“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。”
近日舉行的復(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·尼科爾森作題為《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》的演講。這位被譽為“代謝組學(xué)之父”的國際分子表型組領(lǐng)域?qū)＜遥铝τ谧屷t(yī)學(xué)從“對抗疾病”轉(zhuǎn)向“預(yù)見未來”，并使更多醫(yī)療技術(shù)跨越實驗室的高墻。
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理解健康與疾病 關(guān)注基因遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠
2003年，92%的人類基因組成功完成測序，剩下的8%，至今仍在努力。
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)交互作用被看作是理解健康與疾病的關(guān)鍵，因此，關(guān)注基因遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。尼科爾森解釋道：“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等，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。”
表型組，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，人類死亡的方式與因素不斷發(fā)生改變，這是表組型學(xué)重視的問題之一。”尼科爾森用倫敦四百年間的死亡數(shù)據(jù)對比，來說明環(huán)境與人體的互動方式——1632年，倫敦人的主要死因是感染性疾病和兒童疾病，那時分娩死亡率和新生兒死亡率都很高，但現(xiàn)在這種死因已大為減少，而一些新的死亡因素比例開始上升。
“這些數(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)。”尼科爾森不無憂慮地表示，現(xiàn)在英國有50%的兒童不經(jīng)常運動，大量青少年在16歲前就開始飲酒，這些錯誤的習(xí)慣會提升他們的炎癥風(fēng)險，甚至提高胰島素抵抗，“但這不是科學(xué)家能夠輕易解決的問題，還需要社會各方的合作與努力。”
“全息解碼”為破解健康危機提供新視角
“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。
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據(jù)了解，每個成年人腸道內(nèi)有1公斤微生物，其代謝產(chǎn)物可解釋8%的體質(zhì)指數(shù)變異，并與糖尿病、自閉癥等疾病直接關(guān)聯(lián)。此外，在新冠肺炎長期后遺癥患者血液中，炎癥因子與脂蛋白紊亂共同構(gòu)成“代謝風(fēng)險空間”，提示心血管與神經(jīng)退行性疾病風(fēng)險激增。
上述種種“蝴蝶效應(yīng)”表明，傳統(tǒng)醫(yī)學(xué)模式已難以應(yīng)對現(xiàn)代健康挑戰(zhàn)，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。”尼科爾森說。
他介紹，澳大利亞國家表型組中心已開發(fā)出低成本、便攜式的核磁共振NMR設(shè)備，可快速評估心血管風(fēng)險甚至早期感染跡象，“就像血糖儀普及了糖尿病管理，未來這些工具將讓普通人也能掌握自己的健康密碼。”
疾病沒有國界 國際合作是破局之路
面對生命健康領(lǐng)域一系列全球性挑戰(zhàn)，國際合作是唯一出路。
“新冠肺炎疫情教會我們，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)。”尼科爾森強調(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。
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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，由中國科學(xué)院院士金力擔(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要建立起連接與共識，在研究方法、實驗流程等方面達(dá)成一致，就像大家都在做菜，如果用的是同一份菜譜，那么做出來的菜味道是一樣的。”尼科爾森這樣比喻。
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？尼科爾森否認(rèn)說：“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)的核心永遠(yuǎn)是人類對未知的追問。（記者： 吳振東 參與采寫：葛近文、楊玉晴）
（責(zé)任編輯 史依靈）
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