浦江科學大師講壇開講 解密人類表型組計劃如何實現“治未病”

“通過健康指標上的蛛絲馬跡，對疾病作出預防，可以讓我們活到90歲甚至更長壽。”近日，第三期浦江科學大師講壇在復旦大學開講，美國四院院士、中國科學院外籍院士、拉斯克獎獲得者萊諾·胡德在作題為“人類表型組計劃：驅動醫療系統由疾病導向轉為健康與預防為主導的變革”的主旨演講時如是説。

人類表型組計劃是生命科學領域一項國際大科學計劃。作為計劃的聯合發起人，胡德認為，人類表型組計劃對於解析人類進化史、推動精準醫學發展及新藥研發、提高疾病診斷準確性具有重要意義。同時，這一數據驅動的大科學計劃，也將使個性化的疾病預防和診療方案變得簡單易得，“未來15年內，人們在家裏就可以用手機檢測自己的健康，每個人都將從中受益。”

  第三期浦江科學大師講壇在復旦大學開講，美國四院院士萊諾·胡德作主旨演講。 戚心茹 攝

數據驅動醫學發生革命性範式改變

“消未起之患，治未病之疾”，這是千百年來醫家的共同理想。進入21世紀，人類表型組計劃啟動實施，為疾病的預測預防帶來了新的可能。

所謂表型組，是指生物體從微觀組成到宏觀、從胚胎發育到衰老死亡全過程中所有表型的集合，基因和環境的相互作用共同決定了表型。系統解析表型組與基因組以及不同表型之間的關聯，發現人類健康和疾病等表型特徵形成的內在規律和生物標誌物，已成為當前國際學術界的共識。

“在生物醫學和疾病研究中，如果只以單方面因素進行判斷，對疾病的預測就像‘盲人摸象’，表型組研究的進展和數據科學的發展，使科學家在判斷人的健康狀況時有了更系統的技術方法和數據支撐。”胡德説。

從1970年至今，胡德完整見證了生物學、醫學領域的多次範式變遷。他介紹，20世紀70年代，工程學開始被引入生物學，從而形成工程生物學；20世紀90年代，各國生物學家和基因診斷方面的專家開始參與到人類基因組工程中；進入21世紀，生物學的學科壁壘進一步打破，數學家、工程學家、生理物理學家等聯合起來，系統生物研究範式開始形成；其後，精準健康研究受到關注，他本人提出“P4醫學”概念，即以預測、預防、個性化和參與性為特點的醫學，開啟了更多跨學科研究；2020年至今，人工智能被引入個體大數據分析中，人體健康軌跡的繪製成為健康科學重要發展方向。

“數據驅動的健康和預防科學，是迄今為止醫學史上最重要的範式轉變。”胡德説，採用基因組和縱向表型分析的數據驅動方法，能有效優化個人健康評估，這種方法催生了精準醫療系統，在一項為期4年、以5000人的數據為樣本的研究中，這一系統得到了驗證。

  第三期浦江科學大師講壇在復旦大學開講，美國四院院士萊諾·胡德回答聽眾提問。戚心茹 攝

“未來15年內，人們可在家中用手機檢測自己的健康”

統計顯示，大多數人一生中有20%至30%的時間是處於最佳的健康狀態，“我們的願景是把這個時間延長，讓衰老和疾病得到很大程度上的延遲，而要達成這一目標，就是要儘早發現身體從健康向疾病轉換的早期指徵，並採取干預措施。”胡德説。

“血液是研究健康和疾病的重要窗口。”胡德舉例説，一位女性在體檢中發現患有4期胰腺癌，回溯她的檢測指標，發現她在確診前的兩年時間裏，血液中有5種蛋白質濃度偏高，其中2種被確認為與胰腺癌相關。

這位女性是胡德團隊研究的108個個體樣本之一，僅是基於這些樣本的研究，團隊就發現了不同數據間存在3.5萬種有價值的連接，其中200種與健康和疾病的轉化有關。“試想一下，如果我們研究5000個人，會得到什麼樣的研究結果，至少對於尋找藥物靶點是極其有用的。”

對於人類表型組計劃，國際學術界共識是，其目前仍處於發現期，短期看需要使用多種方法獲得更多數據，為個體生命健康提供更深入的參考信息，長期看應充分應用超大規模人工智能引擎，構建起完備的知識圖譜。

“如果表型組計劃能夠持續進行，未來15年中將産生大量數據，通過人工智能的整合，每個人的各種健康數據都可以用手機快速生成，並從百萬樣本級的研究成果中確定自己適配的藥物。同時，研究者還可以打造百萬個數字孿生模型，預估和模擬疾病發展過程，為藥物研發提供個性化的定制途徑。”胡德説。

  第三期浦江科學大師講壇在復旦大學開講，現場聽眾向美國四院院士萊諾·胡德提問。戚心茹 攝

寄語青年：要敢於突破人生瓶頸期

胡德的一生，似乎總在打破常規，他橫跨多個領域，將物理、化學、計算機等多種學科、多種技術有機結合，共同破譯生命密碼。他也由此鼓勵青年學生，要敢於突破人生的瓶頸期，尋找新的領域並不斷努力。

“面對人生轉折點，應該如何做正確的選擇？”有聽者發問，胡德答道：無論面臨什麼轉變，自身特點、愛好和能力的結合很重要，個人選擇要與解決問題的能力相一致。他回憶起自己年輕時老師的教誨，“要始終走在時代前沿，並努力發明一種新的技術或方法。”

20世紀90年代起，胡德單獨或合作創立多家生物技術公司，這些公司大多關注基因診斷及相關醫療器械製造。胡德認為，科學的産業化應當和社會發展實際需求相結合。同時，創新意味着和別人不一樣，不能穿新鞋走老路，而要在實踐中證明自己與眾不同，以樂觀心態迎接各種挑戰。

“上海已成為全世界生物醫學研發中心之一，在人類表型組、基因組等研究方面，中國科學家已拔得頭籌。”胡德説，中國是一塊創新熱土，會有更多創新企業在這塊土地上發展起來，期待未來能與中國科研機構、中國科學家開展更多聯合攻關。

“浦江科學大師講壇”由上海市政協發起並主管，上海市政協科技和教育委員會、復旦大學、中共上海市科學技術工作委員會、上海市科學技術委員會、上海市科學技術協會共同主辦，世界頂尖科學家協會協辦。