如何健康活到一百岁？“代谢组学之父”：关注基因远远不够

  “想知道如何健康快乐地活到一百岁吗？我的研究就是希望解决这个问题。”

  近日举行的复旦大学第十期“浦江科学大师讲坛”上，英国皇家医学科学院院士、澳大利亚国家表型组中心主任、复旦大学生命科学学院名誉教授杰里米·尼科尔森作题为《表型组医学：在不断变化且不可预测的世界中推进疾病预防与诊断》的演讲。这位被誉为“代谢组学之父”的国际分子表型组领域专家，致力于让医学从“对抗疾病”转向“预见未来”，并使更多医疗技术跨越实验室的高墙。

  

  理解健康与疾病 关注基因远远不够

  2003年，92%的人类基因组成功完成测序，剩下的8%，至今仍在努力。

  然而，人类生活在不断变化的环境中，基因与环境之间的动态交互作用被看作是理解健康与疾病的关键，因此，关注基因远远不够。尼科尔森解释道：“我们的基因与环境，包括吃的食物、呼吸的空气、使用的电子产品、与人体共生的微生物体等，都会产生互动，进而影响到人类的预期寿命。研究这些内容的范畴，就是人类表型组。”

  表型组，是由基因、表观遗传、共生微生物、饮食和环境暴露之间复杂的相互作用而产生的一系列可测量特征，包括个体和群体的物理特征、化学特征和生物特征。表组型学聚焦于这些可测量特征的研究，是继基因组之后生命科学的又一个重点方向。

  “在过去几十年间，人类死亡的方式与因素不断发生改变，这是表组型学重视的问题之一。”尼科尔森用伦敦四百年间的死亡数据对比，来说明环境与人体的互动方式——1632年，伦敦人的主要死因是感染性疾病和儿童疾病，那时分娩死亡率和新生儿死亡率都很高，但现在这种死因已大为减少，而一些新的死亡因素比例开始上升。

  “这些数据表明，环境影响与社会背景也与健康问题密切相关。”尼科尔森不无忧虑地表示，现在英国有50%的儿童不经常运动，大量青少年在16岁前就开始饮酒，这些错误的习惯会提升他们的炎症风险，甚至提高胰岛素抵抗，“但这不是科学家能够轻易解决的问题，还需要社会各方的合作与努力。”

  “全息解码”为破解健康危机提供新视角

  “人类是超有机体，我们的健康密码不仅藏在2万个人类基因中，更存在于100万亿个微生物基因的复杂对话里。”尼科尔森点明表组型学对人类健康与疾病的重要意义。

  

  据了解，每个成年人肠道内有1公斤微生物，其代谢产物可解释8%的体质指数变异，并与糖尿病、自闭症等疾病直接关联。此外，在新冠肺炎长期后遗症患者血液中，炎症因子与脂蛋白紊乱共同构成“代谢风险空间”，提示心血管与神经退行性疾病风险激增。

  上述种种“蝴蝶效应”表明，传统医学模式已难以应对现代健康挑战，表型组医学通过“全息解码”人体与环境的动态交互，正为这些难题提供了全新视角。

  “如果我们能实时读取人体的化学信号，医疗决策将不再依赖经验猜测。”尼科尔森说。

  他介绍，澳大利亚国家表型组中心已开发出低成本、便携式的核磁共振NMR设备，可快速评估心血管风险甚至早期感染迹象，“就像血糖仪普及了糖尿病管理，未来这些工具将让普通人也能掌握自己的健康密码。”

  疾病没有国界 国际合作是破局之路

  面对生命健康领域一系列全球性挑战，国际合作是唯一出路。

  “新冠肺炎疫情教会我们，疾病无国界，而表型组医学的使命是让预防无盲区。”尼科尔森强调科研伦理准则：作为科学家，数据公开与共享是学术使命的核心，但国际合作需以知识产权保护为前提。

  

  2018年，复旦大学牵头实施人类表型组国际大科学计划（一期），这项中国首个聚焦人类表型组的国际大科学工程，由中国科学院院士金力担任首席科学家，联合其团队在内的全球顶尖科研力量，构建了从宏观体征到微观分子水平的全维度表型解析体系。

  “不同国家的科研工作者要建立起连接与共识，在研究方法、实验流程等方面达成一致，就像大家都在做菜，如果用的是同一份菜谱，那么做出来的菜味道是一样的。”尼科尔森这样比喻。

  互动环节，一名学生提问：AI能参与表型组研究各个环节吗？尼科尔森否认说：“AI可以进行大规模群体分析，但如果分析对象是差异化个体，恐怕就力不从心了，这也证明了科学家的不可替代性。”

  在尼科尔森看来，AI是工具，但科学的核心永远是人类对未知的追问。（记者： 吴振东 参与采写：葛近文、杨玉晴）