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这篇文章探讨了基因组学和多组学技术在精准医疗时代中的应用,特别是其在儿科医疗保健和研究中的潜力和可行性。文章指出,精准医疗是一种变革性的医疗模式,它利用对个人基因组、环境、生活方式及其相互作用的理解来提供个性化的医疗保健。精准医疗有潜力改善人群健康和生产力,增强患者对医疗保健的信任和满意度,并在个人和群体层面带来医疗成本效益。

文章首先介绍了精准医疗的概念和意义,强调其从传统的被动疾病控制转向主动疾病预防和健康维护的范式转变。文章指出,下一代测序技术的进步使得获取快速且经济高效的基因组数据成为可能,这为深入理解基因、饮食和生活方式之间复杂的相互作用提供了动力。然而,人群中这些相互作用存在显著异质性。

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为了更全面地理解这些复杂相互作用,多组学技术应运而生,包括转录组学、蛋白质组学、表观基因组学、代谢组学和微生物组学。这些技术能够提供更丰富的生物信息,从而最大限度地提高基因组数据在改善健康结果方面的应用价值。文章特别强调了整合多组学(将多种组学数据整合在一起,并考虑其相互关联和相互作用)的重要性,认为其比单独使用任何一种组学数据都能更好地理解人类健康和疾病。得益于生物信息学、数据科学和人工智能 (AI) 的飞速发展,整合多组学数据如今已成为可能。

文章接下来详细介绍了各种组学技术及其在儿科疾病研究中的应用:

基因组学:文章回顾了人类基因组计划的历史意义以及下一代测序技术的进步,包括测序技术的改进和成本的降低。文章还讨论了新兴的测序技术,如单分子实时测序和纳米孔测序,以及单细胞原位核酸测序技术。

转录组学:文章介绍了转录组学技术的进步,从微阵列到RNA测序,包括批量RNA-Seq、单细胞RNA-Seq和空间RNA-Seq。文章还列举了转录组学在儿科白血病等疾病中的临床应用。

蛋白质组学:文章讨论了蛋白质组学分析技术的进步,如质谱法和核磁共振质谱法,以及其在儿科疾病研究中的应用,例如在儿童肾病中的应用。

代谢组学:文章介绍了代谢组学技术在识别疾病亚型、发现新的生物标志物和药物靶点方面的潜力,并列举了其在自闭症谱系障碍和先天性代谢缺陷方面的应用。

表观基因组学:文章探讨了表观基因组学技术,例如DNA甲基化和组蛋白修饰,以及其在研究宫内和早期生活环境对儿童健康的影响中的应用,例如在哮喘和早产中的应用。

暴露组学:文章简要介绍了暴露组学这一新兴领域,并讨论了其在研究环境、饮食、行为和微生物暴露对健康的影响中的潜力。

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文章强调了整合电子病历数据与多组学数据的重要性,这需要利用人工智能驱动的海量数据分析技术,将结构化数据(如实验室参数、诊断代码)和非结构化数据(如临床记录、医学影像)结合起来。文章还讨论了基因组数据库、数据挖掘技术和生物信息学工具在整合多组学数据中的作用,并列举了一些相关的数据库和工具。

文章提出了一个基于人工智能的整合多组学方法在儿科医疗保健和研究中应用的路线图,包括建立大型儿科队列、开发用户友好的生物信息学工具以及将基因组学作为复杂疾病亚型分类、开发精确生物标志物和靶向治疗的基础。文章最后讨论了精准医疗实施中面临的挑战,包括数据、成本、生物伦理和法律问题,并提出了相应的解决策略,例如建立合作网络、加强人力资源培训、完善数据安全和隐私保护措施以及改革医疗保险报销模式等。文章以对精准医疗的未来展望结尾,指出精准医疗有望在儿科疾病的诊断和治疗中带来革命性的变化。文章强调了建立一个包含儿童的、具有代表性的多样化数据集的重要性,并展望了精准医疗在神经发育障碍、哮喘、肥胖和早产等儿科常见疾病中的应用前景。

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