深度长文：波澜壮阔的数字化医疗革命正在全面开启
资本实验室·今日创新观察
聚焦前沿科技创新与传统产业升级
编译/导读：张珂
【导读】从古希腊的希波克拉底誓言到如今不断突破的数字化医疗技术，不过2000多年，但人类的健康状况已经实现了不断的飞跃。在此过程中，如何认识我们的身体和疾病，并提升治疗水平，是医学及相关科学一直孜孜以求的目标。
Sy Mukherjee近期在《财富》杂志（Fortune）发表了一篇文章，文章从美国医疗体系的积弊出发，提出了21家科技公司正在从五个方面发起一场激动人心的数字化医疗变革：远程医疗、算法医学、给药方式的演变、基因技术、药物研发新模式。同时，作者就上述领域的未来趋势也作出了预测。
资本实验室对本文进行了编译。透过本文，作者就像为我们打开了一幅波澜壮阔的，已经展开和正在展开的数字化医疗画卷。我们可以看到，物联网、人工智能、基因编辑乃至空间技术的发展，都在医学领域汇集、融通，为医疗行业的创新打开了全新的窗口，并有力推动着整个医疗体系从检测、诊断、药物研发到医疗管理的整体变革。
与此同时，传统医疗巨头和一些创新科技公司正在通过技术突破和商业模式的创新，对医疗行业进行“创造性破坏”，并解决该行业的某些顽疾。随着医疗行业数字化特征越来越明显，移动、智能、友好、共享将成为数字化医疗革命的核心关键词。
医疗行业的数字化不仅仅涉及技术，还会涉及伦理与道德，法规与政策，以及科学文化等诸多层面。在这一人类有史以来最大幅度的医疗革命中，每一个层面和环节都不可缺位。
虽然本文分析的是美国医疗行业，但对中国医疗行业的创新与发展同样具有非常好的借鉴价值。
目前医疗行业业务效率低下、价格昂贵，且正处在变革时期。而本文介绍的21家科技公司正在使用最新技术重塑医疗行业，并改变我们的生活。
日常生活中，我们会面临许多选择，有些是相当微不足道的，就像我们早上穿的衣服；而有些选择，例如职业，则会改变我们的生活。但是，有一件事不是由我们所能决定的：选择一个人出生的身体、以及随之而来的各种疾病和不可避免的生理损伤。
这就是医疗行业与其他行业的区别。医疗关乎生死。而在世界很多地方，医疗行业仍然是一个混乱、低效、费用昂贵，需要彻底变革的领域。
看看那些令人心痛的数字：
2015年，近25%的非老龄美国成人出现逾期医疗债务，实际上，这一数字自2012年开始已经有所改善，当时数字接近30％（平价医疗法案引起的保险覆盖增长可能是该数字下降的原因）。
2015年，密西西比州有超过37％的人口向医疗机构欠费。医疗费用是造成个人破产的主要原因之一。2016年，联邦政府预计美国当年的医疗费用支出会首次超过10000美元/人。
面对这些昂贵的私人费用和公共卫生成本，该怎么办？在一个需要提前几周时间预约才能看到医生的医疗系统下，目前有6500多个地区被官方视为存在医疗专业人员太少，无法满足患者需求的问题。与许多发达国家（甚至一些不发达国家）相比，美国的医疗卫生事业是落后的。
这种状况已经到了亟待破解的时候。虽然真正的变革需要所有相关方（政府、行业、消费者）进行重大调整，但一批打破常规的数字医疗公司正在竭尽全力对21世纪的美国医疗行业进行脱胎换骨的变革。
就像在真正的医院看病一样，通过移动技术的使用，消除了空间和地点的限制，使患者用药更简单，并得以窥探我们的身体内部，对最棘手的疾病发起挑战。
为了更好地预测并描绘未来医疗技术优化的场景，我们分析了21家挑战传统医疗的创新科技公司，并把它们分成五个领域。
医疗如何突破地理空间的限制
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二十世纪初，在美国进行一次检查，往往意味着你的医生来你的家中帮你看病。 医生会携带一个小型黑色医疗箱，利用老式医疗知识，在你的床边照顾你。
在今天来看，这样的场景似乎很古怪，但在某种程度上，却是未来医疗的方向。不管怎样，新技术正在使数字版本的医疗检测回归家庭。
1.变革推动者
从总部位于波士顿的American Well到旧金山的Doctor On Demand，一系列远程医疗公司再次把医疗保健服务推送到你的家中或工作场所。2016年，美国企业员工健康组织（National Business Group on Health）调查了133家雇佣了1500万美国人的大型公司福利状况，并惊奇的发现：90％的受访企业表示，预计本年度至少会为员工提供一些远程医疗服务。到2019年，几乎所有的企业都会提供远程医疗服务。
那么想像一下未来的医疗场景，在工作几个小时后，突然感到发烧、头晕，你将沿着大厅走到公司的现场数字化医疗站，通过电话或视频实时咨询医生。医生可以获取你的体温、脉搏、血压等生命体征数值。如有需要，还会给最近的药店发送处方药。当然，也许只是提醒你回家休息。
2016年12月，远程医疗公司American Well开始与连锁快速诊所Concentra（在全美40个州，有300多家医疗诊所）合作，提供在线医生咨询服务。
与传统医疗相比，远程医疗的一个明显优势就是医生不需要在现场。事实上，在全美各地的医院，医生紧缺的局面已经由来已久。这一问题在未来将变得更加尖锐，因为近几年又有数百万美国人获得了医疗保险。
新型数字平台正在帮助解决这个问题。来自纽约的兼职医生求职平台Nomad Health公司将兼职医生与需要医生的医院进行匹配，目前主要集中在内科、急诊和精神病学三个科室。
Nomad联合创始人兼CEO Alexi Nazem博士在接受《财富》杂志采访时，将平台比作一个面向医疗人员的“Airbnb”。专业的匹配技术使医疗系统能够找到符合条件的医生（比如，具有五年内科专科经验，7月份在纽约地区，具有自由时间的医生）。反之，有兼职需求的医生也可以快速找到合适的医院。如果医院和医生签订合同，该平台会自动提供医疗事故保险等服务。
数字化除了带来便捷的医疗资源分配，也催生出一个越来越受到年轻、技术精湛的医生欢迎的新兴 “零工经济（gig economy）”。Nazem说，“投入很少的努力，我们就已经进入一个巨大的，想要做短期、自由、灵活工作的医生市场。而且，我认为这个趋势将会持续，不仅是因为自由医疗工作者的意识转变，还因为技术的发展使这种工作方式成为可能。”2016年，公司获得了由First Round Capital 和RRE Ventures领投的400万美元A轮融资。
除了医疗创业公司在推动移动医疗潮流外，共享出行巨头Uber和Lyft也推出新的计划，为难以到达医院的病人提供非急救医疗运送服务。2016年秋季，Uber与医疗交通平台Circulation合作，将医疗记录接入Uber的API中，以便护士、护理人员和医院运输协调员更轻松地安排患者运送及其他需求（如需要轮椅等）。
2.未来趋势
未来，这些技术可能会从根本上改变医疗服务的送达方式和消费方式。但在此之前，其他方面也需要变化，包括保险公司新的报销规则，以及政策的改变，使得医生可以在没有获得额外许可证或认可的情况下，跨州执业。
另外，移动医疗是否会最终减少国家卫生支出？近期至少有一份报告显示，由于技术进步带来的获取便利性，可能会导致人们追求他们不需要的护理服务。
但是，你不能和趋势对赌。对于消费者来说，便利为王。方便又便宜，将立于不败之地。
大数据和AI推动学习
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“大数据”已经被使用泛滥了，让人已经忘记“大”到底是多大。据IBM研究，全球每天产生2.5艾字节（2.5个五万亿字节）的数据。在医疗行业，包括新产生的研究论文、临床试验、科学研究、患者健康信息等在内，相当于每小时生成雪崩式的数据量。即使是非常少的一部分数据，医生和医学研究人员也根本无法处理。
机器不需要像人类一样吃饭、睡觉。将机器学习和人工智能引入医疗行业中，计算机不仅可以对大量的学术文献进行研究，还可以对CT扫描图像、电子医疗记录及临床试验和基因组研究的海量数据进行快速分析。人工智能还能向制药公司提供有价值的建议，告诉他们在治疗过程中，哪些患者的治疗效果最明显，并可以改变医院行政管理的方式。
1.变革推动者
就像IBM一样，蜕变似乎一夜之间就发生了：一个百岁的迟暮老人从一个笨重的大型机制造商和咨询巨头转变成一个崭新的数字健康先锋。蓝色巨人应该感谢Watson，IBM Watson Health业务重新定义了在日常工作中人工智能可以做什么。
在过去两年中，Watson Health发展迅速，与学术机构和制药公司达成合作关系，如全球规模最大的私立癌症中心Memorial Sloan Kettering Cancer Center和全球著名的生物制药公司辉瑞、美敦力、强生等。在每起合作中，Watson被赋予了大致相同的任务：分析大量的数据，找出隐藏的模式，乃至新的知识。Watson可以通过分析电子医疗记录和非结构化数据（如X射线或脑部扫描图像）来完成这一任务。
同远程医疗一样，Watson的分析服务也在移动化。例如，今年初，拥有327张床位的佛罗里达州朱庇特医疗中心利用Watson来辅助肿瘤治疗，将癌症患者的数据与临床治疗数据库进行匹配，给出最合适的治疗方案。
人工智能和深度学习是否可以帮助医生通过分析脸部特征来判断病人的疾病呢？总部位于波士顿的FDNA正在通过Face2Gene平台实现这一目标。该公司已经组建了2000多种罕见遗传病患者的照片数据库。医生可以通过移动APP，将病人的面部照片上传到FDNA平台，然后通过面部特征分析，给出可能出现的疾病列表（该技术不是诊断工具，而是一种排查方法，用于遗传疾病筛查）。该公司希望该技术可以大大改善罕见疾病患者的诊断过程。通常情况下，在这些患者被确诊之前，平均需要经过7个医生来进行诊断。
减少成本、尽早查出疾病是这类技术的主要目标，同时也可以用来治理医疗机构等待时间过长等行政难题。2016年10月，GE医疗和约翰霍普金斯医院合作推出了全数字化医疗中心The Judy Reitz Capacity Command Center，以更好的进行日常运营管理。该中心能处理不断出现的重要事件数据，每分钟能从十多个不同的霍普金斯医院IT系统收到约500条信息，通过预测分析，将这些数据转化为行动建议，以减轻流程不畅的状况，并加快患者进出医院的速度。
据约翰霍普金斯医院表示，其应用成果显著，通过指挥中心，医院派遣救护车的时间缩短了1个多小时，而急诊病人的床位分配比以前快了30%。
2.未来趋势
这是一个严肃的事实：如果没有数据共享，世界上所有出色的计算能力都不能在数据中发现价值。令人惊讶的是，前白宫抗癌登月计划（White House Cancer Moonshot）特别小组的执行董事Greg Simon表示，“我们仍然生活在一个信息稀缺的医疗世界。”
近年来，美国联邦政府和私营机构试图搭建基因组数据共享数据库，例如Genomic Data Commons，该数据库旨在通过开放式研究推动癌症治疗进程。但要取得真正的进展，不能只是依靠公共与私营部门的少数几项倡议，而是需要思维方式的转变，以及全新的共享意愿。
给药方式的演变
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19世纪50年代，针筒和空心针头的组合形成了现代注射器的鼻祖，震动整个医疗界。最初该创新用于注射阿片类药物帮助患者止疼，但1921年，胰岛素的出现，真正改变了注射器的应用。与止痛药不同，胰岛素不能被摄取，必须通过注射才能被身体吸收，并控制血糖。
在随后的几十年中，我们的用药方式也在不断发生变化，如注射器也变成了一次性用品。这种变化还没有结束。
1.变革推动者
在过去几年里，像Braeburn Pharmaceuticals、Intarcia Therapeutics和Proteus Digital Health这样的公司已经开始创造使现有药物更有效的医疗设备。这意味着糖尿病患者将更轻松，他们不再需要不停地刺痛手指来测量血糖并手动调整胰岛素剂量；并有助于摆脱阿片类药物成瘾，此类病症往往会因为没有坚持规范的治疗而复发。
去年五月，制药公司Braeburn Pharmaceuticals和Titan Pharmaceuticals合作研发的Probuphine植入剂通过了美国FDA批准，成为第一个植入型治疗阿片类药物依赖的药物。该产品如火柴棍大小，通过一个简单的小手术，植入患者上臂，不需要患者手动服用强效镇痛药丁丙诺啡。Probuphine能不断地缓慢释放药物，为患者提供持久稳定的合理用药剂量，不会像奥施康定和吗啡那样令人上瘾。一次植入能够为患者释放长达六个月的低剂量丁丙诺啡。
这种自动的、长期的输送系统使从脑部疾病到糖尿病的治疗变得更容易。事实上，糖尿病治疗是件非常痛苦的事情，位于波士顿的生物技术公司Intarcia Therapeutics正在寻求FDA批准其皮下泵系统，该系统可以在6个月或更长时间内释放稳定的糖尿病药物。值得注意的是，在获得市场准入之前，有些人认为该技术可能成为抗击HIV的有效武器。比尔与梅琳达·盖茨基金会已经对Intarcia公司投资1.4 亿美元，用于研发长效微型给药泵，以保护艾滋病病毒感染高风险的人群。
这些创新的先决条件是必须有药物，但只有药物是不够的。患者必须要严格按照医嘱进行服药。据统计，每年因不遵医嘱造成的浪费近3000亿美元。
自动化并不是解决这个问题的唯一方法。硅谷创业公司Proteus Digital Health就采取了另外一种技术。公司开发的智能药丸平台Discover，可以帮助医生根据药丸中的传感器和智能手机APP，监控患者的生物特征，以及他们是否按医嘱服药。这样，医生可以为高血压和糖尿病等慢性病患者找到最有效的给药方案。
2.未来趋势
在医疗行业，服药方式也正处于一场变革中。无论是通过疫苗，还是通过HIV药物长效植入物来改善服药方式，可以为发达国家每年节省数十亿美元的医疗费用，还可以改善世界上贫困国家的疾病预防和治疗。
精准编辑生命代码
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腺嘌呤、胸腺嘧啶、鸟嘌呤、胞嘧啶这四种微小的化合物为生命提供了基础。它们是构成DNA密码的字母，它们的各种排列决定着我们的外表以及与生俱来的恶性疾病的风险。
毫无疑问，能够操控这些化学成分序列是医学界最令人兴奋的前景之一。感谢Crispr-Cas9基因编辑技术，它让这一切变得更轻松。
1.变革推动者
Crispr技术已被广泛认为是21世纪最具有开创性的生物技术之一。基因编辑并非一项新技术，但Crispr能够以更简单的方式，通过使用分子剪刀精确剪断遗传密码的异常区域，然后用正确的基因序列进行替换。
在理论上，这项技术的可行性是惊人的。它允许医学家治愈镰状细胞疾病等遗传疾病，也可以确定抗艾滋病毒的基因靶点。硅谷亿万富翁和癌症免疫治疗赞助人Sean Parker资助了美国首次CRISPR基因编辑技术的人体试验，该试验预计今年将在宾夕法尼亚大学和相关机构开始实施；3月，制药巨头Allergan与基因编辑公司Editas Medicine达成了9000万美元的研究合作，用基于CRISPR基因技术的实验疗法治疗罕见和严重的眼部疾病。
Crispr-Cas9并不是Crispr技术的唯一类型。4月12日，德克萨斯大学西南医学中心的研究人员宣布成功配对了基因编辑工具和一种被称为Cpf1的酶，纠正了破坏性肌肉萎缩症杜氏肌营养不良症的相关基因突变，对该疾病的治疗有突破性意义。作为一种新的基因编辑工具，Crispr-Cpf1可能会比Crispr-Cas9更具前景，因为Cpf1更小，也能够到达Cas9无法到达的特定基因组区域。
Crispr如此令人兴奋的原因，是由于其精准技术为医学研究开辟了一个崭新的世界，特别是相较之前基因组编辑的复杂性和高昂的费用。不同的Crispr相关酶可能比其他酶能更有效的推动科学竞争。事实上，中国四川大学的科学家在去年10月就已经对一位肺癌患者进行了全球首例Crispr临床试验，这是一个里程碑事件。美国科学家Carl June博士预测中美两国将在该领域发起生物医学的对决。
基因组革命不仅仅是科学革命，也是监管的革命。基因技术把原本属于上帝的技术放到了人类的手中。当该技术正在成为现实时，监管机构一直保持着谨慎。
这也是为什么基因测试公司23andMe在今年4月通过FDA批准具有重大影响。23andMe成为首家可以向消费者出售包括帕金森症、脂泻病、迟发性阿尔兹海默症等10种疾病基因检测服务的公司。这家由谷歌Alphabet支持的公司当前估值已经达到11亿美元。
然而，胜利来之不易。早在2013年11月，FDA就给23andMe联合创始人兼CEO Anne Wojcicki严厉警告，称公司向消费者销售的基因检测和健康报告属于未经批准的医疗服务。之后，公司不得不放弃了很多服务，继续说服监管机构其基因检测是准确的，与之相关的健康风险报告是足够清晰的，以避免误导和伤害消费者。
现在23andMe已经复出，成为业界少有的生物科技公司。Anne Wojcicki在通关后发表声明，“FDA已经接受了创新，并赋予了人们授权直接获取这些信息的权力。”
2.未来趋势
基因组技术已经从科幻小说转变为可及的现实，也带来了巨大的医学和金钱纠葛。加州大学伯克利分校的Jennifer Doudna与欧洲合作伙伴Emmanuelle Charpentier（来自德国普朗克感染生物学研究所），及其竞争对手张锋团队（来自哈佛-麻省理工大学Broad研究所）就卷入了一起全球性的专利纠纷。张锋和Broad研究所在今年早些时候在美国赢得了一项关键的知识产权裁决，但这一问题远未在欧洲和亚洲等市场得到解决。
道德伦理将继续困扰该领域。技术先进，不代表人类具有诞生一个“设计婴儿”的权力。即便是23andMe公司推出家庭DNA试剂盒，也有人质疑：告诉客户可能会患阿尔茨海默病的高风险是否符合伦理。
革命，从来都不是轻而易举就能获得成功的。
全新的药物开发模式
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制药巨头与小型生物技术公司之间的界限正在弱化。传统的药物巨头已经藏不住那些肮脏的小秘密，即通过外包药物研究（以及引入式许可）可能比局限在实验室里创造突破性的新分子更有效。
“没有一家公司可以在一个最好的想法上做到垄断。如果我们建立实验室，并投资十亿美元用于药物研发，我们就只能在四面墙内进行。”制药巨头Allergan公司CEO Brent Saunders在今年早些时候接受《财富》杂志访问时说，“但是，如果我们走出去，就好比是在海洋中捕鱼，而不是在池塘里创新。”
但是，转变合作模式并不是改变药物开发的唯一方法。有些公司正在考虑，从地球以外，寻找改善药物开发的方法。
1.变革推动者
2月份，NASA的货运合作商SpaceX通过“龙飞船”将科研设备和补给送上了国际空间站，其中包括空间科学促进中心（CASIS）委托NASA发送的默克等制药公司的货物，该公司开发的仍处于临床试验阶段的单克隆抗体将在空间站进行结晶实验。
默克公司一直与空间科学促进中心合作，CASIS的使命是鼓励“利用这个无与伦比的创新平台”，而默克正在利用这一平台进行微重力环境下的药物开发。
默克公司的结构化学科学家Paul Reichert表示，这样的环境，提供了地球上所不具备的各种机会。
默克公司的主要兴趣之一是生长蛋白质晶体，在微重力环境中可以形成更大更有序的结构。
在国际空间站上，默克公司一直在对下一代抗癌药物Keytruda进行实验。Reichert说，这个任务是“了解微重力环境对这类化合物的结构、输送方法和纯化的影响”。 美国国家实验室在微重力环境下诱导的分子变化实验可以帮助默克研究人员改善地球上的药物输送和制造方法。
2.未来趋势
从科技孵化器到世界一流的研究设施，从生物机械控制到解开其秘密的计算机，从我们的蓝色星球到宇宙本身的研究，医疗革命始终在我们的掌握之中。但需要意识到，最终实现这一目标，需要政策和科学文化的同时变革，还需要意识到：技术和人类一样，有其自身的局限性。