Rock Health报告：基因组学发展遇拐点，对医疗健康行业影响重大

Rock Health是类似于Y Combinator的一家孵化机构，位于美国旧金山，为创业团队提供办公场所、业界导师指点、启动资金等资源。Rock Health近日发布了一篇关于基因组学的报告，动脉网进行了翻译整编，期望为竞争越发激烈的基因组学应用公司提供一些启示。

“基因组学”有着巨大的潜力并将对医疗行业产生重大影响。这归功于大量高知名度的企业和个人的投资和倡议，例如总统奥巴马的精准医学提案（本月有1百万人加入），消费者开始越来越关注基因组学和它在医疗行业中的地位。

遗传密码在医疗行业现处于未开发状态，此领域的医生、科学家和技术人员们任重而道远。在撰写本报告的过程中，我们发现基因组学正处于重要的拐点上。尽管基因测序技术取得突破，测序的成本也显著降低，但基因测序对大众的吸引力并不强，与医院等医疗机构的结合并不紧密。

基因组学的发展前景主要依赖于三个因素，大多与数字化医疗相关：
（1）确保提供洞察的数据集来源的多样性
（2）打破与医疗机构合作的障碍
（3）推动实验室和云端的科技进步

为了解推广基因组学潜在的方法和目前的障碍，我们访问了一千名消费者，提供了关于购买特定用例的意愿的新数据和洞察，并且探讨了隐私权和所有权的问题。

毫无疑问，基因组学将改善医疗行业并推进个性化医疗。但基因组学这门科学自发现以来的几十年，仍然是深奥难解的。所以将基因组学推广到医疗护理行业也同样困难重重。我们希望通过研究为基因组学的推广和技术进步提供一些启示。

研究背景

Benchling公司的创始人兼CEO SajithWickramasekara提到一个疑问，基因数据比其他种类的数据更加客观的说法是否恰当？所有数据都将变为二元结果数据吗？虽然目前仍有大量未解之谜，但如果我们已经试尽了其他方法，这或许是解决那些难题的最后的答案。


基因组学领域的影响力是巨大的。本报告研究了所有医疗相关的基因数据的应用，包括单核甘酸多态性（SNPs）、基因面板（测序后有临床意义的一组基因）、外显子组（1-2%的基因组会形成蛋白质）和包含三百万碱基对的全基因组。其他的生物组学（如蛋白组学、代谢组学），不在本报告研究范围之内。

我们在报告中使用“基因组学”和“基因检测”两个术语，区分术语的差别十分重要：基因组学是研究一大段或全基因组的变异，而基因检测仅涉及个别特定的基因。

基因组学的首要目标之一是提供个性化的、可操作的方案以提供更好的医疗服务。实现这样的目标仍需理解基因和人体健康是如何相互影响的，科学家需要更多不同的基因数据和表型数据（如个人信息）并能够自由访问相关的数据源。

当消费者购买直接面向消费者的(DTC)基因组产品时，例如选择到医生办公室做基因检测生态系统中的基因数据，或参加临床追踪研究，生态系统里的基因数据会增加。基因组行业能够并且应该鼓励消费者在这些触点的参与度。目前，这主要通过三种方法实现:（1）对基因组学领域的认识（2）为消费者提供更好的基因组产品（3）更多相关用户使用案例。

美国政府通过为一些知名度高的提案拨款增加民众对基因组学的认识，例如精准医疗提案。而商业公司也同样做出了贡献，例如23andMe公司致力于提供更方便获取、更容易理解的产品。最后，诊断公司和研究所（如The Broad Institution）正策划新的合作项目，并使用用户案例引起客户对面向个人的产品的兴趣。

通过基因检测，消费者或患者可以从两方面得益（或者获得效用）——临床效用和个人效用。临床效用相对明确：基因检测是否可能改变我的治疗疗程？得知我属于某种疾病的高危人群是否会改变我与医生的决定？个人效用则更加微妙，大部分取决于消费者如何处理和使用这些遗传信息。例如，弄明白我的家谱是否会带来幸福感？将这些遗传信息分享给家庭成员或医生是否有意义，即使这些信息对临床治疗的贡献微乎其微？

我们把基因组学的用户案例分为三类：临床、健康和生活方式。临床的基因检测帮助患者了解自己是否属于某种疾病的高危人群。根据患者疾病的基因型特殊用药（通常是肿瘤药物），还可以应用到生育计划中。临床检测包含了大部分目前可用的基因检测。健康基因检测能够提供关于慢性疾病、饮食和锻炼的信息，但目前还不能提供有价值的临床信息。生活方式的基因检验可以满足消费者对自己的好奇心，而与医疗健康没有直接联系。

尽管我们已经仔细地研究过直接面向消费者的基因组学的应用，了解到，接近四分之三的基因组学公司为制药公司和学术研究所提供工具（实体的和云端的）。科学家和研究员主要运用这些工具加快药品的研发并研制更多个性化药物——其中以肿瘤学的相关应用为代表。


尽管目前大部分基因组学公司仅针对生命科学领域进行研究，但随着技术力量向研究实验室之外延伸，这样的情况正逐渐发生改变。举个例子，医疗保健服务的生态系统中有近40家获得风险投资的基因组学公司，其中有多家公司的目标是打造一个更加个性化的生态系统。例如Syapse公司，通过提供临床工作流程的集成工具来实现上述目标；而其他公司，如InformedDNA，提供省略患者咨询流程的点到点的基因检测方案。其他公司提供诊断方案，多数与产前检查和肿瘤药物相关，并销售给连接患者和检测服务的医生。只有少数公司直接为患者提供基因检测服务，主要集中在家族谱系领域，这些为直接面向消费者的市场的监管带来挑战。

极少数公司直接为付款人和雇主提供服务，承诺客户他们的产品能通过先进的预测技术减少医疗保健服务的费用。例如BaseHealth公司提供了平台，让付款人和雇主了解大众疾病的风险因素，把基因数据作为降低患病风险的参考信息。这些工具还尚未成熟，或许因为缺乏进行系统性改革的依据和动力。

商业模型

很多基因组学商业模型是由数据组成的。在基因组学领域中，就如同医疗保健领域一样，数据所有权（拥有何时和如何处理数据的控制权）通常处于法律的灰色地带。虽然奥巴马政府发布了关于患者有权获得病例信息（包括基因检测结果）的议案，“拥有”基因数据的利益相关者不一定是分析和理解数据的实体。


举一个例子说明，我们假设医疗保健系统希望能更好地理解肿瘤学的应用对特定人群的影响。为了达成这样的目标，系统会支付一个第三方供应商整理并编制各种各样的数据源，并且依靠医生邀请患者做基因检测或者研究。这三位利益相关者的作用在数据流中至关重要；然而，谁来掌握样本、已识别数据和未识别数据的所有权至今没有明确的规定。到底是属于医疗保健系统？数据收集者？还是消费者自己？多数情况下，这取决于研究内容的和患者同意书的细节。另外，DNA和数据本身有多种形式并且能够储存在基因库或者医疗保健系统服务器的云端。

明确所有权的政策仍有待完善，这不仅可以保护消费者隐私，还给那些把从消费者数据中提取价值作为商业模式的公司提供保障。带着数据采集策略进入基因组学领域的公司，需要为调动数据与资金的复杂性做好准备，并且需要适应可能改变的规则。

许多基因组学公司的商业模式依靠于独家客户数据（表型的和基因的）。在未来，两种数据所有权的商业模式可能会出现。目前，大多数消费者会只选择一家基因组学公司并仅提供一次基因样本。然而，随着基因检测费用的降低，各个公司也在拓展业务并提供差异化服务。消费者很可能向多家公司提供基因样本或处理后的DNA。Hliex公司准备推出第三种商业模型：消费者只提供一次基因样本但可以无限次使用用户案例。 

基因组学行业汇集了大量公共和私人投资者的资金，这也从侧面证明了基因组学的发展潜力。我们观察到近五年的风险投资数量呈上升趋势，对基因组学公司的总投资超过了22亿美元。2015年到2016年一季度的增长归功于几笔大交易。2015年Helix和23andMe公司都获得超过1亿美元的投资；2016年一季度Grail和Guardant公司也获得1亿美元投资。

尽管基因组学一直与生命科学有很强的关联，但直到最近才大规模地与科技和云解决方案结合起来。近三年里，数字医疗型的基因组学公司（具备必要技术组件的基因组学公司）获得的投资占基因组学公司总投资的一半。通过更容易理解的产品、更多相关用例和更好地整合临床工作流，科学技术的发展会继续受到消费者、医疗机构和医疗系统的广泛关注。随着生命科学的技术进步使研究更高效，数字医疗有望将基因组学应用到医疗保健中。

由于大量的临床试验的进行以及投资活动的举办（例如Guardant 和 Grail公司），最近液体活检技术（用于非侵入性癌症的检测）引起了我们的关注。虽然实际的临床应用还处于发展初期，当取得良好的试验结果后，这项技术将得到应用和推广。

最后，虽然我们没有深入钻研基因组学背后的投资者，值得一提的是Illumina公司一直在推动行业的发展和进步。除了作为行业领导者之外，Illumina公司还分出两家潜在的转型公司（例如Grail和Helix公司），通过企业加速计划投资了一批早期初创公司，并于近期宣布将1亿美金的风险投资资金（Illumina Venture）用于计划投资更多的初创公司。

为了更好地了解企业如何将工具和服务包装成产品，我们分析了基因组学价值链的五个元素：测序、分析、解释、集合和市场。目前，近40%的获风险投资的基因组学公司能够提供专业的解决方案，并且只专注于基因组学价值链中的一个元素，而没有公司提供跨越整条价值链的服务。其中一个原因是研究员和实验室高度专一性的需求，另外很多供应商选择使用特定的用户案例，仅为少量的客户服务。

全外包的诊断解决方案的需求量很大，大量的基因组学公司（39%的获风险投资的公司）为医疗机构和医疗系统提供附带的sample-to-insight产品。大部分提供基因测序的公司提供“sequencing-as-a-service”服务，并将Illumina公司的Next Generation Sequencing (NGS)技术应用在服务流程本身。可是没有任何公司的服务超过样本的10%，这表明其他公司的商业模型不能获取价值或者还不可行。

最近价值链上出现了一个新元素：市场。市场是一个数据的中央仓库，为各个利益相关者提供获取数据的渠道。市场的存在让消费者可以仅提供一次样本，随着公司推出新的用户案例和相关研究，消费者能够继续从样本中获取价值和服务。由Illumina公司和其他投资公司资助的Helix公司是目前唯一一家获得风险投资并提供市场型产品的基因组学公司。

大部分公司不提供端到端的解决方案，基因组学公司的发展通常是由合作伙伴推动的。为了更好地理解这种公司之间的驱动力，我们创建了一个包含200组公司合作项目的数据库。（2015年1月至2016年4月）

数据库中最大的类别——占所分析的合作项目的50%——是产品的合作项目。举个例子，2016年3月，23andMe公司宣布其软件将与苹果公司的ResearchKit App联合，让顾客能够与研究员共享基因数据。经顾客同意后，研究员可以分析顾客的行为/表型数据（通过iPhone或Apple Watch里的ResearchKit App采集）。

政府机构和私营公司的合作项目（占数据库的10%）受到奥巴马的精准医疗提案（2015年）的大力推动。最初的目标集中在癌症研究的发展，随后将推广至普通疾病的研究，例如糖尿病和阿兹海默症。白宫已批准资助美国国立卫生研究院（NIH）1.3亿美元，美国国家癌症研究院（NCI）7千万美元，食品和药物管理局（FDA）1千万美元，全国卫生信息技术中心(ONC)500万美元。例如，FDA与DNA云数据库初创企业DNAnexus合作精密DNA项目，将建立一个整合基因测试结果和确保高质量标准的服务平台。

制药公司与基因组学公司已经开始联合探索基因型和表型关联的新疗法。其中最大的合作项目之一是于2016年4月宣布的HLI和AstraZeneca的十年合约：HLI将为AstraZeneca临床试验参与者的50万基因组测序。AstraZeneca公司计划应用数据洞察药物的发展目标并充实HLI的知识库，而HLI声称已经具备同行业最全面的知识库。同时AstraZeneca公司还能通过HLI专用知识库进行临床试验、加强生物标记研究、推动药物研制的发展。

最后，我们整理了近60个医疗系统和供应商合力提供精密医疗服务的案例。Syapse公司与Intermountain Healthcare的合作和IBM的沃森与哥伦比亚大学医学中心的合作，是两个医疗系统从基因数据中获取有价值信息来制定肿瘤个性化治疗方案的最好例子。

消费者情绪

消费者采用基因检测服务是研究人员从基因组学获取洞察和价值的关键，因为有更多信息供研究员使用和分析。虽然利益相关方已经对关于基因数据的消费者偏好做出一些预测，我们希望能提供关于消费者选择和购买特定的用例的意愿、对公司保持告知新产品和服务的总体信任的新数据。

我们调查了超过一千名具有代表性的成年人，试图让他们回答下列几个问题：（1）基因检测的使用如何因人而异？（2）民众对数据分享、所有权和隐私的态度是什么？（3）民众是否认为基因数据有别于传统的医疗数据？（4）民众愿意为自己的健康信息支付多少？


经研究发现，仅5%的样本会主动购买基因检测服务，12%的样本听从医嘱做基因检测。正如预测的那样，人们出于健康和生活方式的原因主动购买基因检测服务，与饮食、锻炼、好奇心和家谱相关。大部分用户希望获取与生育计划、疾病风险或对某种药物对基因型的反应相关的信息。


大部分调查样本和美国成年人还没有接受基因检测，我们很好奇背后的原因是什么。另外，我们还希望了解一些人计划在未来接受基因检测的原因是什么。对于我们的开放性问题（为什么没有接受基因检测）最普遍的回答是认为没有必要做检测，接下来是没有意识到可用的检测和决定检测前需要了解更多信息。仅五分之一的人回答因为费用问题而不做基因检测。

尽管很多做过基因检测的受访者是出于健康原因才来做检测，但计划在未来接受基因检测的前三大原因与好奇心、家谱和疾病风险相关。虽然大量初创公司为健康用意进行检测，大多数受访者没有将健康列为接受基因检测的原因。Ancestry.com和23andMe是最多消费者计划选择的基因组学公司，大部分受访者会听从医生的意见，无论用意是关于临床、健康还是生活方式。


鉴于直接面向消费者的检测受到的关注和临床环境下应用基因检测的差距，我们希望从以下维度判断消费者对各种基于状态的测试的接受能力：（1）用户案例（临床、健康和或生活方式）（2）可操作性等级（某项基因检测是否能导致特定的临床干预效果？）（3）关于已知状态的先验知识（例如接受基因检测之前，用户对情况的了解程度）。我们询问了受访者他们愿意为基因检测支付多少，这项基因检测可以预测患者是否会出现四种疾病：阿兹海默症、高胆固醇、失眠症和新陈代谢缓慢。

我们发现相比于针对高胆固醇、失眠症和新陈代谢缓慢的基因检测，消费更愿意支付针对阿兹海默症的基因检测。例如，47%的消费者愿意为检测阿兹海默症支付50美元，而只有28%的人愿意花同样的钱检测新陈代谢。除了家族病史之外，人们很难知道自己得阿兹海默症的几率，但基因检测为未来的情况提供了新的线索。相比之下，人们最不愿意支付针对新陈代谢缓慢的基因检测，可能因为这项检测不会提供现在未知的信息。

最后值得一提的是，我们发现无论肯定地（确认会得某种疾病的基因检测）提问还是否定地（确认不会得某种疾病的基因检测）提问，受访者的支付意愿都是相同的。


用户有很强的意愿与医生和家属共享他们的病历信息和基因数据，这说明信任是非常重要的。用户将医疗数据提供给保险公司的意愿和共享给家属的意愿是相同的，但对于基因数据，对保险机构的信任明显降低。这或许是源自于消费者对基因数据被用作阻碍获得保险费的担心。尽管2008年的反基因歧视法明确禁止了医疗保险机构将基因数据作为拒绝承保或增加保费的理由，这项法案并不包括长期保险和人寿保险。这些国家法律提供不同程度的保护，但没有打破消费者的顾虑。

在我们的调查中，只有11%的受访者愿意与科技公司共享他们的医疗数据，这一比例低于制药公司和政府机构。在调查中提到的科技公司中，谷歌公司最受消费者信任，虽然其他公司，如IBM和苹果公司在基因组学领域更加出色。


近90%的受访者认为他们应该有权控制谁可以获取自己的基因数据，89%的受访者希望被告知分析基因数据后的结果。但消费者仍然对共享他们的基因数据有所顾虑，尽管提供了补偿如降低保费、更好的临床实验成果和现金奖励。实际上，共享基因数据和接受现金奖励呈负相关。不过，未来随着消费者对管理健康和基因数据的意识越来越强，他们可能会逐渐接受共享基因数据，特别是在有补偿和汇报的时候。目前，基因组学公司最好的方法是为消费者提供有价值的案例，以获取更多样本和数据。

挑战

正如上文所述，消费者从三类基因检测中获取价值：临床、健康和生活方式。虽然对基因组学有巨大的兴趣，很多消费者没有明确的关于为什么应该做基因检测的价值主张。因此，行业如何增加可使用的有效用例或提升对用户的价值？行业正面临着“先有鸡还是先有蛋”的问题：要获得更有价值的洞察，需要更多的数据；要获得更多的数据，需要更多的消费者的购买。


与超过30家公司交谈后，我们找到了三种可能激励消费者购买行为的方法：首先，基因组学公司（如23andMe）应该通过平价的、易获取的产品打破大众吸引力的障碍，鼓励那些最犹豫不决的消费者购买。相似地，公司应该提供在基因测序长时间后仍然为用户创造价值的产品（例如在未来提供目前尚未发掘的洞察），甚至能更有效地激励消费者接受基因检测——Helix公司已经开始为此目标努力。第三个方法是医生和医疗系统驱动信息的采集。我们研究了几个创新的医疗系统（包括Intermountain Healthcare），发现很多医疗机构鼓励更广泛的患者群体（不限于特定的患者群体，如肿瘤患者群体）使用基因检测。Intermountain正与Syapse公司紧密合作，推出简化基因检测的临床工作流程的相关产品。

 
除单纯地生成更多数据以外，行业应该通过更好地吸收、理解和报告数据的价值，改善整个基因组学周期的各个方面。在历史上，基因组学周期的发展受限于基因测序的高成本。但生命科学技术的进步已经降低了测序的成本，计算能力和储存能力（如亚马逊的Web Service）的提升也使大多数实验室达到计算和储存要求。

根据我们的采访，很多科学家和工程师都一致认为：解释数据的能力或者找出基因和表型数据关联的能力已经成为限制发展速度的关键。虽然这些问题可以通过运算法则解决，但这个过程需要高度专业化的生物信息学家根据不同的假设对检验方法做细微的调整。正如来自Omicia公司的AndrewGuo所述，“我们讨论的是一个让科学家花几百小时分析哪个变异体最致命、最相关的领域”。

那么假设前两个要求：更多高质量的数据和数据的翻译已经得到满足，那其他的要求呢？

基因组学的应用的两个障碍来自于没有明确的法规和受限的报销方案。在基因检测进入市场的前期、中期和后期都应该制定相应的法规。

法规规定售卖哪些测试项目、如何应用基因数据，并且这些法规是需要不断变化的，需要考虑到临床用例受到食品及药物管理局的监管的情况。在撰写本篇报告时，如果针对一项基因测试的诊断或治疗提出索赔要求时，用户不能自己提出要求而必须由医生处理。迄今为止，唯一明确规定测试后信息的使用情况的法案是反基因歧视法（GINA），其规定基因信息不能应用在医疗保险和招聘歧视中。

除了相关法律在不断变化之外，许多机构也受到影响，使得基因检测的流程进一步复杂化。医疗保险和医疗补助服务中心（CMS）规定：每个鉴定实验室必须具备医学实验室改进法案修正案(CLIA)证书。食品及药物管理局（FDA）负责监管基因检测设备，判断测试是否具备准确性和可靠性（分析有效性），是否取得医学上有意义的成果（临床有效性），其提供的医疗信息是否对患者有医学性的帮助（临床效用）。某些州还另外规定基因组学公司必须在本州内开发和销售产品（如纽约州）。

由于基因检测相关的规定不停改变，而健康和生活方式相关测试的规定相对较少，大量初创的面向消费者的基因组学公司选择用非临床的基因产品打入市场。

 
当基因检测处于一个闭环的医疗系统中（从医生预约测试、用户报销到录入基因数据到电子健康记录中）， 基因检测的结果可以预示临床决策，并影响最终的医疗结果。因此，实现基因检测的有效性和成本效益成为了可能，未来有望成为医疗决策和医疗报销的指导准则。很多基因组学公司在进入市场时，为了避免食品及药物管理局的审查，选择推出与健康和生活方式相关的测试；然而，这些测试不能与更广泛的医疗系统相结合。因此，这些基因组学公司错过了获得反馈回路的潜在机会，而依赖于传统意义上更具挑战性的渠道——消费者的支付。

至于提供健康和生活方式用例的基因检测是否能够通过审查应用在临床治疗（测试本身仍然分析和报告同一个基因，但其应用的范围将扩大）中，健康测试的相关规定是否会更加严格，或者健康和生活方式的测试是否继续与临床应用分离，这些问题都还有待观察。因为医疗系统仍然受益于理解哪些基因检测项目能够创造医疗价值，他们有特别准确的定位以推动临床测验的需求。

结语

那些能够解决审查制度、费用报销和数据获取问题的基因组学公司最终能给患者带来巨大的价值，并获得高额的收益。消费者一直希望并将能够获取他们自己的基因数据。但医生和专家是否继续作为理解基因组学的中间人，或者消费者是否能成为基因数据的管家还未可知。目前来说，很明显医疗系统拥有良好的定位，对基因组学的发展影响深远，因为系统能收集数据并越来越多地依靠证据做出临床决策。基因组学将继续理解人类基因组的三十亿个碱基对，我们很高兴见证这门科学对医疗行业以及人们的健康与福祉的重大影响。（转化医学网360zhyx.com）