)的各種不同層次，類別更為復(fù)雜；而真實(shí)性也容易受各種自然或社會(huì)因素的干擾。因此，生物醫(yī)學(xué)大數(shù)據(jù)在其“原始層面”上的“價(jià)值密度”是比較低的，這也正是在生物醫(yī)學(xué)大數(shù)據(jù)帶來的巨大發(fā)展機(jī)遇下，我們所要面臨的同樣巨大的技術(shù)與管理方面的挑戰(zhàn)。

? ? ? ?所幸，生物醫(yī)學(xué)大數(shù)據(jù)的構(gòu)成中有相對(duì)量較少，但兼具設(shè)計(jì)性、結(jié)構(gòu)化、受質(zhì)控的三類研究型數(shù)據(jù)。第一類是以人為對(duì)象的系統(tǒng)生物學(xué)研究數(shù)據(jù)，特別是國(guó)際人類表型組（phenome）研究所獲得的關(guān)于人類表型的數(shù)據(jù)，以及腦計(jì)劃研究所獲得的關(guān)于腦結(jié)構(gòu)與功能圖譜的數(shù)據(jù)。第二類是以人群為對(duì)象的轉(zhuǎn)化型研究數(shù)據(jù)，包括專病或一般人群隊(duì)列研究、流行病學(xué)調(diào)查，以及循證醫(yī)學(xué)研究與藥物臨床研究等的研究數(shù)據(jù)。這兩類數(shù)據(jù)都是以人為對(duì)象的研究型數(shù)據(jù)，是生物醫(yī)學(xué)大數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化質(zhì)控的核心基礎(chǔ)。第三類是以實(shí)驗(yàn)動(dòng)物為基礎(chǔ)的比較醫(yī)學(xué)研究數(shù)據(jù)，大多來源于實(shí)驗(yàn)室、研發(fā)中心和藥企。實(shí)驗(yàn)動(dòng)物與比較醫(yī)學(xué)研究數(shù)據(jù)不僅有設(shè)計(jì)和質(zhì)控，更具有人群試驗(yàn)難以獲得多種“正負(fù)處理”的對(duì)照實(shí)驗(yàn)結(jié)果，也有相應(yīng)的組織器官的創(chuàng)傷性檢測(cè)數(shù)據(jù)，這對(duì)人體的生物醫(yī)學(xué)大數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)化質(zhì)控具有重要的借鑒意義?？傊?，上述三類數(shù)據(jù)共同組成了生物醫(yī)學(xué)研究型大數(shù)據(jù)的核心。

? ? ? ?基于這個(gè)不容否認(rèn)的現(xiàn)實(shí)，今后我國(guó)生物醫(yī)學(xué)研究工作的重點(diǎn)是建設(shè)針對(duì)上述研究型核心數(shù)據(jù)的國(guó)家生物醫(yī)學(xué)大數(shù)據(jù)治理體系；其核心是以大數(shù)據(jù)倉庫/知識(shí)圖譜為基礎(chǔ)的集成“高質(zhì)海量數(shù)據(jù)”、“快速專業(yè)計(jì)算” 和“整合智能分析”能力的“國(guó)家生物信息中心”；并在此基礎(chǔ)上，建立采用同樣標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的地域?qū)I(yè)數(shù)據(jù)樞紐，形成邏輯統(tǒng)一、物理分布的“以遞交為基礎(chǔ)、整合為導(dǎo)向的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，以主題為基礎(chǔ)、交互為導(dǎo)向的數(shù)據(jù)共享，以及以傳統(tǒng)信息技術(shù)為基礎(chǔ)、前沿智能技術(shù)為導(dǎo)向的數(shù)據(jù)挖掘”的數(shù)據(jù)治理創(chuàng)新鏈。目前，比較醫(yī)學(xué)研究也要面對(duì)進(jìn)入“大數(shù)據(jù)時(shí)代”帶來的新的機(jī)遇和挑戰(zhàn)。首先，要認(rèn)識(shí)比較醫(yī)學(xué)與生俱來的“交叉會(huì)聚研究”特征，突出強(qiáng)化比較醫(yī)學(xué)研究人員和實(shí)驗(yàn)技術(shù)人員的交叉學(xué)科知識(shí)與研究能力的提升，從模型建立到研究實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)上，尋求突破。其次，要抓住基因組編輯、干細(xì)胞克隆、3D細(xì)胞培養(yǎng)和人工器官等“使能技術(shù)創(chuàng)新”，實(shí)現(xiàn)比較醫(yī)學(xué)研究手段與實(shí)驗(yàn)技術(shù)的突破。第三，充分認(rèn)識(shí)大數(shù)據(jù)時(shí)代帶來的機(jī)遇，抓緊建設(shè)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物數(shù)據(jù)體系，推進(jìn)比較醫(yī)學(xué)研究的“數(shù)據(jù)智能轉(zhuǎn)化”。最后，不忘比較醫(yī)學(xué)服務(wù)人類健康科學(xué)與醫(yī)學(xué)研究的初心，進(jìn)一步推進(jìn)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物人源化以及類人動(dòng)物模型的建設(shè)，力爭(zhēng)把比較醫(yī)學(xué)“精準(zhǔn)類人服務(wù)”提高到一個(gè)新的水平，真正提高為人類健康服務(wù)的效率與質(zhì)量。

5. 總結(jié)與期許

? ? ? ?最近，習(xí)近平總書記講話強(qiáng)調(diào)，科學(xué)研究要特別重視原始創(chuàng)新能力的提升。在比較醫(yī)學(xué)研究領(lǐng)域，與其他科研領(lǐng)域一樣，首先要鼓勵(lì)探索，突出原創(chuàng)，就是要抓住思想火花，敢于探索從 0到 1 的工作；第二，聚焦前沿，獨(dú)辟蹊徑，一定不能跟在別人后面亦步亦趨，而要直面前沿科學(xué)問題，創(chuàng)出自己的科研新路；第三，需求牽引，突破瓶頸，在面對(duì)需求問題時(shí)，要努力抓住核心的“卡脖子”問題，也就是關(guān)鍵問題；最后，共性導(dǎo)向，交叉融通，利用比較醫(yī)學(xué)研究交叉會(huì)聚的天然特征，充分運(yùn)用各種技術(shù)、各種模型， 綜合解決重大問題。

作者：趙國(guó)屏，分子生物學(xué)家、中國(guó)科學(xué)院院士。來源：《實(shí)驗(yàn)動(dòng)物與比較醫(yī)學(xué)》