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青年報·青春上海記者 劉昕璐 通訊員 葛近文 楊玉晴
“你想知道如何健康快樂地活到一百歲嗎？我的研究就是希望解決這個問題。”4月1日上午舉行的復(fù)旦大學(xué)第十期“浦江科學(xué)大師講壇”上，英國皇家醫(yī)學(xué)科學(xué)院院士、澳大利亞國家表型組中心主任、復(fù)旦大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院名譽教授杰里米·尼科爾森以《表型組醫(yī)學(xué)：在不斷變化且不可預(yù)測的世界中推進疾病預(yù)防與診斷》為題做報告。
作為國際分子表型組領(lǐng)域?qū)＜遥峥茽柹蛔u為“代謝組學(xué)之父”。他告訴青年學(xué)子：AI是工具，但科學(xué)的核心是人類對未知的追問。
人類如何研究“延年益壽”
“我們都希望能夠活得更長壽、更健康、更快樂，而對于我們中的很多個體來說，科學(xué)進步可以顯著提升生命質(zhì)量，這就是我們所說的精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)。”尼科爾森的演講從精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)切入，指出基因組檢測工作是目前人類疾病防治的重要工程之一。
現(xiàn)在，科學(xué)家已經(jīng)在基因組測序方面實現(xiàn)了重要進展，2003年，92%的人類基因組就已成功完成測序，但人們?nèi)栽跒槭Ｏ碌?%的基因組測序和圖譜編制而努力。
然而，人類生活在不斷變化的環(huán)境中，基因與環(huán)境之間的動態(tài)交互作用是理解健康與疾病的關(guān)鍵，因此，僅僅關(guān)注基因是遠遠不夠的，正是這一局限催生了表型組學(xué)的誕生。
“我們的基因與環(huán)境——包括吃的食物、呼吸的空氣、使用的電子產(chǎn)品、與人體共生的微生物體——都會產(chǎn)生互動，進而影響到人類的預(yù)期壽命。研究這些內(nèi)容的范疇，就是人類表型組。”他介紹。
所謂表型組，就是由基因、表觀遺傳、共生微生物、飲食和環(huán)境暴露之間復(fù)雜的相互作用而產(chǎn)生的一系列可測量特征，包括個體和群體的物理特征、化學(xué)特征和生物特征。表組型學(xué)聚焦于這些可測量特征的研究，是繼基因組之后生命科學(xué)的又一個重點方向。
“在過去幾十年間，人類死亡的方式與比例在不斷發(fā)生改變，這是表組型學(xué)重視的問題之一。”他提及，數(shù)據(jù)表明，環(huán)境影響與社會背景也與健康問題密切相關(guān)。因此，對于時代與社會的關(guān)注，也是表組型學(xué)的重要話題。
“人類是超有機體，我們的健康密碼，不僅藏在2萬個人類基因中，更存在于100萬億個微生物基因的復(fù)雜對話里。”尼科爾森點明表組型學(xué)對人類健康與疾病的重要意義。種種“蝴蝶效應(yīng)”表明，傳統(tǒng)醫(yī)學(xué)模式已經(jīng)難以應(yīng)對現(xiàn)代健康挑戰(zhàn)，而表型組醫(yī)學(xué)通過“全息解碼”人體與環(huán)境的動態(tài)交互，正為這些難題提供了全新視角。
“如果我們能實時讀取人體的化學(xué)信號，醫(yī)療決策將不再依賴經(jīng)驗猜測。”他說。
國際合作是破局之路
面對生命健康領(lǐng)域的一系列全球性挑戰(zhàn)，尼科爾森認(rèn)為，國際合作是唯一出路。他在PPT中展示了國際表型組中心網(wǎng)絡(luò)的藍圖——從上海到珀斯，從多哈到劍橋，科學(xué)家們將共享數(shù)據(jù)、統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，構(gòu)建全球健康預(yù)警系統(tǒng)。
“疾病無國界，而表型組醫(yī)學(xué)的使命是讓預(yù)防無盲區(qū)。”他強調(diào)。關(guān)于中西醫(yī)協(xié)作互補，尼科爾森指出，中醫(yī)藥承載獨特理論體系，是極具價值的預(yù)防醫(yī)學(xué)手段，而西醫(yī)更側(cè)重疾病治療領(lǐng)域，兩者形成顯著互補。“針對不同個體如何選擇中西醫(yī)療法”這一命題亟須深入研究。他同時強調(diào)，科研倫理準(zhǔn)則：作為科學(xué)家，數(shù)據(jù)公開與共享是學(xué)術(shù)使命的核心，但國際合作需以知識產(chǎn)權(quán)保護為前提，需通過規(guī)模化路徑實現(xiàn)成果轉(zhuǎn)化價值。
2018年，復(fù)旦大學(xué)牽頭實施人類表型組國際大科學(xué)計劃（一期），這項中國首個聚焦人類表型組的國際大科學(xué)工程，由金力院士擔(dān)任首席科學(xué)家，聯(lián)合其團隊在內(nèi)的全球頂尖科研力量，構(gòu)建了從宏觀體征到微觀分子水平的全維度表型解析體系。
“不同國家的科研工作者建立起連接與共識，在研究方法、實驗流程等方面達成一致。好比是大家都在做菜，現(xiàn)在用的是同一份菜譜，保證做出來的菜味道是一樣的。”作為國際協(xié)作組的共同發(fā)起人和理事會成員，尼科爾森這樣比喻。
該計劃近年來產(chǎn)出一系列突破性成果，顯著推進了精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)發(fā)展，既為生命科學(xué)領(lǐng)域樹立新標(biāo)桿，又通過跨尺度表型數(shù)據(jù)庫與標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)體系的建立，向世界貢獻了系統(tǒng)性的健康研究范式。尼科爾森介紹，下一步，團隊還要克服樣本收集處理的問題，從而實現(xiàn)更深入的國際合作。
互動環(huán)節(jié)，一名學(xué)生提問：AI能參與表型組研究各個環(huán)節(jié)嗎？尼科爾森搖搖頭：“AI可以進行大規(guī)模群體分析，但如果分析對象是差異化個體，恐怕就有點力不從心了，這也證明了科學(xué)家的不可替代性。”在尼科爾森看來，AI是工具，但科學(xué)的核心是人類對未知的追問。
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