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美国国家癌症学会生物医学信息战略
时间:2011.06.14 字体: 发布来源:本站原创

   

    专家简介:
    Dr.John Speakman:美国国立肿瘤研究院生物信息部的总管主任。
    非常高兴有机会来到协和,这里有我很多老朋友。我在NCI(National Center Institute,美国国立癌症研究所)工作了五年,专业是生物信息学。今天的演讲共分三个部分:第一部分我将从NCI的角度简要介绍生物信息领域出现的新动态与需求;第二部分是关于我们如何把生物信息的技术转化到一些平台发展当中;最后,我希望能够与大家共同讨论,如何在资源有限的情况下,推动生物信息研究。
    NCI的选择——建立合作很必要
    NCI是美国联邦政府的一个机构,是NIH(National Institutes of Health,美国国立卫生研究院)下属27所机构中最大的一所,与UCSF(University of Chicago, San Francisco, 加州大学旧金山医学院)等多家高级院所建立了合作关系。这样的合作关系并非是一开始就有的,而是当我们在研究中遇到问题后找到的一条“双赢”之路。实践证明,这是十分必要的。
    2007年,NCI发现了一个问题,那就是现有数据非常庞杂,信息与信息之间无法交流,处理数据的手段不够标准化,导致得到的结果不够理想。由此,我们产生了三方面的需求:首先,我们欢迎更多人参与。NCI是松散的联邦制而非集中制,参加者都保持独立和自由;第二,NCI拥有很多很好的软件可以与合作者分享,而我们也需要得到更多好的想法;最后,要制定一些具体的标准,使这些数据的结构和信息能够更有效地在不同研究人群之间得以分享。NCI没有创立新的机构和中心来满足以上需求,而是选择与已有的一些中心建立合作。这将加强不同研究者甚至是不同国家研究者之间的交流。
    合作与交流——实现信息与资料的最大效用
    我给大家举两个例子,来介绍NCI是如何通过信息手段和有效利用资料库来做研究的。
    Case I: 关于肿瘤病人的影像。我们有一个很大的资料库,所有资料都放在网上,大家可以以个人名义或者所在机构的名义下载。同时,我们也欢迎大家把好的东西上传,共同建立一个虚拟的影像库,以便我们互相学习。比如,一所大学进行一个筛查肺癌的试验,有望于今年年底试验结束后公开相关资料和实验结果。目前数据库中已完成的实验结果主要来自美国和英国,而在世界其他地区还有众多的实验数据未以公开,我们希望研究者能够公开资料,以便相互分享。
    Case II: 在此介绍一个北京肿瘤医院和美国Duke大学的合作项目。肿瘤医院的医生用软件入组病人(这可能是中国第一个完全用软件来进行的临床试验),美国的梅奥诊所在远程追踪所有的病人信息。这将有效地利用二者的优势,共同完成一个项目。
    原始的收集标本的办法是通过人工记录,但是,一旦这个人离开岗位,那么接任的人很可能会造成混乱,给标本的使用造成障碍。例如俄亥俄州立大学标本库,内容混乱,使用率很低,而且获得病人同意的方式也不标准。在NCI的建议与帮助下,该大学设计了一套软件,实现了对标本库的集中管理。当前,病理科、外科和检验科医师都在努力争夺生物标本,因此设计一套软件集中管理标本库,使之更为有序和有效就显得非常重要。以下是三个例子。
    Case I: UCSF的一个临床实验是根据基因的不同进行不同的处理,判断治疗是否有效。最后手术完成后还可以再次回到研究起点,看看之前的研究设计是否合理。由于这个研究的时间很长,他们就利用一些软件来对所有病历和标本加以管理,使整个过程非常灵活。例如,一旦发现了有效的药物就立即把无效药物换掉,既有利于研究,又使病人获益。UCSF实现了临床和研究的整合,利用电子病历这样的资源系统得到了研究成果,改善了病人的愈后。
    Case II: 荷兰有一所转化分子医学中心,主要面向欧洲。中心的研究流程如下:病人入组后即开始记录并保存病理、基因等信息以及电子病历,研究中随时调取,最终,医生发表文章,患者得到治疗,还有可能开发出一些新的产品。
    Case III: NCI的做法。我们会整合各个环节,使流程更顺畅。以通过数据测算美国各个州肺癌发病率为例。美国各个州的烟草税率和法律都不一样,但是政府想知道,如果把烟草征税率提高两倍,那么过多长时间可以看到肺癌的发病率和病死率的变化。
    开放与合作——应对转化医学面临的挑战
    实际上阻碍合作的不是技术本身,而是很多其它因素,比如知识产权的保护、个人隐私、所在机构的特殊政策和研究资助者的特殊要求等。转化医学的梦想之一就是通过转化医学充分整合各方面的资源,提高临床医疗的质量,加速从发现到最后实现的过程,最终使患者受益。但现在,我们仍要面临着很多挑战,其中最大的挑战就是需要用到各个专业、各个领域的数据,而这些数据的质量和标准化程度不一,有些数据很可能只有研究者自己才能看懂。我们希望有一天能够实现全球的生物医学标准化。
    在实现标准化方面,我们面临的挑战包括如何收集数据和集中数据,如何整合各个专科的资源,怎样才能解释这些数据并加以有效的分析,从而得到一个比较好的结论;同时,怎样才能安全地把数据只传送给固定对象,拒绝其他人的接收。
    应对以上挑战,我们需要做到以下几点:第一,数据要标准化。我们要建一个网络使数据得以共享,不同来源的数据要经过转化,同时我们要制定一些政策,与法律法规相吻合。第二,讲转化医学做成“圆圈”。二十世纪的医学模式是条从临床到基础研究的直线,将临床需求传递到基础研究,基础研究有发现以后研发药品,最终进入临床,观察这个药是否有效,到此为止。它的弱点是临床的发现不能再回过头去支持基础研究。而在二十一世纪,我们要做的是将这条线做成圆圈,预后方面的数据也可以反馈给基础研究。
    近日,美国要投巨资建一个全国的电子平台系统,但生物分子信息是海量的,且在持续增长,研究新药的费用很高,已经难以为继。解决这个问题的根本方法有两个:一是简化海量生物分子学的资料,二是邀请其他国家介入。这个工程非常浩大,超出了NCI的能力范围,任何一个政府都难以独自完成,我们需要合作者。中国有很多优秀的软件工程师和临床研究者,我们期待能够有机会合作。
    NCI2011年的工作重点是继续维持对研究者的资助。我们将继续深入研究肿瘤的基因组,在临床研究方面恢复NCI的国际地位。我们需要换一种思维,以往那种政府出资,企业研发软件的模式已无法满足实际需求,我们要扩大与赢利性企业和非营利性机构的合作,研发更好的软件。我们要建立一个开放平台,与更多的人分享想法。在这样一个多种群体合作的过程中,NCI要对合作者加以指导,评估软件的运行,判断它们是否可以在转化医学中得到应用。
    会场提问与回答
    总之,实现转化医学的机会有很多,虽然我的想法还不完全成熟,但是大家都已经看到,一些新的生物信息方面的技术已经运用到了转化医学研究中,并取得了成果。 
    问:大家公开使用的这个软件到底是怎么操作的?NCI是如何让别人加入的?是资金上的资助,还是他们自愿的行为?
    答:这个过程是比较复杂的,NCI作为一个政府机构在这当中发挥了很重要的作用。我们不会去规定别人需要什么,或者需要接受我们什么,也不想成为一个类似于经纪人的角色,而是你需要什么可以在我这里得到。我们希望跟大家有一些更有实效的密切的合作,这个过程很漫长。
    问:数据已经有很多了,我对您刚才提到的从临床再回到基础的这个模式很感兴趣,您能不能给我们一些建议或者想法,就是做IT的人怎么和医生一起合作,能够把我们临床的这个结果再回到实验室?
    答:实际上这方面我们的经验不太多。我们以前犯过一些错误,认识到不同的信息之间非常难以沟通,所以需要一些特殊的软件,或者一些特殊的架构,能够让彼此的交流更加顺畅。