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从精准干预到精准健康:个体化医疗策略的机制探索与临床转化
【字体: 大 中 小 】 时间:2025年05月31日 来源:Nature Communications 14.7
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本文针对精准医学面临的干预机制不明确、临床效果异质性等问题,由Nicholas J. Schork和Laura H. Goetz团队系统探讨了精准健康干预的分类框架与应用策略。研究通过构建2×2干预分类模型(表1),结合ASOs(反义寡核苷酸)、CAR-T等案例,提出需整合AI预测模型与单病例实验设计(SCEDs)来优化个体化治疗方案。该成果发表于《Nature Communications》,为突破传统临床试验局限、实现全生命周期健康管理提供了方法论指导。
在医学发展日新月异的今天,精准医学正面临着一个有趣的悖论:虽然针对个体的定制化疗法如雨后春笋般涌现,但我们却难以准确预测这些"量身定制"的药物在不同人身上的实际效果。这就像给每个人定制西装,却不知道布料在不同体型上的悬垂性。问题的核心在于,当前临床前研究和传统临床试验策略无法充分揭示干预措施的作用机制(MOA)和临床效应的广度,特别是当面对复杂的人类生理网络时。
这种认知缺口在罕见病治疗中尤为明显。以Batten病为例,尽管科学家成功开发出针对特定基因突变的反义寡核苷酸(ASOs)疗法,但患者最终仍未能逃脱死亡的命运。这暴露出单一靶向干预可能无法克服个体整体病理生理重塑的困境。与此同时,像GLP-1受体激动剂这类最初针对2型糖尿病的药物,后来被发现对肥胖、心血管疾病甚至神经退行性疾病都有广泛益处,这种"意外收获"恰恰说明我们对药物多效性认知的不足。
针对这些挑战,Nicholas J. Schork和Laura H. Goetz团队在《Nature Communications》发表了重要研究。他们系统性地构建了精准健康干预的新范式,提出需要整合人工智能(AI)驱动的群体水平预测与深度表型分析的个体化研究策略。通过分析干预措施的靶向特异性和效应广度的二维关系,研究团队为精准医学实践提供了可操作的理论框架。
研究采用了多维度技术方法:首先建立基于MOA(作用机制)和效应广度的干预分类体系(表1),整合基因组学、蛋白质组学和代谢组学等高通量生物医学检测数据;其次开发单病例实验设计(SCEDs)方法,包括N-of-1试验和间断时间序列设计;同时利用英国生物银行(UK Biobank)等大型队列数据进行AI模型训练;最后通过临床前模型(如类器官)验证个体化药物筛选策略。
研究结果首先体现在干预分类体系的创新性构建上。如表1所示,团队将干预措施按靶向特异性(患者特异性vs通用机制)和效应广度(聚焦性vs多效性)分为四类:工程化新抗原靶向细胞(患者特异性/聚焦效应)、ASOs(患者特异性/多效效应)、抗病毒药物(通用机制/聚焦效应)以及维生素(通用机制/多效效应)。这种分类揭示了精准医学实践中被忽视的维度——干预措施的效应广度与其靶向特异性同等重要。
在"精准干预的挑战与潜在解决方案"部分,研究通过血液压力调节的复杂网络(图2)阐明,即使成功干预上游靶点(如使用β受体阻滞剂降低心率),下游遗传变异(如影响血管硬度或儿茶酚胺释放的基因)仍可能削弱整体疗效。这解释了为什么饮食限制(DR)在小鼠寿命研究中,遗传因素解释的变异是干预措施的三倍。
关于"新兴超精准干预"的讨论中,研究以Timothy综合征的ASO治疗为例(图1),提出精准医学的连续谱概念:从"一刀切"药物到分层医学,再到需要数十个标记物的精准医学,直至完全个体化的"超精准"治疗。值得注意的是,表2列举了包括CRISPR基因编辑、CAR-T细胞疗法等在内的8类超精准干预手段及其适应症。
在"geroprotectors与个体整体健康"方面,研究强调抗衰老药物这类具有多系统效应的干预措施面临独特的临床试验设计挑战。由于这类药物理论上应同时影响多种年龄相关疾病,传统以单一终点为核心的注册试验模式可能无法充分捕捉其临床价值。
研究结论部分提出了"临床与健康学习系统"(CHIL系统)的构想(图3)。这个系统通过整合真实世界证据(RWE)、AI预测模型和SCEDs研究形成闭环:群体数据指导个体干预选择,个体研究结果反过来优化群体预测模型。这种动态框架既保留了精准医学的个体化精髓,又通过知识积累实现规模效应。
该研究的创新价值体现在三个方面:方法论上,突破了传统临床试验的群体平均思维,将个体响应异质性纳入研究设计核心;临床上,为超精准干预的评估提供了可行路径,特别是对罕见病治疗具有指导意义;理论上,重新定义了精准健康的内涵——不仅要精确打击疾病靶点,更要全面优化个体健康轨迹。正如作者强调的,在人类生理复杂性和个体变异性的双重挑战下,精准医学的未来在于"既见树木,又见森林"的研究策略。
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