“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?！痹?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·尼科爾森激情開講。

作為國際分子表型組領(lǐng)域?qū)＜?，尼科爾森在系統(tǒng)醫(yī)學(xué)、代謝表型、分子病理學(xué)等領(lǐng)域都作出了突出貢獻，被譽為“代謝組學(xué)之父”。他致力于讓先進醫(yī)療技術(shù)跨越實驗室的高墻，成為每個人觸手可及的生命盾牌，讓醫(yī)學(xué)從“對抗疾病”轉(zhuǎn)向“預(yù)見未來”。

從基因組到表型組

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)?！蹦峥茽柹赋?，基因組檢測工作是目前人類疾病防治的重要工程之一。

2003年，92%的人類基因組就已成功完成測序，目前科學(xué)家們?nèi)栽跒槭Ｏ碌?%的基因組測序和圖譜編制而努力。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。尼科爾森說，“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”。

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。表型組學(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，這是表型組學(xué)重視的問題之一?！?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則開始上升。尼科爾森指出，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)。

比如現(xiàn)在英國有50%的兒童不經(jīng)常運動，同時大量青少年在16歲之前就開始飲酒，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。中國不少城市飲食正在西化，包括麥當(dāng)勞等快餐的流行會導(dǎo)致糖尿病的發(fā)生。在過去幾年中，包括中國在內(nèi)的很多國家糖尿病發(fā)病率都在增加?！暗@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?！?/p>

破解健康危機的“代謝密碼”

“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?！蹦峥茽柹f，每個人的腸道內(nèi)有1公斤微生物，其代謝產(chǎn)物可解釋8%的BMI變異，并與糖尿病、自閉癥等疾病直接關(guān)聯(lián)。此外，在COVID-19長期后遺癥患者的血液中，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)模式已經(jīng)難以應(yīng)對現(xiàn)代健康挑戰(zhàn)，現(xiàn)在科學(xué)界的共識是——生病是整個身體出了問題，而不是某一個器官出了問題。尼克爾森團隊對澳大利亞所有健康人群進行了表型測量，并且與病患的生物標(biāo)志物、代謝標(biāo)記物進行全面對比，更是證實了這一觀點，這也意味著從表型組到轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)，可以更好地預(yù)測、診治疾病，并進行有針對性的藥物研發(fā)。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，讓醫(yī)療決策不再依賴經(jīng)驗猜測。

現(xiàn)在科學(xué)界的共識是——生病是整個身體出了問題，而不是某一個器官出了問題。這也意味著從表型組到轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)，可以更好地預(yù)測、診治疾病，并進行有針對性的藥物研發(fā)。

尼科爾森團隊已經(jīng)為此研發(fā)了好幾項先進技術(shù)。其中，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?！熬拖裱莾x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?！?/p>

面對生命健康領(lǐng)域的一系列全球性挑戰(zhàn)，尼科爾森認為，國際合作是唯一出路。從上海到珀斯，從多哈到劍橋，科學(xué)家們正在共享數(shù)據(jù)、統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，構(gòu)建全球健康預(yù)警系統(tǒng)。

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。

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。作為國際協(xié)作組的共同發(fā)起人和理事會成員，尼科爾森說團隊未來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?！安煌瑖业目蒲泄ぷ髡呓⑵疬B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。”（葛近文、楊玉晴對本文亦有幫助）