如何健康快乐活到一百岁？“代谢组学之父”说……

转自：上观新闻

“你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。”

今天（4月1日）上午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·尼科尔森以《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》为题做报告。

作为国际分子表型组领域专家，尼科尔森在系统医学、代谢表型、分子病理学等领域都作出了突出贡献，被誉为“代谢组学之父”。让医学从“对抗疾病”转向“预见未来”，他致力于让先进医疗技术跨越实验室的高墙，成为每个人触手可及的生命盾牌。

上海市政协副主席吴信宝出席讲坛并为尼科尔森颁发“浦江科学大师讲坛”主讲人证书，复旦大学校长、中国科学院院士金力主持讲坛。上海市政协、市科技工作党委、市科委、市教委、市科协、顶科协等单位负责人，上海市中学师生及科研人员代表出席活动。

从基因组到表型组

人类如何研究“延年益寿”

“我们都希望能够活得更长寿、更健康、更快乐，而对于我们中的很多个体来说，科学进步可以显著提升生命质量，这就是我们所说的精准医学。”尼科尔森的演讲从精准医学切入，指出基因组检测工作是目前人类疾病防治的重要工程之一。

现在，科学家已经在基因组测序方面实现了重要进展，2003年，92%的人类基因组就已成功完成测序，但人们仍在为剩下的8%的基因组测序和图谱编制而努力。

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是理解健康与疾病的关键，因此，仅仅关注基因是远远不够的，正是这一局限催生了表型组学的诞生。

衰老表型（假设性代谢轨迹）

“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——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。”他介绍。

所谓表型组，就是由基因、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，人类死亡的方式与比例在不断发生改变，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进行举例，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则开始上升。

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。因此对于时代与社会的关注，也是表组型学的重要话题。

比如现在英国有50%的儿童不经常运动，同时大量青少年在16岁之前就开始饮酒，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。”尼科尔森指出。

先进医疗技术

破解健康危机的“代谢密码”

“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。

每人肠道内1公斤微生物，其代谢产物可解释8%的BMI变异，并与糖尿病、自闭症等疾病直接关联。此外，在COVID-19长期后遗症患者的血液中，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，传统医学模式已经难以应对现代健康挑战，而表型组医学通过“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。”尼科尔森随后向大家展示了其团队所研发的几项先进技术。

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，”他举例道，疫情期间发现的尿液生物标志物，未来或能通过家用检测试纸实现病毒早筛，防患于未然。

从实验室到手术台，该中心研发的i-Knife技术则通过组织蒸发气体分析，能够在0.1秒内区分肿瘤与健康组织，精准率超95%，避免过度切除的悲剧。结合MRI与AI，未来，手术机器人将根据代谢图谱自动避开神经与血管，“像GPS一样引导手术刀”，实现精准穿透。目前，伦敦三家医院已对该技术开展临床试验，患者愈后生存率将得到明显提高。

疾病没有国界

国际合作是破局之路

面对生命健康领域的一系列全球性挑战，尼科尔森认为，国际合作是唯一出路。他在PPT中展示了国际表型组中心网络的蓝图——从上海到珀斯，从多哈到剑桥，科学家们将共享数据、统一标准，构建全球健康预警系统。

“COVID-19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。”他强调。

关于中西医协作互补，尼科尔森指出，中医药承载独特理论体系，是极具价值的预防医学手段，而西医更侧重疾病治疗领域，两者形成显著互补。“针对不同个体如何选择中西医疗法”这一命题亟需深入研究。他同时强调科研伦理准则：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，需通过规模化路径实现成果转化价值。

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，由金力院士担任首席科学家，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建立起连接与共识，在研究方法、实验流程等方面达成一致。好比是大家都在做菜，现在用的是同一份菜谱，保证做出来的菜味道是一样的。”作为国际协作组的共同发起人和理事会成员，尼科尔森这样比喻。

该计划近年来产出一系列突破性成果，显著推进了精准医学发展，既为生命科学领域树立新标杆，又通过跨尺度表型数据库与标准化技术体系的建立，向世界贡献了系统性的健康研究范式。尼科尔森介绍，下一步，团队还要克服样本收集处理的问题，从而实现更深入的国际合作。

互动环节，一名学生提问：AI能参与表型组研究各个环节吗？尼科尔森摇摇头：“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，恐怕就有点力不从心了，这也证明了科学家的不可替代性。”

“现在大家都在说AI，但是AI里面其实有很多不同的技术和算法，不能被混淆在一起使用或讨论。”他举了两个例子，一个是神经网络，一个是随机森林，这两者的表现就很不一样。在尼科尔森看来，AI是工具，但科学的核心是人类对未知的追问。

组稿

校融媒体中心

文字

葛近文杨玉晴

摄影

浦江科学大师讲坛

责编

殷梦昊

编辑

徐沁芃

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