“代谢组学之父”：解密健康长寿为何更依赖表型组学

在过去几十年间，人类死亡的方式与比例在不断发生改变，如何健康快乐地活到一百岁？这也是尼科尔森希望解决的问题。

4月1日在复旦大学举行的第十期“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。

主办方供图

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”。

他解释，如今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，也是表型组学的重要话题。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。

“我们都希望能够活得更长寿、更健康、更快乐，而对很多个体来说，科学进步可以显著提升生命质量，这就是精准医学。”

关于精准医学，20世纪90年代开展的人类基因组计划，曾被称为生命科学的“登月计划”。全球数十个国家数百亿美元的巨额投入，催生了基因诊断、基因治疗、靶向药物等我们今天耳熟能详的先进生物医学手段。

但基因组研究也有很大的局限性。特别是基因组无法解释所有的致病原因。而表型组医学通过“全息解码”人体与环境的动态交互，正为这些难题提供全新视角。

所谓表型组，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。表型组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。

“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。” 尼科尔森介绍，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。

而从全球范围来看，中国开始率先布局人类表型组大科学计划。

2015~2016年，科技部国家科技基础性工作专项和上海市科委基础重大专项相继立项人类表型组相关研究项目。“国际人类表型组”也被正式列入上海建设全球科创中心需布局的重大科学基础工程。

2018年3月，上海市首批市级科技重大专项“国际人类表型组计划（一期）”正式启动，由复旦大学校长、中国科学院院士金力金力担任首席专家，这也是中国首个聚焦人类表型组的国际大科学工程。

作为人类表型组国际大科学计划（一期）国际协作组的共同发起人和理事会成员，尼科尔森特别提到了国际合作的重要性，“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。”

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。

“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。”尼科尔森这样比喻。

金叶子/摄

在演讲结束后的采访环节，尼科尔森对第一财经在内的媒体提到了他们关于AI的进展。

“我们的研究也正在布局AI模型，对于这些模型来说，未来肯定包括相互补充的研究，因为只有通过AI模型把它们整合起来，更多有用的结果才能够被发掘出来。”

因此他们也花了很多精力去搭建全球数据共享的平台，来推动国际合作。尼科尔森介绍，下一步，团队还要克服样本收集处理的问题，实现更深入的国际合作。“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。”

他补充道，AI涉及很多不同的技术和算法，不能被混淆在一起使用或讨论。比如说“神经网络”和“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。