表型組學(xué)與中醫(yī)藥創(chuàng)新發(fā)展

仝小林 趙林華 張博荀

中醫(yī)藥學(xué)作為中華民族與疾病斗爭(zhēng)的寶貴結(jié)晶，經(jīng)過數(shù)千年的傳承發(fā)展，已形成獨(dú)特的理論體系和思維模式——較之現(xiàn)代醫(yī)學(xué)，更強(qiáng)調(diào)整體觀、個(gè)體化和治未病。時(shí)至今日，中醫(yī)藥學(xué)仍在我國(guó)臨床診療中扮演著重要角色，但其背后的生物學(xué)機(jī)制尚待深入闡釋；面對(duì)臨床難題，中西醫(yī)亦亟待通過取長(zhǎng)補(bǔ)短，來彌補(bǔ)現(xiàn)有診療模式的缺陷。人類表型組學(xué)是生命科學(xué)領(lǐng)域中的新興研究方向，自1996年其概念被首次提出后，發(fā)展突飛猛進(jìn)，為精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)的進(jìn)步提供了堅(jiān)實(shí)支撐。人類表型不僅包含基因表達(dá)修飾、蛋白翻譯合成、物質(zhì)能量代謝等微觀數(shù)據(jù)，更涵蓋發(fā)色膚色、生理狀態(tài)、行為活動(dòng)等多種外在宏觀的生物學(xué)性狀，是基因與環(huán)境相互作用所產(chǎn)生的多維度數(shù)據(jù)集合[1]，對(duì)表型進(jìn)行深入研究，有望從整合視角揭開中醫(yī)藥的神秘“黑箱”，為其創(chuàng)新發(fā)展帶來新方法、提供新思路。同時(shí)，中醫(yī)的理論方法也可為表型組學(xué)在臨床診療中的實(shí)際應(yīng)用提供借鑒和切入點(diǎn)。

中醫(yī)傳統(tǒng)理念與表型組學(xué)研究思路的相通性

整體觀、個(gè)體化和治未病的傳統(tǒng)醫(yī)學(xué)理念深深影響著中醫(yī)對(duì)疾病的認(rèn)知及臨床診療。表型組學(xué)通過對(duì)多維數(shù)據(jù)的整合，既可從宏觀角度分析人體的整體狀態(tài)，又能發(fā)現(xiàn)個(gè)體間的細(xì)微差異，助力疾病的精準(zhǔn)防治。在很大程度上，表型組學(xué)的研究思路與中醫(yī)傳統(tǒng)理念是相互契合的，這也為基于表型組學(xué)的中醫(yī)研究工作的開展奠定了基礎(chǔ)。

整體觀

西方科學(xué)強(qiáng)調(diào)對(duì)個(gè)體的深入研究，而東方哲學(xué)則更看重整體的辯證統(tǒng)一。中醫(yī)學(xué)將人體看成是以五臟為中心，臟腑、經(jīng)絡(luò)、氣血、津液相互協(xié)調(diào)、彼此聯(lián)絡(luò)的整體，?？赏ㄟ^上病下治、外病內(nèi)治、綜合調(diào)理等，取得理想的治療作用。此外，形神合一、人與自然相統(tǒng)一的整體觀念，也已深深根植于中醫(yī)養(yǎng)生保健理論之中，正如《黃帝內(nèi)經(jīng)》所載：“虛邪賊風(fēng)，避之有時(shí)。恬淡虛無，真氣從之，精神內(nèi)守，病安從來?！北硇徒M學(xué)作為后基因組時(shí)代極具發(fā)展前途的研究領(lǐng)域，產(chǎn)生伊始即具備了整體性和系統(tǒng)性元素，并強(qiáng)調(diào)基因與環(huán)境的相互作用。它不僅在微觀層面進(jìn)行精確測(cè)量，更將宏觀表型納入分析，并以基因、轉(zhuǎn)錄、蛋白合成、代謝等為鏈條，描繪出生命變化的動(dòng)態(tài)圖譜，這與中醫(yī)學(xué)強(qiáng)調(diào)整體、恒動(dòng)的醫(yī)學(xué)理念具有極強(qiáng)的相通性。

個(gè)體化

“辨證論治”是中醫(yī)學(xué)的重要臨床思維，“精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)”是表型組學(xué)研究的關(guān)鍵目標(biāo)，兩者均蘊(yùn)含著“個(gè)體化”醫(yī)學(xué)思想。中醫(yī)的“證”是對(duì)機(jī)體在疾病發(fā)展過程中某一階段病理反映的高度概括，較之于“病”，“證”更強(qiáng)調(diào)從就診患者當(dāng)下的實(shí)際情況出發(fā)，故雖為同一疾病，中醫(yī)處方亦常因病變階段、患者狀態(tài)甚至地域不同而有較大差異。現(xiàn)代醫(yī)學(xué)也逐漸認(rèn)識(shí)到“個(gè)體化”對(duì)于治療的重要意義，并基于基因開展了諸多研究，但基因與表型間的關(guān)系錯(cuò)綜復(fù)雜，存在著一因多效（一個(gè)基因控制多個(gè)表型）、多因一效（多個(gè)基因影響一個(gè)表型）、不完全表達(dá)、超表達(dá)等多種可能，加之復(fù)雜的相互作用，致使很多現(xiàn)象難以從基因?qū)用孢M(jìn)行解釋。相比之下，表型組學(xué)對(duì)生物體的宏觀征象給予了更多關(guān)注，并透過現(xiàn)象挖掘本質(zhì)，在宏觀與微觀間構(gòu)建廣泛聯(lián)系，力求抽提群體之共性、揭示個(gè)體之個(gè)性。基于理念上的相通性，中醫(yī)學(xué)與表型組學(xué)或可以宏觀征象為橋梁，開展更深層次的交流與探索。

治未病

中醫(yī)認(rèn)為，真正高明的醫(yī)生應(yīng)“不治已病治未病”，即通過預(yù)防，抑制疾病發(fā)生、阻斷或延緩病情進(jìn)展。當(dāng)今，越來越多的人處于“亞健康”狀態(tài)，但其體檢指標(biāo)常無明顯異常，如何使用客觀指標(biāo)評(píng)價(jià)這一“中間”狀態(tài)？表型組學(xué)研究為我們提供了重要思路。近年來，隨著非編碼RNA、腸道微生態(tài)組學(xué)技術(shù)的發(fā)展與進(jìn)步，科研人員發(fā)現(xiàn)了諸多具有預(yù)測(cè)價(jià)值的疾病標(biāo)志物，如多項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)，患者從肝纖維化或肝硬化，向肝細(xì)胞癌變發(fā)展時(shí)，會(huì)表現(xiàn)出血清N糖組學(xué)生物信號(hào)的變化[2]；在糖尿病前期階段，腸道菌群中丁酸鹽產(chǎn)生菌的豐度也已呈下降趨勢(shì)[3]。這些發(fā)現(xiàn)均為中醫(yī)的“未病”概念提供了數(shù)據(jù)支撐。中醫(yī)認(rèn)為，體質(zhì)偏頗與疾病易感之間存在著緊密的相關(guān)性，運(yùn)用組學(xué)研究方法，也發(fā)現(xiàn)了一系列體質(zhì)背后隱含的基因及代謝密碼，為中醫(yī)調(diào)體質(zhì)、治“未病”的養(yǎng)生提供了科學(xué)依據(jù)。

用表型組學(xué)揭開中醫(yī)藥神秘“黑箱”

千百年來，中醫(yī)藥以其獨(dú)特的醫(yī)學(xué)理念及診療方法在臨床中創(chuàng)造了無數(shù)醫(yī)學(xué)奇跡，但其背后的生物學(xué)機(jī)制尚待深入闡釋。表型組學(xué)是多維數(shù)據(jù)的整合，可更好地揭開中醫(yī)藥神秘“黑箱”，進(jìn)一步闡明中醫(yī)藥多途徑藥理作用及致毒機(jī)制。

藥理機(jī)制

中藥復(fù)方多成分的特點(diǎn)決定了它與人體相互作用的復(fù)雜性，聚焦單一途徑及靶點(diǎn)的傳統(tǒng)分子生物學(xué)的研究模式，常常難以充分闡明其中奧秘，這也成為阻礙中醫(yī)藥科研進(jìn)步及新藥研發(fā)的“卡脖子”難題。近年來，運(yùn)用組學(xué)研究方法的中醫(yī)藥科研成果層出不窮，從一個(gè)全新的視角展示了中醫(yī)藥綜合調(diào)態(tài)的療效優(yōu)勢(shì)。比如基于代謝組學(xué)和蛋白質(zhì)組學(xué)的數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，補(bǔ)血名方“當(dāng)歸補(bǔ)血湯”可通過調(diào)節(jié)胸腺中10種代謝物、41種蛋白表達(dá)以及脾臟中9種代謝物、24種蛋白表達(dá)來恢復(fù)造血功能[4]?！办罨稹泵健包S連解毒湯”可通過調(diào)節(jié)與組氨酸、β-丙氨酸及鞘脂代謝相關(guān)的代謝通路，實(shí)現(xiàn)清熱解毒的治療作用，研究不僅闡明了中藥的療效機(jī)制，更為尋找中醫(yī)特色概念——“上火”的生物標(biāo)志物提供了思路[5]?？傊?，中醫(yī)藥雖屢創(chuàng)醫(yī)學(xué)奇跡，但在機(jī)制層面常處于“黑箱”狀態(tài)，人們對(duì)其療效“知其然，不知其所以然”，表型組學(xué)的整合數(shù)據(jù)可更好地揭示其中的奧秘。

毒理機(jī)制

俗話說，“是藥三分毒”，中醫(yī)歷來就十分關(guān)注有毒藥物的安全使用問題，并總結(jié)出“十八反”“十九畏”等配伍禁忌。近年來，基于組學(xué)的藥物毒理研究，不僅拓展了人們對(duì)藥物致毒相關(guān)表型的認(rèn)知，更使防毒控毒趨于精準(zhǔn)。如運(yùn)用藥物基因組學(xué)的研究發(fā)現(xiàn)，人類白細(xì)胞抗原HLA-B*35：01是何首烏致肝損傷人群的重要基因標(biāo)志物[6]；代謝組學(xué)數(shù)據(jù)更進(jìn)一步提示，何首烏肝損傷易感組與耐受組人群間存在著甘油磷脂、鞘脂、脂肪酸、組氨酸和芳香族氨基酸代謝上的差異性[7]。同時(shí)，組學(xué)研究手段也為中藥的“配伍解毒”理論提供科學(xué)了依據(jù)，如尿液代謝組學(xué)數(shù)據(jù)提示，具有“調(diào)和諸藥”作用的甘草配伍，可通過調(diào)節(jié)戊糖、葡萄糖醛酸轉(zhuǎn)換，淀粉和蔗糖代謝，丙氨酸、天冬氨酸、谷氨酸代謝等通路，有效降低附子的毒性[8]。可見，表型組的相關(guān)方法對(duì)于藥物毒性研究也具有重要意義。

表型組學(xué)是中西醫(yī)匯通融合之橋梁

當(dāng)前，現(xiàn)代醫(yī)學(xué)飛速進(jìn)步，但也在多種疾病的臨床診療中遭遇瓶頸，中西醫(yī)匯通融合已成為醫(yī)學(xué)發(fā)展的必然趨勢(shì)。人類的表型特征是客觀存在的，中、西醫(yī)均可從各自的視角出發(fā)總結(jié)規(guī)律、探索未知，并可以此為橋梁，取長(zhǎng)補(bǔ)短，更全面地理解人體的病理變化、提高臨床診療效果[9]。

表型組學(xué)助力中醫(yī)學(xué)朝精準(zhǔn)化方向邁進(jìn)

中醫(yī)之優(yōu)勢(shì)，在于綜合“調(diào)態(tài)”，但在疾病治療的靶向性、精準(zhǔn)性上卻常遜于現(xiàn)代醫(yī)學(xué)。表型組學(xué)可大規(guī)模提取人類生命信息，并通過復(fù)雜的分析方法，在個(gè)體、器官、組織、細(xì)胞、分子等不同維度，闡明生物學(xué)性狀及其中的變化規(guī)律，不僅可更加全面地描繪中醫(yī)藥的多途徑治療效應(yīng)，揭示人體“態(tài)”的本質(zhì)及“調(diào)態(tài)”的科學(xué)內(nèi)涵，亦可在海量的數(shù)據(jù)中精準(zhǔn)遴選藥物靶點(diǎn)，深化藥物作用機(jī)制、助力中西醫(yī)融合及新藥研發(fā)。中醫(yī)在組方配伍及藥物劑量選擇上具有成熟的理論體系及豐富的臨床經(jīng)驗(yàn)，總結(jié)出諸多“相須、相使”的增效解毒藥物組合及“相惡、相殺”的減效增毒配伍禁忌；以何藥為“君”（方劑中發(fā)揮主要作用的藥物），以何藥為“臣”（方劑中發(fā)揮稍次要作用的藥物）？分別使用多大劑量才能取得最佳效果？表型組學(xué)為我們提供了多層次的評(píng)價(jià)標(biāo)尺，在為揭示配伍科學(xué)性及組方用量精準(zhǔn)化提供研究思路的同時(shí)，也為未來智能化診療提供了潛在數(shù)據(jù)支撐。

中醫(yī)特色視角對(duì)醫(yī)學(xué)創(chuàng)新具有重要借鑒意義

從四診資料的收集整理，到臨證處方的思辨過程，中醫(yī)學(xué)都與現(xiàn)代醫(yī)學(xué)存在著顯著差異，這些特色視角的巨大臨床價(jià)值正逐步通過表型組學(xué)研究得到證實(shí)。在中醫(yī)看來，“辨舌質(zhì)，可訣五藏之虛實(shí)；視舌苔，可察六淫之淺深”，“舌象”是評(píng)估人體狀態(tài)、提供辨證依據(jù)的重要參考。一般而言，舌苔厚膩預(yù)示著體內(nèi)痰濕較重，而中醫(yī)認(rèn)為，痰濕是代謝性疾病及心腦血管疾病發(fā)生發(fā)展的重要危險(xiǎn)因素，代謝組學(xué)及蛋白組學(xué)的數(shù)據(jù)提示，厚膩苔的產(chǎn)生與糖代謝、性激素代謝、半胱氨酸代謝、載脂蛋白存在較大關(guān)聯(lián)，其是否可作為代謝病產(chǎn)生或加重的潛在預(yù)測(cè)因子，融入到現(xiàn)代診療體系之中，值得進(jìn)一步觀察、研究?！白C”是中醫(yī)學(xué)對(duì)當(dāng)前病理階段的高度概括，研究發(fā)現(xiàn)，同一病、不同證的表型組間存在顯著差異，“病證結(jié)合”或可作為個(gè)體化“異病同治”研究的突破口[10]。可以說，表型組研究極大地拓展了具有中醫(yī)特色征象及證候的科學(xué)內(nèi)涵，使其更好地對(duì)接了現(xiàn)代醫(yī)學(xué)體系，對(duì)于醫(yī)學(xué)的創(chuàng)新發(fā)展具有重要借鑒意義。

中醫(yī)表型組學(xué)研究的挑戰(zhàn)

現(xiàn)階段，中醫(yī)藥相關(guān)的表型組學(xué)研究正如火如荼地開展，但需承認(rèn)的是，我們?cè)谌〉孟盗谐晒耐瑫r(shí)，也面臨著諸多挑戰(zhàn)。首先，由于缺乏標(biāo)準(zhǔn)化的中醫(yī)證候評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，關(guān)于“證”本質(zhì)的現(xiàn)代化研究尚停留于探索階段，難以得到學(xué)界公認(rèn)，構(gòu)建科學(xué)、規(guī)范的中醫(yī)證候評(píng)價(jià)體系刻不容緩；其次，很多研究雖運(yùn)用了組學(xué)的技術(shù)手段，但普遍缺乏針對(duì)臨床宏觀表型和實(shí)驗(yàn)室微觀表型間關(guān)系的探討，致使研究成果難以回歸臨床，故亟待從中醫(yī)視角出發(fā)，建立表型組學(xué)科研范式，實(shí)現(xiàn)問題從臨床中來、成果到臨床中用；再者，當(dāng)前的中醫(yī)表型研究仍以某一時(shí)間節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)為主，普遍缺乏對(duì)表型縱向變化的研究與記錄，如隱含在證型演變背后的表型特征等，尚需基于人群隊(duì)列開展長(zhǎng)周期隨訪研究，以構(gòu)建更多具有中醫(yī)特色的表型研究數(shù)據(jù)庫(kù)。

運(yùn)用“態(tài)靶醫(yī)學(xué)”統(tǒng)籌中醫(yī)表型組學(xué)研究

受現(xiàn)代醫(yī)學(xué)影響，當(dāng)前中醫(yī)的診療模式已出現(xiàn)明顯不同，如從全科向?qū)？瓢l(fā)展，由單純的“辨證論治”走向“病證結(jié)合”等。筆者從當(dāng)前時(shí)代背景出發(fā)，創(chuàng)新性地提出“態(tài)靶醫(yī)學(xué)”理論體系，其內(nèi)涵有二：一是“分類—分期—分證”的“病證結(jié)合”模式；二是“宏觀調(diào)態(tài)與微觀打靶相結(jié)合”的“態(tài)靶結(jié)合”模式。該體系不僅可指導(dǎo)中醫(yī)師臨證處方，對(duì)于中醫(yī)表型組學(xué)研究的開展也更具借鑒意義?！皯B(tài)”具有“狀態(tài)、動(dòng)態(tài)、態(tài)勢(shì)”三層含義，較之于“證”，更關(guān)注疾病發(fā)展過程中的規(guī)律演變。

筆者團(tuán)隊(duì)長(zhǎng)期致力于糖尿病的中醫(yī)藥治療，并根據(jù)臨床宏觀表型特征提出糖尿病“郁、熱、虛、損”四大病變階段，但其背后又隱含著多少微觀表型信息？團(tuán)隊(duì)正基于“郁、熱”階段的糖尿病人群，通過多組學(xué)的分析方法開展系列研究?！鞍小保粗兴幍年P(guān)鍵作用點(diǎn)，就臨床而言，以疾病、癥狀、指標(biāo)為靶，可增強(qiáng)治療的針對(duì)性；就機(jī)制研究來說，篩選出藥物所靶向的關(guān)鍵分子，對(duì)于中西醫(yī)融合及新藥研發(fā)亦至關(guān)重要。團(tuán)隊(duì)前期針對(duì)經(jīng)典名方“葛根芩連湯”治療2型糖尿病開展了系列研究：首先，通過臨床隨機(jī)對(duì)照試驗(yàn)，確證了該方在降低血糖、調(diào)節(jié)代謝、改善“濕熱”中的作用，并發(fā)現(xiàn)這種藥理效應(yīng)可能與其顯著提高腸道中Faecalibacterium等丁酸鹽產(chǎn)生菌富集水平有關(guān)。接著，為進(jìn)一步深化機(jī)制探索，團(tuán)隊(duì)在微生物組研究基礎(chǔ)上，增加了菌群代謝組、腸道黏膜轉(zhuǎn)錄組、細(xì)胞因子組研究，進(jìn)一步證實(shí)該方在降低TNF-α、IL-1、IL-6、IL-17等炎癥細(xì)胞因子水平、緩解機(jī)體系統(tǒng)性炎癥的同時(shí)，也可抑制胰島細(xì)胞中炎癥通路基因的表達(dá)，緩解胰島局部炎癥。綜上，從宏觀“態(tài)”和微觀“靶”兩個(gè)層面解析了葛根芩連湯在糖尿病治療中的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，使其療效機(jī)制更加明晰。

總之，“態(tài)靶醫(yī)學(xué)”統(tǒng)籌下的中醫(yī)表型組研究強(qiáng)調(diào)從臨床實(shí)際出發(fā)，通過挖掘宏觀“態(tài)”“靶”背后的微觀表型，建立某病中醫(yī)認(rèn)知體系的客觀依據(jù)，挖掘某方調(diào)態(tài)打靶的科學(xué)內(nèi)涵，并與現(xiàn)代醫(yī)學(xué)取長(zhǎng)補(bǔ)短、互為補(bǔ)充，最終提升中醫(yī)在現(xiàn)代疾病中的診療水平。

結(jié) 語

以“精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)”為目標(biāo)、具有多維數(shù)據(jù)特征的表型組學(xué)研究思路與中醫(yī)學(xué)的“整體觀、個(gè)體化、治未病”理念存在諸多相通之處，表型組學(xué)研究也是闡明中醫(yī)認(rèn)知視角、中藥復(fù)雜作用體系的重要技術(shù)手段。整合表型研究數(shù)據(jù)，對(duì)于中西醫(yī)融合創(chuàng)新、提升中醫(yī)診療的精準(zhǔn)性也具有重要意義，面對(duì)當(dāng)前挑戰(zhàn)，筆者提出以“態(tài)靶醫(yī)學(xué)”統(tǒng)籌中醫(yī)表型組學(xué)研究。相信隨著測(cè)序技術(shù)的發(fā)展、數(shù)據(jù)處理能力的進(jìn)步，以及中醫(yī)標(biāo)準(zhǔn)化水平的提升，表型組學(xué)定能在揭示中醫(yī)科學(xué)內(nèi)涵、助力醫(yī)學(xué)創(chuàng)新發(fā)展中發(fā)揮更大的作用。

[本文相關(guān)工作得到“代謝性疾病中醫(yī)藥多學(xué)科交叉創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)（國(guó)中醫(yī)藥人教發(fā)【2020】6號(hào)）”項(xiàng)目的支持。]

[1]鄧樺， 劉志偉， 陳超. 全球人類表型組專利技術(shù)的發(fā)展與啟示.世界科技研究與發(fā)展， 2019， 41（5）： 464-477.

[2]陳彥豪， 張艷玲. circRNA在腫瘤中的研究進(jìn)展. 現(xiàn)代腫瘤醫(yī)學(xué)， 2022， 30（2）： 346-351.

[3]Wu H， Tremaroli V， Schmidt C， et al. The gut microbiota in prediabetes and diabetes： a population-based cross-sectional study. Cell Metab， 2020， 32（3）： 379-390. e3.

[4]Shi X Q， Zhu Z H， Yue S J， et al. Integration of organ metabolomics and proteomics in exploring the blood enriching mechanism of Danggui Buxue Decoction in hemorrhagic anemia rats. J Ethnopharmacol， 2020， 261： 113000.

[5]Luo K， Zhao H， Bian B， et al. Huanglian Jiedu Decoction in the treatment of the Traditional Chinese Medicine Syndrome“Shanghuo”-an intervention study. Front Pharmacol， 2021， 12： 616318.

[6]Li C， Rao T， Chen X， et al. HLA-B*35：01 allele is a potential biomarker for predicting polygonum multiflorum-induced liver injury in humans. Hepatology， 2019， 70（1）： 346-357.

[7]Zhang L， Niu M， Wei AW， et al. Risk profiling using metabolomic characteristics for susceptible individuals of drug-induced liver injury caused by polygonum multiflorum. Arch Toxicol， 2020， 94（1）： 245-256.

[8]楊波， 董輝， 孫暉， 等. 基于尿液代謝組學(xué)的附子配伍甘草減毒作用研究. 中國(guó)現(xiàn)代中藥， 2019， 21（7）： 895-902.

[9]仝小林， 何莉莎， 趙林華. 助力精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)： 表型組學(xué)與中醫(yī)學(xué)的借鑒與融合. 中國(guó)中西醫(yī)結(jié)合雜志， 2018， 38（3）： 368-370.

[10]Wang P， Chen Z. Traditional Chinese medicine ZHENG and Omics convergence： a systems approach to post-genomics medicine in a global world. OMICS， 2013， 17（9）：451-459.

關(guān)鍵詞：表型組學(xué) 中醫(yī)藥 中西醫(yī)結(jié)合 態(tài)靶醫(yī)學(xué) ■