第一章精准医学总论
　　第一节精准医学的科学意义与战略价值
　　精准医学集合了现代医学、生命科学等诸多学科的知识与技术体系，体现了医学学科的发展趋势，也代表了临床实践发展的方向。精准医学的发展将带动相关学科和技术加速发展，并推动相关产业发展，孕育巨大市场空间。
　　一、精准医学带动多学科的汇聚融合发展
　　精准医学是在大样本研究获得疾病分子机制的知识体系基础上，以生物医学特别是组学数据为依据，根据患者个体在基因型、表型、环境和生活方式等各方面的特异性，应用现代遗传学、分子影像学、生物信息学和临床医学等方法与手段，制订个体化精准预防、精准诊断和精准治疗方案。
　　精准医学研究的开展需要以大规模人群和特定疾病队列研究作为基础，利用各类组学技术、生物大数据分析及整合技术、分子影像等相关技术，通过临床研究、检测与诊断技术研发、个体化治疗技术开发等实现个体化治疗。在精准医学的概念提出之前，这些技术呈现“碎片化”发展，精准医学研究的实施无疑将高效整合这些技术，并促进其快速发展，形成整体性解决方案，最终提高疾病的预防和诊治效率。由此可见，精准医学研究是尖端生物技术和信息技术在医学临床实践中的交汇、融合与应用，既是科学研究的前沿，又是对现代医疗的颠覆创新，更是未来生物医学产业升级的战略制高点，其进步将带动多学科的汇聚融合发展。
　　二、精准医学是实现“健康中国”的重要路径
　　“健康中国”是我国重要的发展战略，“面向人民生命健康”是我国
　　“十四五”科技创新的战略导向，发展精准医学将提升国家在生物医药领域的创新策源能力，助力“健康中国”目标的实现。人民健康是最重要的社会民生问题，关乎国家经济发展和社会进步，是各国政府都密切关注的重大问题。尽管人类医学水平在不断进步，以预防为主的医学模式已经有了多年实践，但恶性肿瘤、精神和神经系统疾病、心脑血管疾病、呼吸系统疾病、代谢性疾病及免疫性疾病等重大疾病仍严重威胁着人类健康。这些疾病的病因复杂，其发生、发展是外界环境、个体生活习惯和个体基因遗传等多因素相互影响的结果。多年临床研究表明，患者个体间对同一治疗药物的反应存在着显著差异，而现有的诊断欠精准，缺乏个体化诊断和治疗方法，针对患者群体的常规治疗手段难以显著提高药物治疗的有效率。
　　随着生活方式的改变和人口老龄化的加剧，我国的疾病谱发生了较大变化。恶性肿瘤、代谢性疾病、神经系统疾病、心脑血管疾病等重大疾病成为危害我国人民健康的主要威胁，并呈现出发病率高、治愈率低、年轻化等特点，给社会发展造成了沉重的经济负担。一方面，由于现有的诊断欠精准，很多药物的有效率低（如恶性肿瘤的药物治疗整体有效率只有 23%），常规的治疗手段难以显著提高药物治疗的有效率；另一方面，我国一些重大疾病治疗药物的严重不良反应发生率显著高于西方人群，不仅严重威胁患者健康，而且由于医治严重不良反应伴生的医疗花费大幅增加，进一步加剧了医疗资源的供需矛盾。精准医学研究可以识别对药物无效或者有害的人群，为疾病的预防、诊断和治疗提供新策略和新方法。
　　当前全球医学的发展目标已经从治疗为主转向预防为主。精准医学通过大型队列研究，长期持续监测群体中的个体健康状况、生活习惯等，从而发现疾病发生的风险因素，进而制订公共卫生干预措施，提高疾病预防和诊断水平，实现早发现、早预防。因此，精准医学是实现预防为主的健康策略的重要路径。精准医学充分考虑个体差异，形成个体化治疗方案，可以从根本上精准优化诊疗效果，提高国民健康水平，避免医疗资源浪费，优化医疗资源配置。同时，发展精准医学可提升国家生物医药领域的创新能力，并带动相关产业的快速突破，推动经济发展。因此，随着精准医学体系逐步成熟，发展路径全面推广，其科学与战略价值进一步凸显，成为世界各国科技竞争的焦点之一。
　　三、精准医学是经济高质发展的重要助力
　　精准医学的发展将带动相关产业的快速突破，推动国民经济发展。《中华人民共和国国民经济和社会发展第十四个五年规划和 2035年远景目标纲要》提出，未来 5年的经济社会发展主要目标中包括：“经济发展取得新成效。发展是解决我国一切问题的基础和关键，发展必须坚持新发展理念，在质量效益明显提升的基础上实现经济持续健康发展，增长潜力充分发挥，国内生产总值年均增长保持在合理区间、各年度视情提出，全员劳动生产率增长高于国内生产总值增长，国内市场更加强大，经济结构更加优化，创新能力显著提升，全社会研发经费投入年均增长 7%以上、力争投入强度高于‘十三五’时期实际，产业基础高级化、产业链现代化水平明显提高，农业基础更加稳固，城乡区域发展协调性明显增强，常住人口城镇化率提高到 65%，现代化经济体系建设取得重大进展。”
　　精准医学已经成为新一轮国家科技竞争力和引领国际发展潮流的战略制高点。面对激烈的国际竞争，我国需在基因组测序技术、定向蛋白质组学技术、超灵敏高覆盖代谢组原位分析技术等新一代生命组学技术进入大规模应用的窗口期，发挥我国临床资源优势，快速布局精准医学研究领域；在已有深厚工作积累的基础上，通过完善的顶层设计以及跨部门、跨学科协同创新，实现医疗资源的全面升级和优化配置，缓解医患矛盾，力争在新一轮以实现精准医学为目标的国际竞争中占领战略制高点；同时，以精准医学研究原始创新成果引领我国健康产业的变革和超越发展，整量级、整体性提升生命科学、生物医药、健康医疗等大健康产业的全产业链创新能力，驱动我国社会经济发展的转型升级。
　　第二节精准医学的发展现状及其形成
　　一、精准医学的发展演变与研究特点
　　分子生物学及信息科学的进步，尤其是生命组学和生物大数据技术的快速发展，推动精准医学的出现和发展，精准医学体系应运而生。精准医学理念的出现是人类在医学发展至一定时期从不同角度对现代医学进行探索和思考的成果。经过几年的快速发展，精准医学体系逐渐成熟，其理念和研究范式已在医学研究和临床中应用和实践，形成了更多的精准防诊治方案，相关医药产品研发也进入高速发展阶段，并逐步进入临床应用与推广阶段。
　　（一）精准医学的发展与研究特点
　　1.精准医学的实现过程体现了系统生物学的思想与路径
　　系统生物学是研究生物系统中所有组成成分的构成，以及在特定条件下这些组分间的相互关系的学科。系统生物学是以整体性研究为特征的一种大科学，其基础是信息，核心是整合。精准医学恰是系统生物学思想的集中体现。精准医学通过整合分析从分子到细胞、组织、器官、个体的多个维度与多个层次的生命组学的动态变化，获得疾病发生的分子机制的知识网络，从而整体、系统、精确地认识疾病，最终指导形成个体化的精准方案。 2011年，美国国家研究理事会发布的报告《迈向精准医学：构建生物医学研究知识网络和新的疾病分类体系》中，即将精准医学描述为整合个体的基因组、蛋白质组和代谢组等分子数据与临床信息、社会行为和环境等不同层级、不同维度的数据，构建人类疾病知识数据库，进而支持精准诊断和个体化治疗的一种医学模式，其主要任务是为个体建立一个整合各种相关信息的疾病知识网络。
　　2.精准医学是数据密集型科研范式的典型代表
　　精准医学是多学科、多种技术的集成与融合，是大科学、大数据、大平台、大发现的典型代表。精准医学的形成与发展得益于大数据技术的发展，通过大规模人群队列研究，利用前沿生命组学技术获取健康人群和疾病人群的海量数据的基础上，进一步应用现代遗传学、分子影像学、生物信息学和临床医学的方法与手段，发现并分析相关变化与疾病发生、发展的关系，进而对疾病进行精准分型、制订精准防诊治方案，最终实现个体化治疗。因此，精准医学整合分析大规模人群个体信息的研究范式是典型的数据密集型科研范式，也是典型的大科学组织范式。
　　3.精准医学研究体系覆盖了从基础研究到临床应用的全创新链条
　　要实现精准医学的总体目标，*先要通过大规模人群队列和特定疾病专病队列研究获取健康和疾病过程信息，开展疾病患病风险因素等分析，形成人群健康与疾病状态的参比数据；其次，需要通过生命组学研究，对疾病进行精准分型，获得多层次、组合生物标志物及生物标志物谱，以奠定对疾病进行精确诊治的知识基础和数据基础；再次，需要搭建大数据平台，研发大数据分析和人工智能技术，对海量数据进行标准规范的收集、存储、质控、整合、挖掘和分析，从而获取更多的知识发现，为精准预防、精准诊断和精准治疗提供数据和新知识；*后，在应用方面需要与临床医学研究、检测与诊断技术研发、个体化治疗技术开发等相结合，且需要对个体化治疗方案进行临床应用和示范推广，并要考虑卫生经济学、普惠性质和效益优化，实现精准医学研究成果的*终应用。由此可见，精准医学覆盖了从基础研究的知识发现到临床应用的诊疗方案的创新全链条，其实施需要多类型创新主体的协同，需要“举国体制”式的管理模式。
　　（二）精准医学的内涵与技术体系
　　1.精准医学的内涵不断发展和明确
　　精准医学的发展具有科学必然性，是在生命组学、大数据技术、精准防诊治技术等发展的推动下，科学研究思想交汇融合而形成。随着医学技术和生物技术的快速发展，尤其是基因组测序技术的进步，精准医学这一新的医学模式逐渐形成。其内涵也随科技进步不断演变，国内外对精准医学的认识也逐渐趋同（图 1-1）。
　　精准医学的内涵从狭义的以基因组信息为核心，逐渐演变为基于全面的健康数据进行更为全面的分析，以获取个体化的诊疗与健康管理方案。精准医学的概念*早是由美国哈佛大学商业战略专家 Clayton Christensen提出，是指通过分子检测等方法直接获得明确的诊断结果，医生不再依赖直觉和经验进行诊治。但在当时该表述并未引起关注。直到 2011年，美国国家研究理事会发布报告《迈向精准医学：构建生物医学研究知识网络和新的疾病分类体系》，正式提出并描述了“精准医学”的内涵，即面对生命复杂性的巨大挑战，整合个体的基因组、蛋白质组和代谢组等分子数据与临床信息、社会行为和环境等不同层级、不同维度的数据，构建人类疾病知识数据库，进而支持精准诊断和个体化治疗的一种医学模式；其主要任务是为每一个体建立一个整合各种相关信息的疾病知识网络。此后，精准医学这一理念越来越受到重视，相关技术不断发展成熟，精准医学体系逐渐形成。 2013年，我国贺林院士作为共同主席主持自然遗传学大会——从全基因组关联分析到精准医学（Nature Genetics Conference—From GWAS to Precision Medicine），其主题内容即包含了精准医学；同年，贺林院士作为东亚人类遗传学联盟主席出席了第十三届东亚人类遗传学联盟学术年会，该会议的主题也包含了精准医学。
　　2015年初，美国国情咨文正式提出“精准医学计划”（Precision Medicine Initiative，PMI），核心目标是要实现“在合适的时间，给合适的患者，以合适的疗法”，其内涵的科普描述为结合个体信息开展疾病治疗。