生物、制藥和統(tǒng)計(jì)

   人們通常用把生物技術(shù)分成紅色、綠色和白色三種：紅色代表生物制藥；綠色為和農(nóng)業(yè)、環(huán)保節(jié)能相關(guān)的生物技術(shù)；而微生物和可再生原料的生物技術(shù)則被稱為白色生物技術(shù)，在這一領(lǐng)域中最重要的產(chǎn)品是酶。諾維信公司是全球最大的酶制劑生產(chǎn)商，在全球工業(yè)用酶市場(chǎng)占有大約43%的市場(chǎng)份額，并連續(xù)5年名列道瓊斯可持續(xù)發(fā)展指數(shù)(DJSI)中全球和歐洲醫(yī)藥/生物技術(shù)板塊企業(yè)可持續(xù)發(fā)展第一名。早在20世紀(jì)70年代初，諾維信公司的酶制劑產(chǎn)品就已進(jìn)入中國(guó)市場(chǎng)。

   在我們的日常生活中，無論是饅頭、餅干，果汁、酒，還是衣服，用的洗發(fā)水，汽柴油，都離不開酶。酶和我們的吃穿住行息息相關(guān)。寒冷天氣里洗衣機(jī)洗衣服時(shí)，推薦用40度的熱水以實(shí)現(xiàn)洗滌劑的最大功效，如果洗滌劑中添加了酶，水溫只要30度就可達(dá)到相同的洗滌效果。如果全美國(guó)所有家庭都用30度的水洗衣服，一年就可減少二氧化碳排放量3300萬噸。

   在能源價(jià)格大幅上漲，環(huán)保壓力日益增大的今天，節(jié)能環(huán)保已經(jīng)成為全球范圍內(nèi)炙手可熱的話題?？梢哉f節(jié)能環(huán)保的技術(shù)正主導(dǎo)著全球經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。

   諾維信的領(lǐng)導(dǎo)地位，相當(dāng)程度來自于其在生物技術(shù)研發(fā)方面的積累。而無論是醫(yī)藥還是生物產(chǎn)品研發(fā)中，統(tǒng)計(jì)分析方法和技術(shù)都扮演了非常重要角色的，而這些方法的實(shí)現(xiàn)，則是借助高端的專業(yè)質(zhì)量管理統(tǒng)計(jì)分析軟件JMP來完成的。

   從美國(guó)聯(lián)邦藥品管理局（FDA）的網(wǎng)站上可以看到，JMP和SAS是FDA唯“二”接受的統(tǒng)計(jì)軟件。而JMP正是SAS公司在產(chǎn)品研發(fā)和質(zhì)量管理方面的拳頭產(chǎn)品。迄今為止，全球制藥行業(yè)前20強(qiáng)，都在其產(chǎn)品研發(fā)和生產(chǎn)質(zhì)量管理（和六西格瑪）中使用JMP軟件。

    為什么統(tǒng)計(jì)方法在醫(yī)藥、生物產(chǎn)品的研發(fā)中扮演如此重要的地位？

   在二十一世紀(jì)的全球經(jīng)濟(jì)，創(chuàng)新早已毋庸置疑地成為各個(gè)行業(yè)探索產(chǎn)品改進(jìn)和產(chǎn)業(yè)升級(jí)的主旋律。各個(gè)行業(yè)的跨國(guó)巨頭們開始在國(guó)乃至世界范圍內(nèi)的研發(fā)重心如雨后春筍般相繼涌現(xiàn)，全球制造業(yè)已經(jīng)進(jìn)入了以科技研發(fā)推動(dòng)產(chǎn)品創(chuàng)新的時(shí)代，而醫(yī)藥化工行業(yè)的產(chǎn)品研發(fā)無疑是所有制造行業(yè)中最為復(fù)雜的一片天地。這里需要探究納米級(jí)甚至更小的空間，研究單個(gè)分子的特性，確定分子間的不同組合對(duì)藥品藥效的影響，有時(shí)后個(gè)別分子間結(jié)合角度的微小變化就有可能顛覆成品藥在藥效上的表現(xiàn)，可謂“失之毫厘，謬以萬里”。因?yàn)樗幤返乃幮㈥P(guān)系到數(shù)以千計(jì)的健康甚至生命，因此需要做巨量的數(shù)據(jù)分析和研究，數(shù)據(jù)的海洋里波濤洶涌。計(jì)算化學(xué)就成了在數(shù)據(jù)海洋中尋找有意發(fā)現(xiàn)的中流砥柱。計(jì)算化學(xué)對(duì)醫(yī)藥化工行業(yè)的研究工作可謂是功勛卓著，然而在實(shí)際的工作中，如何從海量的數(shù)據(jù)中快速獲取有意義的發(fā)現(xiàn)并不是一件輕而易舉的事情。實(shí)踐和經(jīng)驗(yàn)都表明，要想最大限度地從計(jì)算化學(xué)的深邃與強(qiáng)大中獲益，企業(yè)需要配備強(qiáng)大而易用的統(tǒng)計(jì)分析工具。

    試驗(yàn)設(shè)計(jì)（DOE）和生物醫(yī)藥研發(fā)

   和其他行業(yè)不同，藥品、生物產(chǎn)品的研發(fā)成功對(duì)公司的存亡都有著重大影響。一家制藥企業(yè)指出，僅僅因?yàn)楦味拘运鶎?dǎo)致的臨床試驗(yàn)失敗在過去十年里就耗費(fèi)該公司20億美元。成功的試驗(yàn)計(jì)劃和后續(xù)的數(shù)據(jù)分析，為確保實(shí)現(xiàn)研發(fā)目標(biāo)，降低研發(fā)成本、縮短研發(fā)周期從而縮短新藥上市周期有著非常關(guān)鍵的意義。

   新藥開發(fā)過程費(fèi)用昂貴，時(shí)間冗長(zhǎng)以及候選藥物淘汰率高成為生物醫(yī)藥產(chǎn)品研發(fā)的最大困難。據(jù)調(diào)查，在美國(guó)上市一種新藥平均要花費(fèi)５億多美元，耗時(shí)約１２～１５年時(shí)間。研制的新藥中只有不到５％能夠進(jìn)入臨床前研究階段，然后又只有２％能進(jìn)入臨床試驗(yàn)階段，開展Ｉ期臨床試驗(yàn)的所有研制藥物有８０％會(huì)在上市前淘汰出局。也就是說，在新藥審批之前的研發(fā)過程中，新藥的淘汰率在１／５０００左右。現(xiàn)在已知許多因素都可以影響藥物開發(fā)的效率，如開發(fā)過程中的調(diào)整，公司機(jī)構(gòu)和業(yè)務(wù)的管理等等。不過，要提高整個(gè)藥物開發(fā)過程的效率，統(tǒng)計(jì)分析、建模等數(shù)理方法的大規(guī)模應(yīng)用則可以大大縮短研發(fā)周期，降低研發(fā)成本。

   美國(guó)醫(yī)藥市場(chǎng)是全球最大的國(guó)家市場(chǎng)。醫(yī)藥和生物巨頭們的新藥、新品研發(fā)，除了得到開創(chuàng)新的配方和療效之外，更要符合FDA的方針，進(jìn)行新藥臨床研究（IND），通過FDA的質(zhì)詢，最終得到FDA的生物藥品許可證，方可進(jìn)行產(chǎn)品化的市場(chǎng)營(yíng)銷活動(dòng)。

   不論是純產(chǎn)品研發(fā)階段的質(zhì)量提升、成本降低，還是行業(yè)管理政策（governance）的合規(guī)性，都對(duì)生物、醫(yī)藥行業(yè)的研發(fā)提出了空前的挑戰(zhàn)。而在這兩大門類的工作背后，數(shù)據(jù)分析是支持一切結(jié)論的基礎(chǔ)。DOE則是制定最合理的試驗(yàn)計(jì)劃，和進(jìn)行試驗(yàn)結(jié)果的分析、驗(yàn)證過程中所必須的統(tǒng)計(jì)方法。

    全球試驗(yàn)設(shè)計(jì)理論界將DOE方法分為兩大系列：傳統(tǒng)試驗(yàn)設(shè)計(jì)（ClassicDOE）和高級(jí)試驗(yàn)設(shè)計(jì)（AdvancedDOE）。而傳統(tǒng)試驗(yàn)設(shè)計(jì)又分為兩個(gè)層次：第一是最早的完全因子、部分因子和響應(yīng)面設(shè)計(jì)，第二是擴(kuò)充、混料和田口設(shè)計(jì)。而高級(jí)試驗(yàn)設(shè)計(jì)則包含了空間填充、非線形和定制設(shè)計(jì)。下圖顯示了兩大系列的大概內(nèi)容：

    和傳統(tǒng)試驗(yàn)設(shè)計(jì)相比，以定制設(shè)計(jì)（CustomDesign）為代表的高級(jí)試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法可以更靈活的根據(jù)實(shí)際試驗(yàn)需求來設(shè)計(jì)試驗(yàn)組合，而不是根據(jù)工具的需要來定義需求，這樣就大大降低了因?yàn)椤白寴I(yè)務(wù)問題以工具為中心”而帶來的誤差和不必要的浪費(fèi)，實(shí)現(xiàn)了“工具以業(yè)務(wù)問題為中心”。高級(jí)試驗(yàn)設(shè)計(jì)的主要優(yōu)勢(shì)在于：

   用一種統(tǒng)一而通用的簡(jiǎn)單模式去分析各種不同類型的問題，降低學(xué)習(xí)成本和選擇不同工具帶來的人為誤差

    根據(jù)實(shí)際問題的要求構(gòu)建試驗(yàn)，而不是更改實(shí)際問題去適應(yīng)統(tǒng)計(jì)工具的要求

    可根據(jù)要求，最大限度地靈活調(diào)用現(xiàn)有資源，避免了因?yàn)轭A(yù)算的情況而導(dǎo)致的試驗(yàn)無法開展或者試驗(yàn)浪費(fèi)

    容易理解，有效培養(yǎng)解決問題的能力，而不是完全依賴統(tǒng)計(jì)專家

    統(tǒng)計(jì)軟件

   和普通統(tǒng)計(jì)軟件不同，JMP還集成了幾個(gè)常用的數(shù)據(jù)挖掘工具：決策樹和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。這大大方便了研發(fā)過程中需要的大量建模任務(wù)。

   此外，JMP繼承了來自母公司SAS在算法和統(tǒng)計(jì)方法、統(tǒng)計(jì)應(yīng)用、大規(guī)模軟件開發(fā)方面的強(qiáng)大優(yōu)勢(shì)，在速度、數(shù)據(jù)吞吐量、統(tǒng)計(jì)方法先進(jìn)性等方面遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出同類軟件，成為全球各行業(yè)的領(lǐng)導(dǎo)者的產(chǎn)品開發(fā)、質(zhì)量管理、六西格瑪應(yīng)用等領(lǐng)域的首選。全球生物制藥行業(yè)的領(lǐng)導(dǎo)者如葛蘭氏 (Glaxo Smith Kline)， 輝瑞(Pfizer) ， 默克 (Merck)， 阿斯利康 (AstraZeneca)， 安萬特 (Aventis)， 諾華(Novartis)， 羅氏 (Roche)， 拜耳 (Bayer)， 諾和諾德(Novo Nordisk)等都在使用JMP作為研發(fā)和生產(chǎn)階段的必備統(tǒng)計(jì)分析工具。

   通常人們認(rèn)為節(jié)能環(huán)保和生產(chǎn)力發(fā)展是兩個(gè)沖突的目標(biāo)。以JMP為代表的先進(jìn)方法和工具幫助我們將兩者融為一體，使得“可持續(xù)發(fā)展”、“綠色經(jīng)濟(jì)”成為一個(gè)實(shí)實(shí)在在可以實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)。