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2015年，我们是否应该停下脚步有所展望？2016年、未来5-10年，乃至20年，生物医疗将朝着什么方向发展？会在2015年热门突破上实现哪些革新？本文基于最新知识库，深度解析微生物组、基因大数据、基因编辑和表观遗传学等前沿领域的发展趋势。

微生物组对健康的意义

人体内共存着数以万亿计的微生物，远超人体细胞数量。这些微小生命体对健康不可或缺。随着研究技术的深入，科学家发现微生物能为一系列疾病的预防和治疗提供全新范式，包括精神分裂症、孤独症、帕金森病、糖尿病、心血管疾病等。2015年，肠道微生物研究尤为火热，多项研究证实其与溃疡性结肠炎、肠易激综合征等慢性炎症疾病相关，甚至与糖尿病、心血管疾病有关联。

寻找干扰微生物平衡的因素，解决耐药性问题：“微生物群假说”认为改变微生物组成会破坏菌群平衡，影响免疫系统或代谢反应，增加患病风险。未来，扰乱微生物平衡的因素将继续成为研究重点，包括抗生素、人口密度、接触动物、空气水体污染、饮食等。为治疗耐药性微生物感染，需最低限度破坏菌群。有科学家预测，未来20年将更好理解“微生物为什么以及如何引发慢性炎症疾病”，并通过噬菌体等实现疾病治疗。

作为疾病防治新靶点，实现新疗法：耶鲁大学儿童健康研究中心高级研究员Myron Genel推测，通过了解导致蛀牙的微生物群，可有效预防蛀牙。肠道菌群可能成为疾病治疗新靶点，但临床转化前需更深入研究。未来有望通过改善菌群实现对免疫类疾病甚至牙疼的有效预防和治疗。目前研究多针对微生物失衡导致的感染类疾病（如艰难梭菌感染），未来将理清微生物与癌症、精神类疾病等致命性疾病的关联，通过改变肠道微生物组成实现干预性诊疗。已知抗生素、饮食结构、环境污染甚至心理压力都会影响微生物群平衡，未来20年可能出现人为改变微生物群治疗疾病的新型疗法。

基因大数据对医学的革命

2003年4月，人类基因组计划完成。人体内已命名基因约25000条，其中约3000个基因的突变会引起疾病。最本质的治疗手段是通过方法将突变遗传物质矫正回原状。

基因测序：打开深入了解疾病的大门：外显子组和基因组测序能筛查遗传性疾病突变基因，为预防和减缓疾病发展提供线索。未来，基因组测序技术将扩展应用疾病范围。德雷克塞尔大学医学院临床教授Maurie Markman指出，对生殖系细胞基因数据的挖掘将成为改变癌症风险的重要方向，例如BRCA1/2易感基因。Medscape主编Eric Topol表示，我们正处于CRISPR技术领衔的基因时代，基因编辑技术正在或即将进军临床试验、癌症治疗、胎儿染色体异常筛查及其他致病机制不明的疾病。随着2015年100万人基因组测序项目启动，基因治疗将加速发展，该项目囊括10亿人，计划2025年完成测序，期待全外显子测序协助疾病诊断并构建个性化医疗网络。

药物基因组学：完美结合基因功能学与分子药理学：药物基因组学以药物效应和安全性为目标，促进个性化医疗发展。虽仍处初级阶段，但科学家预计，随着基因组测序技术发展和对大数据解析的完善，将为基于基因型研发的个性化治疗药物提供可能，但上市可能涉及安全和成本问题。

基因组学：实现个性化癌症治疗：癌症基因组图谱（TCGA）始于2006年，完结于2015年，斥资1亿美元，从遗传学角度解析1万个肿瘤细胞，旨在实现个性化癌症治疗。未来20年，对生殖系基因和肿瘤易感基因的了解，将允许科学家集合信息，提前预估患病风险并实现靶向治疗。

未来20年医疗发展方向

基因编辑与基因治疗：基于基因水平的医疗手段：2015年最热门词汇基因编辑实现了对内源基因的敲除、插入等操作。在疾病治疗中的应用包括矫正/沉默有害突变、插入保护性突变、加入治疗性基因以及敲除病毒DNA。基因治疗通过导入外源正常基因进行治疗，历史可追溯至20世纪90年代。目前基因治疗分为离体基因治疗和体内基因治疗：离体治疗是从体内分离异常细胞，在实验室改造后回输；体内治疗是直接注入携带正常基因的病毒，在体内完成修复。例如基因疗法让失明者重获视觉、恢复耳聋小鼠听力、治疗囊肿型纤维化等。目前基因治疗多集中于单基因疾病和少量多基因疾病，未来20年将拓宽至复杂多基因疾病，但存在安全顾虑和伦理担忧。

表观遗传学：基于基因表达的医疗策略：表观遗传学变异指细胞分裂过程中基因表达发生变化，不改变DNA序列，易受饮食、情绪、有害化学物质等环境因素影响。研究证实表观遗传学变异对疾病发展起重要作用，表观遗传标记可作为生物标志物，提高风险预测和疾病致病机理认知。表观基因组变化可能持续很长时间，甚至遗传给下一代。目前临床研究多针对癌症祖细胞，借助表观遗传学标记修复消除癌变细胞对治疗药物的耐药性。考虑到复杂疾病常涉及遗传学、表观遗传学、环境因素和微生物，未来表观遗传学变化将作为疾病治疗的研究重点。