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寻找中医药研究新的切入点——访清华大学生物信息学研究所副教授李梢博士
http://www.100md.com 2006年10月18日 《中国中医药报》 第2619期
     不同学科的交接面是新知识增长点的密集处。将中医药学和系统生物学、生物信息学等多学科相结合,进行大跨度的交叉学科研究,对于建立融合多学科的中医药现代研究方法学,从而推动中医药现代化具有重要意义。这是清华大学生物信息学研究所副教授李梢博士的深刻体会。

    探索符合中医特色,与当今科学前沿协调发展的中医药现代研究方法

    出身于新安医学世家的李梢从小就对中医药有一种特殊的感情。在读书、随诊、研究这些年里,他在王永炎院士、李衍达院士等导师的支持下,始终思索、实践与协作攻关一个问题:将系统生物学、生物信息学等交叉学科切入中医药研究,从而形成一套既符合中医特色,又与医学生命科学前沿协调发展的中医药现代研究方法,并在方法论意义形成还原论、系统论的整合。

    李梢介绍,中医药现代化研究在当前面临的一个关键问题是,中医药整体观、辨证论治、方剂综合干预等优势和特色没有得到充分发挥和显现,尚未融入生命科学、医学发展的主流,因此也缺少了来自国际各学科领域的“养料”。其根本原因之一是没有可以利用的科学方法来展示、诠释中医药的基本原理和概念。因此,结合当代科技进展,建立符合中医药特色的科学方法学体系,不仅是科学评价中医药的优势和特色,促进中医药应用推广的需要,同时,也是构建中医药学术发展体系、保障中医药健康持续发展的重要环节。
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    被认为“21世纪医学和生物学核心驱动力”的系统生物学,是以多学科交叉、计算与实验互动为特点的一门学科。该学科强调基因、蛋白、分子间的相互关系,以及从基因到细胞、组织、个体等各个层次的整合;强调基因组学、蛋白质组学等生物信息、信息通路以及信息网络的复杂相互作用研究;强调不同组成部分、不同层次间相互作用而“涌现”的系统整体特性。该学科以恰当的模型为其指归,模型预测与实验验证相结合,探寻生命现象的奥秘以及生物系统的内在规律,并为生理系统的维护、疾病的系统干预提供途径。

    构建一个联系还原与系统,衔接继承与创新的重要平台

    中医药是我国在医学、生命科学中具有独特地位的重要发展领域。与现代医学相比,中医药诊疗体系具有整体观、辨证论治、复方干预等鲜明特色,这既是以往沿用单纯还原分析方法进行中医药现代研究的瓶颈,又是中医学与信息科学以及系统生物学、生物信息学等前沿科技沟通的基础。联系还原与系统最重要的平台技术之一的生物信息学,不仅能够分析从基因到表型的多层次海量数据,同时更适于综合多种生物分子及其相互作用,以获得生命中的规律性认识,促使生命科学和医学研究从还原论向系统论转变。
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    李梢分析,首先,各种组学数据和生命科学、医学、中医学文献大量积累,使中医药现代研究要获取中医药本身和国际医学生命科学领域的海量数据。各类数据信息只有经过计算与整合,才能形成整体性、系统性、规律性的认识。因此,有效地发掘中医古今文献信息和研究数据,充分利用国际生命科学、医学领域的数据,在此基础上发展计算与实验相结合的中医药现代研究方法,可望在中医药现代研究中,构建联系还原与系统、衔接继承与创新的重要平台。

    其次,中医药以复杂的生命系统为对象,探寻其中的奥秘仅有实验的手段是不够的,即使进行“组学”试验,也仅仅观察到相关变量的一个很小的子集,其他绝大部分变量仍然处于隐藏的状态。单纯的实验研究,尤其是各个层面、各个环节孤立起来的研究,往往难以返归整体。为此,必须首先在充分获得生命系统中各类数据信息的前提下,针对特定的中医药问题,建立“计算模型”,通过计算模型形成进一步的、可供实验观察与验证的假设,并发展指标筛选与设计、分析与预测、综合与系统评价的有效手段,形成计算与实验的交融。这种研究思路对于中医药特色内涵的研究更具合理性,也将形成中医药现代研究方法的革新。
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    他举例说,研究中医药的策略时,首先应充分利用国内外生命科学、医学、中医药的各类数据信息,把所要研究的“大象”计算出来,然后从其组织、复杂行为等方面,进行中医整体观、证的整体规律以及个体化的探讨,并从如何驾驭这头“大象”的角度,研究方剂整合调节的机理。

    开展中医药交叉学科的现代研究,揭示中医药的作用机理与科学内涵

    交叉学科研究没有多少可供因循借鉴的先例。李梢引用蔡元培先生的话说:“研究也者,非徒输入欧化,而必于欧化之中,为更进之发明;非徒保存国粹,而必以科学方法,揭国粹之真相。”李梢体会,以信息、系统的观点切入中医药研究,构建中医药生物信息学有关理论、模式与技术方法,有助于深入发掘中医药诊疗体系的科学内涵,探索生命现象与复杂性疾病的机理,并逐步深化中医药现代研究体系,促使中医药学与生命科学有关学科的综合发展将成为可能。

    清华大学生物信息学研究所的生物信息学教育部重点实验室是我国第一个生物信息学重点实验室,也是国内较早开展“生物信息学与中医药现代化”的研究机构。该实验室近期研究的重点方向之一就是中医药生物信息学。负责此项研究的李梢博士是国内率先进行中医药生物信息学研究的专家之一。如今,他们已初步建立了“中医药生物信息学”的若干理论、方法与技术,尝试在研究策略上由“实体→功能”转向“关系→功能”,致力于构建“信息整合→计算建模→产生假设→观测验证”的中医药现代研究方法,并针对中医整体观、寒热证候、方剂配伍等中医特色内涵,从四诊、理化及生物学多层次信息的有效组合、动态变化、相互作用、调控网络、整体与系统等角度,在中医药复杂性、中医整体观、证候机理研究、中药药效系统评价等关键领域进行了一些案例研究。其代表性成果包括证候相关生物网络的构建与分析、中医复杂性及多层次信息整合分析、中药作用机理与药效系统评价研究等。研究表明,该方向的研究策略与方法是可行的,有助于开辟“从还原到系统”的中医药特色研究方法,并对中医药的特色内涵予以新的理解和发展。
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    他说,以系统生物学为标志的当代多学科的新兴,对于中医药现代研究既是重大的机遇,又是严峻的挑战。在现代科技背景下使用交叉学科,探索传统中医药学的去从,不仅是一个重要的学术命题,更可以说是一种责任。虽然这项研究正在起步,但他相信,交叉学科在中医药研究中正发挥着越来越重要的作用。

    人物链接

    李梢,清华大学自动化系生物信息学研究所副教授,清华信息科学与技术国家实验室(筹)生物信息研究部副主任,开辟了中医药生物信息学、系统生物学与中医药现代化研究方向。主持国家自然科学基金和重点项目、教育部科技重点项目、高校优秀博士论文专项基金等课题,参与研究973、国家“十五”重大科技专项等多项课题。2004年任“国际生物信息与中医药学术大会”副主席。研究成果在国内外杂志发表论文50余篇,SCI收录10篇;出版医学专著3部。曾获国家科学技术进步二等奖、全国百篇优秀博士论文、清华大学优秀博士后奖以及省部级科学技术奖4项。, 百拇医药(周颖)