大多数人以二元方式看待疾病：病人要么生病，要么健康。但科学家们发现了更为细致入微的现实。“通过查看医疗记录中的数据，以及数百万患者的健康信息，我们发现了广泛的疾病和疾病风险谱，可以比当今‘一刀切’的模式更复杂和更有针对性地为个体化治疗方案提供信息，”埃里克·沙德说，他是以患者为中心的预测性健康公司Sema4的创始人兼首席执行官。
大数据驱动的医学方法可以帮助研究人员评估疾病的潜在机制，开发用于早期识别或预防疾病的准确诊断方法，并根据患者的疾病、病史和环境为患者匹配最佳治疗方案。
沙德说：“目前的医疗保健系统，包括大型医院和医生网络，还不足以提供这种类型的方法，但它们很快就可以做到。”
在过去的几年里，纽约市的西奈山健康系统创建了几个实体来推进不断发展的精准医学领域，包括下一代医疗保健研究所及其Lab100（一个混合诊所和研究实验室）以及沙德自己的Sema4，该公司于2017年从西奈山分离出来。
借助基因测序、RNA分析、超级计算、生物信息学和药物遗传学方面的新功能，西奈山的研究人员现在经常跨部门和小组合作，以在人群层面和个人层面上推进医疗保健。
西奈山的艾伦·科普曼解释了医生现在如何使用精准医学技术来帮助克服不孕症和遗传性疾病。图片来源：西奈山健康系统
利用大数据
Sema4的创立旨在将精准医学引入医疗保健系统。沙德说，其想法是让科学家、数据工程师和临床医生团队共同努力，推进精准医学方法。沙德也是西奈山伊坎医学院精准医学院长。
2015年，Sema4的研究人员进行了首次研究，使用所谓的长读DNA测序技术对人类二倍体基因组进行测序。它提供了当时发表的最高质量的参考基因组。该团队还提出了首批阿尔茨海默病整体分子模型之一，该模型展示了数千个基因与环境因素相结合的复杂相互作用，为临床试验中探索潜在的新基因疗法提供了新的见解。
Sema4的另一个团队已经开发并正在进行独特的非侵入性肿瘤学和生殖健康遗传学检测。2018年8月，该公司宣布推出两项新的生殖健康检测，这些检测是使用Sema4健康智能平台 (SHIP) 的信息驱动方法开发的。该公司的检测包括唯一一项常规筛查15三体综合征的非侵入性产前检测，以帮助检测普拉德-威利综合征和天使综合征，这些遗传疾病会导致严重的 developmental delays，以及一种新的筛查，可提高对传统上难以测序的基因的检测率，包括CYP21A2（突变会导致与肾上腺疾病相关的生长和发育问题）和GBA（突变会导致戈谢病，伴有肝脏疾病、骨痛和贫血）。
“我们帮助开发决策支持工具，以便患者了解这些信息对自己、家人和生育目标意味着什么，”艾伦·B·科普曼说，他是生殖内分泌学和不孕不育科主任，西奈山伊坎医学院教授，也是Sema4的首席医疗官。当这些检测与体外受精结合使用时，“我们可以利用这些信息来探测胚胎，并找出队列中最有可能着床并成为健康婴儿的胚胎。”
合作作为临床工具
医生和研究人员现在确信，医疗保健的进步将依赖于跨学科的方法，西奈山七家医院的医生经常与西奈山伊坎医学院的研究人员密切合作。
在最近的研究中，由乔尔·达德利（下一代医疗保健研究所所长）和萨米尔·帕雷克（医学副教授（血液学和肿瘤内科））领导的团队使用先进的计算机分析技术治疗血液和骨髓癌，重点是多发性骨髓瘤。虽然实体瘤通常可以通过DNA分析进行分型，但这些癌症通常过于异质，不适合这种方法。
该研究所创建了一个名为DAPHNE的复杂软件程序，该程序使用机器学习来解读多发性骨髓瘤癌细胞的RNA，揭示出远远超出DNA分析所能显示的复杂分子疾病模式。随后，骨髓瘤专家和基因组科学家共同确定了可以重新用于帮助疾病复发的患者（尽管他们已经接受了FDA批准的治疗）的非骨髓瘤药物。26名患者接受了推荐的治疗，其中16名患者的疾病标志物减少了25%或更多。
西奈山进一步加强了在该领域的努力，聘请了亚当·马戈林博士（开发机器学习算法分析大规模分子数据集的领导者）担任伊坎基因组学和多尺度生物学研究所所长。
解决常见的疾病，如影响三百万美国人的炎症性肠病 (IBD)，是西奈山的另一个优先事项。朱迪·H·乔医学博士，伊坎医学院个性化医学研究所所长指出，“IBD是一种多基因疾病，这意味着许多基因和基因组区域都有助于易感性。”
目前，只有在排除患者症状的其他可能原因后才能诊断出IBD，这些症状可能包括剧烈的腹痛、疲劳和体重减轻。乔博士的研究通过确定IBD与NOD2、IL23R和200多个基因位点的关联，为定义IBD的病理生理机制做出了贡献。凭借如此丰富的基因发现，现在的目标是早期和精确的检测，她说。
科普曼说，医疗保健的未来将取决于利用遗传和个性化信息，而且它已经在改善许多人的福祉。“通过汇集有关患者基因、环境暴露和临床病史的信息，我们可以真正实践世代健康，并影响我们的患者、他们的孩子以及他们孩子的孩子的生活。”
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