今天（7月3日）上午，第三期“浦江科學(xué)大師講壇”在復(fù)旦大學(xué)相輝堂舉行。美國四院院士、中國科學(xué)院外籍院士、拉斯克獎和美國國家科學(xué)獎?wù)芦@得者、人類表型組計劃聯(lián)合發(fā)起人萊諾·胡德（Leroy E. Hood）以“人類表型組計劃：驅(qū)動醫(yī)療系統(tǒng)由疾病導(dǎo)向轉(zhuǎn)為健康與預(yù)防為主導(dǎo)的變革”為題作報告。
上海市政協(xié)副主席吳信寶為萊諾·胡德頒發(fā)“主講科學(xué)家”紀(jì)念證書，復(fù)旦大學(xué)校長、中國科學(xué)院院士金力主持講壇并致辭。市政協(xié)科教委、市科技黨委、市科委、市教委、市科協(xié)等單位負(fù)責(zé)人，上海市各高校、中學(xué)師生及科研人員代表出席活動。
人類表型組計劃是生命科學(xué)領(lǐng)域的一項國際大科學(xué)計劃。幾年前，金力、胡德等學(xué)者共同倡議發(fā)起了這一計劃，這對于推動精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)發(fā)展、提高疾病診斷準(zhǔn)確性、推動新藥研發(fā)、解析人類進化歷史具有重要促進作用。
“我所做的一切工作，就是從各個角度、層面研究如何更好地改善人類的生活和生命，讓我們更健康地活下去，從而更好為社會做貢獻(xiàn)。”現(xiàn)已85歲高齡的胡德站在講臺上談起科學(xué)研究，依舊神采奕奕。
見證7次范式變遷 推動人類表型組計劃
講座伊始，胡德以“盲人”和“大象”為喻，提出在生物醫(yī)學(xué)和疾病研究中，如果只以單方面因素進行判斷，那便是“盲人摸象”。“只有采取系統(tǒng)的技術(shù)方法和多模并進的研究策略，我們才能更好地認(rèn)識和理解人類生命系統(tǒng)。”胡德認(rèn)為，要判斷人的健康狀況作出疾病診斷，應(yīng)具有更加整體的視角。
從1970年至今，胡德完整見證了生物學(xué)、醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的七次范式變遷。“這七個階段都涉及到人類的復(fù)雜性，這也形成了我對于21世紀(jì)科學(xué)的看法。”胡德說。
在既往研究中，胡德發(fā)現(xiàn)，人類生命系統(tǒng)和疾病之間是相互聯(lián)結(jié)的。步入21世紀(jì)，他將醫(yī)學(xué)和信息技術(shù)相結(jié)合，提出了“P4醫(yī)學(xué)”的概念。所謂“P4醫(yī)學(xué)”，即以預(yù)測、預(yù)防、個性化和參與性（predictive, preventive, personalized & participatory）為特點的醫(yī)學(xué)。其中，參與性是最具挑戰(zhàn)性的特點，這要求從跨學(xué)科的視角開展研究，鼓勵各個學(xué)科的學(xué)者參與其中。
在胡德看來，血液是研究健康和疾病的窗口之一。如果將器官與血液中的信息轉(zhuǎn)化為生物數(shù)據(jù)，并與人體的健康軌跡聯(lián)系起來，那將對人類健康產(chǎn)生極大的助益。為此，他認(rèn)為推動人類表型組計劃至關(guān)重要。“這可能是一個為期十年以上的、百萬人級的計劃。”胡德說。
胡德介紹，一個人的表型包含身體的各種變化情況，囊括一個人的縱向生命軌跡。而對于全體人類而言，表型集合包括基因組、行為和環(huán)境，是對人類不斷變化的表型的持續(xù)評估，包括血液分析、腸道微生物組、大腦和數(shù)字健康分析、電子健康監(jiān)測信息等等。
基因和環(huán)境的相互作用決定了人體特征，人類全部特征的集合即是表型組。開展人類表型組研究，系統(tǒng)解析表型組與基因組以及不同表型之間的關(guān)聯(lián)，發(fā)現(xiàn)人類健康和疾病等表型特征形成的內(nèi)在規(guī)律和生物標(biāo)志物，已成為當(dāng)前國際學(xué)術(shù)界的共識。
大數(shù)據(jù)時代，人們愈發(fā)希望擁有更好的健康評估，了解自己的健康狀況與生命軌跡。大數(shù)據(jù)的應(yīng)用，能帶來更多機會，使人們更好識別從健康到疾病的轉(zhuǎn)變，盡早介入并優(yōu)化身體機能。
胡德指出，采用基因組和縱向表型分析的數(shù)據(jù)驅(qū)動方法，能有效優(yōu)化個人健康評估，這種方法催生了以人口為基礎(chǔ)的精準(zhǔn)醫(yī)療系統(tǒng)。在一項為期4年、以5000人的數(shù)據(jù)為樣本的研究中，這一系統(tǒng)得到了驗證。在他看來，數(shù)據(jù)驅(qū)動的健康和預(yù)防科學(xué)，是至今為止醫(yī)學(xué)史上最大的范式轉(zhuǎn)變。
以大數(shù)據(jù)為驅(qū)動 促進健康生活與疾病預(yù)防
胡德認(rèn)為，推動人類表型組計劃，對于預(yù)防慢性疾病、明確科學(xué)的健康行為、針對患者進行差異化治療、促進個體的生命健康有著重要作用。
早在2014年，胡德團隊對108位研究者進行了觀察實驗，對基因、蛋白、代謝、腸道菌群等個人健康指標(biāo)數(shù)據(jù)進行采集，并檢測生活習(xí)慣及環(huán)境。結(jié)果表明，基因?qū)τ谌祟愑兄匾绊懀⒉皇侨俊?strong>人們需要根據(jù)自己的基因情況，調(diào)整飲食、運動和營養(yǎng)補充，采取更精準(zhǔn)的疾病預(yù)防方案。
“人們通常認(rèn)為，保持健康需要關(guān)注鍛煉、飲食、睡眠、壓力管理等方面。這還停留在傳統(tǒng)的健康觀念。”胡德指出，人類表型組計劃能夠帶來的，是大數(shù)據(jù)驅(qū)動的科學(xué)健康。它包括對人類基因組和表型組的綜合評估與分析，從而識別個體的營養(yǎng)缺乏并有針對性地進行補充，糾正異常的臨床生化反應(yīng)，并且瞄準(zhǔn)出現(xiàn)癥狀前的健康-疾病轉(zhuǎn)變階段，反向追蹤和改善生理衰老與代謝。這些成果若能與傳統(tǒng)健康觀念進行互補，就可以更好滿足個性化的健康需求，促進個體的生命健康。
談及衰老，胡德表示，表型組與人的年齡確定和壽命延長存在關(guān)聯(lián)。相關(guān)研究的算法應(yīng)用可以確定人體的生物年齡，這是因為生物年齡來源于深層表型，反映健康程度。例如，生病的人在生理上更老，器官明顯老化。因此，減緩衰老過程能夠延長個人的健康壽命，也能延遲和防止慢性疾病的發(fā)作，從而使個人的健康壽命與其理論壽命相等。
近年來，越來越多的人使用BMI（Body Mass Index）指數(shù)來判斷自己的身體健康狀況，這也是目前國際常用的衡量人體胖瘦程度的標(biāo)準(zhǔn)。在胡德看來，傳統(tǒng)的BMI指數(shù)是由身高和體重得出的簡單度量，捕捉復(fù)雜代謝和生理差異的能力有限，有多達(dá)30%的人被錯誤分類。而如果使用表型組學(xué)定義的健康指標(biāo)，以不同方式量化代謝健康，通過數(shù)據(jù)驅(qū)動計算出生物身體質(zhì)量指數(shù)，能有效整合各種分子數(shù)據(jù)，捕獲代謝健康和腸道微生物組結(jié)構(gòu)的異質(zhì)性，更好地對人體健康進行測量。這種新的BMI測量方法，可以對人類生活方式進行更具體多元的干預(yù)，對人們關(guān)心的減肥等問題給予更具體明確的指導(dǎo)。
人類表型組計劃的研究也能更好促進腦健康。“大腦和身體的健康是密切協(xié)調(diào)、相互促進的。”胡德介紹，人的認(rèn)知發(fā)展軌跡在35歲左右達(dá)到頂峰，之后就開始下降。相關(guān)研究成果能使80歲的老人恢復(fù)相當(dāng)于他們在30歲時應(yīng)有的認(rèn)知能力，也能對大腦疾病進行早期檢測。
15年后，可在手機上 快速生成個人健康數(shù)據(jù)
面向未來，人類表型組計劃的下一步是什么？胡德從短期和長期兩個維度進行了闡釋。
從短期來看，應(yīng)當(dāng)使用豐富的數(shù)據(jù)和系統(tǒng)驅(qū)動的方法，以2型糖尿病為起點，針對4種主要慢性疾病開展研究和臨床試驗。同時，有必要探索縱向表型組學(xué)，使用數(shù)字孿生技術(shù)獲得更多數(shù)據(jù)，為個體的生命健康提供更深入的參考信息。
從長期來看，要推動人類表型組大科學(xué)計劃，必須由各國研究者們提出更長遠(yuǎn)的研究方案，充分應(yīng)用超大規(guī)模人工智能引擎，構(gòu)建知識圖譜。胡德認(rèn)為，未來十年，人類表型組計劃可能會見證并推動醫(yī)療質(zhì)量的顯著提高，實現(xiàn)醫(yī)療成本的顯著降低。
對此，胡德提出了三種方法：大數(shù)據(jù)與新的測量技術(shù)、系統(tǒng)生物學(xué)分析數(shù)據(jù)的方法、建模和評估個人復(fù)雜性。他也呼吁建立合作伙伴生態(tài)系統(tǒng)，獲得更多的社會支持。
胡德特別強調(diào)，新技術(shù)帶來了新的認(rèn)知深度，這些新的深度數(shù)據(jù)需要整合應(yīng)用到臨床實踐中。“如果人類表型組計劃能夠持續(xù)進行，那么15年后，每個人的各種健康數(shù)據(jù)將可以通過手機快速生成，并從百萬人級的研究成果中確定適配的藥物。”
當(dāng)前，ChatGPT等超大規(guī)模人工智能引發(fā)全球關(guān)注，對此，胡德認(rèn)為，這些技術(shù)和模型能對患者數(shù)據(jù)進行分析，從而識別個體特定的缺陷，為醫(yī)生提供糾正錯誤的可能性。人工智能也能為醫(yī)生提供許多潛在的決策支持和系統(tǒng)的倫理考慮。然而，數(shù)據(jù)的人群多樣性明顯不足，編寫算法時可能存在偏差。對此，需要對大模型進行更多調(diào)試，對不當(dāng)使用進行監(jiān)管，也要充分考慮醫(yī)護人員和患者的接受程度。而人類表型組計劃未來將應(yīng)使用超大規(guī)模人工智能整合大數(shù)據(jù)與大知識網(wǎng)絡(luò)，超越現(xiàn)有的簡單的大數(shù)據(jù)概念。
胡德強調(diào)，面對現(xiàn)代醫(yī)學(xué)和人類健康問題的挑戰(zhàn)，人類表型組計劃能夠提供解決方案，并節(jié)約巨大成本。這將為所有人帶來數(shù)據(jù)驅(qū)動的健康生活，也將推動醫(yī)療系統(tǒng)由疾病主導(dǎo)轉(zhuǎn)為健康與預(yù)防主導(dǎo)。
要敢于突破人生瓶頸期 在每個轉(zhuǎn)折點華麗轉(zhuǎn)身
萊諾·胡德的一生，似乎總在打破常規(guī)，橫跨多個領(lǐng)域，將物理，化學(xué)，計算機等多種學(xué)科，多種技術(shù)有機地結(jié)合在一起破譯生命密碼。他也由此鼓勵青年學(xué)生，要敢于突破人生的瓶頸期，尋找新的領(lǐng)域并不斷努力，在人生的每個轉(zhuǎn)折點實現(xiàn)華麗轉(zhuǎn)身。
主旨報告結(jié)束后，胡德還與現(xiàn)場觀眾圍繞人類表型組計劃的推進、國際合作、科學(xué)產(chǎn)業(yè)化等話題進行交流互動。
“面對人生的轉(zhuǎn)折點，應(yīng)該如何做好正確的選擇？”面對復(fù)旦大學(xué)人類表型組研究院執(zhí)行院長、上海市政協(xié)委員田梅的提問，胡德答道：無論面臨什么轉(zhuǎn)變，自身特點、愛好和能力的結(jié)合很重要，個人選擇要與解決問題的能力相一致。他也回憶起博士研究時老師的教誨：“要始終走在時代前沿，并努力發(fā)明一種新的技術(shù)或方法。”
自上世紀(jì)九十年代起，胡德單獨或合作創(chuàng)立多家生物技術(shù)公司，這些公司大多關(guān)注基因診斷以及醫(yī)療器械制造方向。對于生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的初創(chuàng)企業(yè)，胡德也給出了他的建議。他認(rèn)為，科學(xué)的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)當(dāng)與和社會發(fā)展的實際需求結(jié)合起來。創(chuàng)業(yè)一定是充滿艱辛的過程，要有遠(yuǎn)大的志向，規(guī)劃好方向并落到實處。同時，創(chuàng)新意味著不能穿新鞋走老路，而要在實踐中證明自己與眾不同，并以樂觀自信的心態(tài)面對各種挑戰(zhàn)。
“中國是一塊創(chuàng)新熱土，相信未來會有更多創(chuàng)新企業(yè)在這塊土地上發(fā)展起來。上海已成為全世界生物醫(yī)學(xué)研發(fā)的中心之一。在人類表型組、基因組等研究方面，中國科學(xué)家已拔得頭籌。”胡德期待未來能開展更多合作，對相關(guān)重要問題開展聯(lián)合攻關(guān)。
還有聽眾向胡德請教：如何能持續(xù)保持健康的生活狀態(tài)？這位年過八旬仍精神矍鑠的老人分享道，自己如今依然每天堅持做100個俯臥撐，也經(jīng)常進行球類運動和跑步。他建議大家多做有氧運動，適當(dāng)進行冥想和放松。“你在跟你自己作斗爭，而不是任何其他人。”
主講人介紹
萊諾·胡德
美國國家科學(xué)院、美國國家工程院、美國國家醫(yī)學(xué)科學(xué)院以及美國藝術(shù)與人文科學(xué)院四院院士，中國科學(xué)院外籍院士，拉斯克獎和美國國家科學(xué)獎?wù)芦@得者，人類表型組計劃聯(lián)合發(fā)起人。1967年至1992年在加州理工學(xué)院擔(dān)任生物學(xué)系系主任，期間開發(fā)了四種測序和合成儀器，為人類基因組計劃的成功繪制和解析鋪平了道路，還破譯了抗體多樣化的許多復(fù)雜機制。目前是Phenome Health的首席執(zhí)行官，西雅圖系統(tǒng)生物學(xué)研究所的聯(lián)合創(chuàng)始人和教授。
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