大数据与精准医学

2020-02-27 419浏览

1.⼤大数据与精准医学 Big Data and Precision Medicine 个性化药物,花椒素的发现与抗衰老作用 Personalized Medicine, a Drug Candidate From Chinese Pepper and Its Anti-aging Role 魏冬青上海交通大学生命科学技术学院生物信息与生物统计系微生物代谢国家重点实验室 Wei, Dongqing State Key Lab. Of Microbial Metabolism College of Life Science and Biotechnology and Shaanghai Jiaotong University dqwei@sjtu.edu.cn
2.2016大数据与精准医学-浪潮与交大-梅宏
3.HPC, 1986-2016 IBM 3090-A Vector Machine at U. British Columbia NEC SGI Pittsburg Super-Computer Center Centre de Recherche en Calcul Applique(CERCA) McGill, Concordia, U. de Montreal, U. Quebec A Nature Comm. Paper just published by Yukun Wang et al. 博士生顾若虚获得上海市优博
4.Acknowledgements   Team Members/Collaborators   Professor K.C. Chou, Shanghai Jiaotong U. and Gordon Life Sciences Institute, US–               Rank No1. in the world on hot papers(17) Professor Weizhu Zhong- Pfizer Pharma., USA Professor Yixue Li, Zhongdong Qiao, Yilei Zhao, Qishi Du, Haifeng Chen, Yimin Liu, Liu Qi, Wei Chaochun, Juan Huo, Shanghai Jiaotong University Prof./Dr. Suzanne Sirois, Univesite de Quebec A Montreal(UQAM) Prof. Hong Guo, Univ. of Tennessee, Dept. of Biochem., Cell and Mol. Biol., Knoxville Yiru Gan, Tianjin UniversityResearchers:Wang Jingfang, Wu Maoying, Wang Zhuo, Li NaStudents:Ruoxu Gu, Tao Zhang, Peng Lian, Ying Wang, Yukun Wang, Mingzhu Zhao, Qiang Zhou, Huaimeng Fan, Li Li, Ying Wang, Peisi He, Yufang Wang, Hao Dai, Shigao Chen, Jing Chang, Kai Xu, Shouxin Cui, Yanzhi Bai, Laiyu Lu, Xiaoli Yuan, Yi, Xiong, Lin Gao, Shuo Liu, Jinghe Hu, Yingjie Wang, Liwei Yan, Jiao Zhang, Jian Yang, Xiaolei Cui, Yu Yao, Lin Huang, Zhaobin, Xu, Hui Gu, Bei Tang, Suqing Wang, Rui Zhang Rui, Yun Li, Hui Gao, Weina Gao, Huiqin, Zheng, Huachun Wei, Yuqing Zhong, Qi Chen, Zhiyuan Xie, Jue Li, Ke Gong, Jing He, Congying Dai, Chengcheng Zhang, Jingyi Yan
5.The Shanghai Jiaotong University A public school founded in 1896, the second oldest in China, picture shows students of the Nanyang Public School during the reign of Emperor Guangxu
6.Used to be an engineering school Instrumental for railway and ship building, and many other engineering applications
7.One of the most prestigious universities in China with full academic programs 7 campuses, the Minhang campus is one of the largest among Chinese universities with 2822903m2 (200 hectare)
8.Beautiful Campus
9.Campus Location Campus Name Xuhui Campus Address and Zip Code Size of Area 1954 Huashan Road, Shanghai, 200030 236492m2 800 Dongchuan Road, Min Hang, Min Hang Campus Shanghai, 200240 2822903m2 Fa Hua Zhen Road 535 Fahuazhen Road, Shanghai, Campus 200052 33721m2 Shang Zhong Road 100 Shangzhong Road,Shanghai, Campus 200232 31785m2 Qibao Campus 2678 Qixin Road, Shanghai, 201101 218360m2 South Chongqing Road Campus 227 South Chongqing Road 200025Tel:021-6384659078667 m 2 other 113786m2 Total 3535714m 2
10.General Information 1.  full-time students amounts to 38,000, there are 18,000 undergraduates and 18,100 graduates 2.  20 academic schools, 60 undergraduate programs, 152 masters-degree programs, 93 Ph.D. programs, 16 post-doctorate programs, 16 state key doctorate programs and 14 State key laboratories and National engineering centers and 13 affiliated hospitals(major ones in Shanghai, No. 1 in clinical medicine) 3.  22 academicians of the Academy of Sciences and Academy of Engineering, 31 "Changjiang Chair Professors" and more than 3,000 faculty members
11.Well Known Alumni JIANG Zemin(ex-president), LU Dingyi, DING Guangen, WANG Daohan, QIAN Xuesen(icon of Chinese science), WU Wenjun, ZOU Taofen, MAO Yisheng, CAI Er, HUANG Yanpei, SHAO Lizi, WANG An(US computer Entrepreneur) Of all the academicians of China's Academy of Sciences and Academy of Engineering, more than 200 are the alumni of Jiao Tong University—close to 10% Among 23 national celebrated scientists who made primary contributions to Chinese nuclear program, 6 are Alumni of Jiaotong University Among 14 recipients of the National Supreme Science Award, 2 are Jiaoda Alumni(Wu Wenjun, Xu Guangxian
12.Contributions from alumni of SJTU         Libraries by Bao’s Family And many others 爱国荣校饮水思源 Bear in mind where water comes from, so be a patriotic student makes your university proud Mulan Shipping and Architecture Building Donated by Mother of E. Chao
13.Interdisciplinary Sciences-- Computational Life SciencesEditor-in-Chief:Dong-Qing WeiISSN:1913-2751 (print version) Springer Journal no. 12539 International Association of Scientists in the Interdisciplinary AreasEmail:dqwei@sjtu.edu.cnCurrently Cited by PubMed/ Medline, Chem. Abstract, and many others SCI soon!http://www.springer.com/life+sci/bioinformatics/journal/12539
14.2008 Nobel Prize on Physiology or Medicine Chairman of our editorial board Prof. Luc Montagnier for his discovery of human immunodeficiency virus(HIV) Recently Joint our university to establish the Luc Montagnier BioMedical Research Institute(LMBMRI), to work closely with us trying to find new ways to tread AIDS and other chronicle diseases. 首位中组部“顶尖千人” 上海交大大学讲座教授
15.Jan. 20, 2015 ⼤大数据与精准医学 Big Data and Precision Medicine “I want the country that eliminated polio(小儿麻痹症)and mapped the human genome to lead a new era of medicine — one that delivers the right treatment at the right time. In some patients with cystic fibrosis(囊胞性纤维症), this approach has reversed a disease once thought unstoppable. Tonight, I’m launching a new Precision Medicine Initiative to bring us closer to curing diseases like cancer and diabetes — and to give all of us access to the personalized information we need to keep ourselves and our families healthier.” “Let’s Call it Precision Medicine!”
16.健康科学的发展: 转化医学个体化医学精准医学精准诊断和精准治疗本质性转变: 从诊断治疗到健康保障精准预防基于精准医学理念的个体化治疗市场规模日益扩大，2018 年前全球市场规模将达到2238 亿美元
17.世界卫生组织（WHO）《2014 年非传染性疾病国家概况》统计数据显示，我国在2000-2012 年肿瘤、2 型糖尿病、心血管疾病这三种慢病死亡总数达近700 万，占所有死亡人数的70%，远高于全球平均（45%）和英美等发达国家（57%-61%）；到2030 年我国阿尔茨海默病患者将达1200万。我国心血管疾病患者约有2.9 亿人，每年约有350 万人死于心血管疾病，占总死亡原因的41%，高居死因榜首。
18.精准医学研究已成为新一轮国家科技竞争和引领国际发展潮流的战略制高点。美国积极推动精准医学的发展，将其上升为国家战略；欧盟以精准医学理念指导其创新药物二期计划；英国开展十万人测序计划并成立精确癌症研究所；日本将精准医学相关内容列入科技创新计划中。这标志着国际上在基因资源利用、新药靶点发现、新的诊断治疗方法开发、生物医药新产品研发等的竞争进入新的阶段，对我国生物医药与健康产业的发展形成严峻挑战。
19.美国积极推动精准医学的发展 2011 年，美国国家科学院研究理事会（NRC）发布了题为“ 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”的报告，首次提出精准医学概念。2015 年，美国开始启动精准医学研究计划，标志着精准医学上升为国家战略。为了促进精准医学的发展，美国国立卫生研究院（NIH）在2015 财年、2016 财年预算中将精准医学作为重点领域进行资助，计划在2015年10 月开始投入2.15 亿美元启动精准医学计划，首先进行100 万人基因组测序，与美国生物库中的数据信息联合形成大型研发资源库，作为全面加速生物医学研发计划的一部分，助力开发新一代药物；启动了肿瘤基因组图谱二期计划（TCGA2），进一步加大肿瘤机制研究和肿瘤治疗个体化药物研发的“精准”性。在药物开发方面，2014 年美国NIH 和生物制药公司联合启动重大研究项目——加速建立医学合作AMP 计划，旨在发展用于新的诊断和药物开发的疾病靶标模型，专注于阿尔茨海默病、2 型糖尿病、自身免疫性疾病类中的风湿性关节炎和系统性红斑狼疮等三类疾病的研究。
20.欧盟及成员国力推精准医学研究 2014 年3 月，欧盟发布创新药物2 期计划战略研究议程（IMI2），其主题是实现精准医疗，即正确的时机向正确的病人提供正确的预防治疗措施。IMI2 将带来新的工具、方法及预防和治疗方案，（直接或间接）促进个体化医疗的发展。2012 年，英国宣布对患有癌症及罕见疾病的十万英国人进行全基因组测序，旨在根据基因组学和临床数据为患者制定个性化疗法。英国技术战略委员会（TSB ）还在2014 年建立了“精准医学孵化器”，帮助英国在该领域加快创新步伐；牛津大学已投入约1.5 亿英镑，成立精准癌症医学研究所。法国早在2012 年就在“投资未来计划”国家计划中，出资1 亿欧元资助个体化医疗项目。
21.日本将精准医学相关内容列入科技创新计划中日本在2011 年实施的FANTOM计划第五阶段中投入1 亿美元开展功能基因组研究。在2014 科技创新计划中将“定制医学/基因组医学”列为重点关注领域之一。计划在2015 年建立疾病的全基因组数据库，识别日本人的标准基因序列及有助于疾病预后的基因，并利用基因数据对抗癫痫剂的副作用进行预测性诊断。至2020-2030 年大幅度改善终身性疾病（糖尿病、中风、心脏病）的干预效果；建立对癌变可能性及抗癌药物的治疗效果或副作用的预测性诊断方法；开展针对抑郁症和痴呆症的临床研究；开发诊断和治疗神经肌肉疾病的诊断和治疗方法。
22.国家发改委批复建设基因检测应用示范中心在通知中，基因检测技术列入“新型健康技术惠民工程”，其总体目标是“支持拥有核心技术、创新能力和相关资质的机构，采取网络化布局，率先建设30 个基因检测技术应用示范中心，以开展遗传病和出生缺陷基因筛查为重点，推动基因检测等先进健康技术普及惠民，引领重大创新成果的产业化”。 2015年-2017年年度实施重点和工作要求如下： 2015年重点：启动第一批10个左右省市试点建设基因检测技术应用示范中心。以目前相对成熟的遗传性耳聋和唐氏综合征等遗传性疾病墓因筛查为重点，优先支持地方政府已确定相关政策措施和运行模式、建设条件具备的示范中心建设，推进基因检测技术在遗传性疾病、肿瘤、心脑血管疾病和感染性疾病等重大疾病防治上的应用，促进健康惠民。 2016年重点：实施第二批墓因检测技术应用推广示范中心建设。继续优选启动1 0个左右省市示范中心建设，快速推进基因检测技术在遗传性疾病大规模筛查上的应用。依托具有个体化医学检测等资质的墓因检测技术应用示范中心，开发新的疾病基因检测技术，探索基因检测技术在个人墓因组检测、墓因身份证等新领域的产业化应用。 2017年重点：继续实施第三批墓因检测技术应用推广示范中心建设，推动自主研制基因检测仪器、试剂的成果应用。引导墓因检测仪器设备及试剂的骨干企业，通过上下游联动、协同推进具有我国自主知识产权的基因检测仪器设备及试剂的产业化应用，提升我国基因检测产业的竞争力。
23.产业化前景精准医学的发展将带动相关产业的快速发展，孕育巨大市场空间首先，生物样本和数据本身就具有市场价值。据统计，2015 年生物样本库市值将超过22.5 亿美元。至2018 年生物大数据的市场总额将增长至76 亿美元，年复合增长率达到71.6%。生物数据的商业价值已经初步体现，2015 年1 月，罗氏制药子公司Genentech 向美国基因测序公司23andMe 注资 6000 万美金，用于共享23andMe 收集的帕金森病患者的基因数据，并基于数据信息研发帕金森病的治疗方案。国家后续投资万亿用于精准医学领域
24.基因测序是精准医疗产业的重要组成部分。来自BBC research的数据显示，全球基因测序市场总量从2007 年的794.1 万美元增长至2013 年的45 亿美元，预计未来几年全球市场仍将继续保持快速增长，2018 年达到117 亿美元。分子诊断是精准医疗的另一重要子行业，已经成为生物医药行业新热点，据Markets and Markets 公司估测， 2018 年的全球市场市值将达到79 亿美元，2013-2018 年间的复合年增长率为9.7%。基于精准医学理念的个体化治疗市场规模日益扩大，2018 年前全球市场规模将达到2238 亿美元。美国十大商业保险公司已将50 余项疾病个体化诊疗分子检测项目列入医疗保险。巨大市场空间吸引众多医药公司开展研发，目前已有多种个体化诊疗产品上市。截至2013 年，美国FDA 已批准了100 多种个体化药物，重点关注癌症和慢性疾病的个性化治疗。
25.我国精准医学的发展目标以我国常见高发重大疾病及若干罕见病为切入点，构建百万人级自然人群国家大型健康队列和特定疾病队列、多层次精准医疗知识库体系和生物医学大数据共享平台，突破新一代生命组学技术和大数据分析技术，建立创新性的大规模研发疾病预警、诊断、治疗与疗效评价的生物标志物、靶标、制剂的实验和分析技术体系。以临床应用为导向，形成重大疾病的风险评估、预测预警、早期筛查、分型分类、个体化治疗、疗效和安全性预测及监控等精准防诊治方案和临床决策系统，建设中国人群典型疾病精准医疗临床方案的示范、应用和推广体系，推动一批精准治疗药物和分子检测技术产品进入国家医保目录，为显著提升人口健康水平、减少无效和过度医疗、避免有害医疗、遏制医疗费用支出快速增长提供科技支撑，使精准医疗成为经济社会发展新的增长点。
26.转变的基础: 1、组学: 基因组, 转录组,蛋白质组,代谢组……. 大数据:人群、队列是当前国际两大科学前沿的交汇 2、基因型与表型的关联生物信息学生物网络系统生物学在此基础上融合临床检验、影像学等指标
27.Department of Bioinformatics and Biostatistics, SJTU   Established in 2002, The first undergraduate bioinformatics program in China; The first Ph.D. Program; Ranked No. 1 nationallyFaculties:Honoraryprofessor:Tim Springer(Havard), Rudy Marcus(Caltec), Martin Karplus(Harvard) Guest Professors, Heping Zhang(Yale), ZJ Tian(Johnson & Johnson), Li Yixue(Shanghai Center of Bioinformatics Technology)Professors:'>Professors: