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代谢组学之父Jeremy K. Nicholson教授:代谢表型研究与健康医疗的全新未来

日期:2016年7月29日 15:46

 

表型组学(PHENOME)研究, 是对生物体的体质、生理和行为等特征进行全面描述和测量的工作。过去十多年基因组学的飞速发展使得人类对表型的认识能力进入了分子水平。学术界逐渐认识到, 更加准确、更加系统、更加高效地对表型进行定量, 将成为未来生物体内部机制研究的突破口。国内行业学者非常荣幸的受邀采访了代谢组学之父Jeremy K. Nicholson教授及Rob Plumb博士。 

记者:请问Nicholson您如何评价中国在表型组学研究领域方面的发展?接下来与我国将有那些方面的合作?

Nicholson教授:刚好,我昨天参加了在北京的香山会议,在会上与中国众多科学家就中国目前的人类表型组研究进行了探讨,并且做了以"人类表型研究"为主题的报告。作为一个国际专家,我的主要作用是给中国政府献计献策,在科学和经济层面上对该项目给出专业的意见和指导,与中国的专家一起为项目的成功进行而贡献自己的一份力。

人类表型组研究的非常重要,中国在该领域的研究也是非常深入的,并且启动了最大的人类基因组项目。但是目前研究也只聚焦于生理和部分表型特点。我个人认为,英国国家表型中心所提供的信息刚好与中国的研究不足之处是互补的。英国国家表型中心所能提供的代谢表型相关的数据正是中国人类表型组项目所需要的,所以我觉得下一步的研究将是补足这部分的缺失。

表型组的全面的研究测量还需要包括人类肠道菌群等方面。而这也包括肠道微生物的相关基因组,这样一来,将会是非常庞大的工作量。为了更加深入细致的代谢表型的研究,中国也需要建立类似英国代谢表型中心的机构。而这也是我来中国的一个原因。

英国代谢表型中心服务着六千万人口,但是中国有着将近14亿人口的规模,而这代表着需要一个更加庞大的中心。英国的代谢表型中心建立过程中的标准是非常高的,中国可以参考我们的标准、设计和仪器,这样不仅可以更快的完成建设,同时统一的标准化流程也为将来的全球合作打下来良好的基础。建造之初一致的标准对后期的研究合作有着非常重要的作用,为合作的道路打上了良好的基础,研究人员可以将更多的精力放在研究上,而不会纠结于不同的数据采集研究标准上。

记者:中国目前还没有表型中心,您觉得目前中国的第一个表型中心建在哪里比较好?或者说您觉得哪里的条件比较好?

Nicholson教授:这个问题我无法给出一个非常明确的答案,表型中心的建立涉及到很多的问题。以我对于中国的了解,目前只能说最好的选择不外乎上海或北京,而中国这么大,也可以建立两个。地点的选择,不仅有政治经济的考虑,当然科技人员和技术也是需要考虑的因素。我们看到上海的大学在表型研究、基因的研究系统生物学方面都是非常的强所以我觉得上海是一个非常好的选址。而北京又同样有着极大的优势。我相信你们最终会有一个非常完美的方案。

记者:近年来奥巴马提出的精准医疗非常的火爆,而目前我国的精准医疗也引起了很大的关注,您研究的表型组学方面和精准医疗是什么样的关系?可否举一些例子。

Nicholson教授:这是一个很复杂的问题。不过我很高兴精准医疗引起了中国的关注。由于中国的人口众多,中国的精准医疗的规模也将是非常巨大的,并且需要巨额的资金支持。但是鉴于你们在基因组研究中的表现,我觉得对于中国来说这并不是非常困难的事。

表型组研究在精准医疗中有着非常重要的作用。从医疗角度分析,基因组是不变的,但是代谢特点是变化的。不同的代谢特点,可以找到其对应的结果。但是基因,可以是多种基因对应一个相同的结果。表型组的研究目的就是最终对疾病进行进一步的分类,再针对分类找到针对这个疾病的最优治疗方案。以乳腺癌为例,十多种不同的基因类型需要对应不同的药物进行治疗,冰鞋相同的基因型对应的人对药物也会有不一样的应答,况且目前多数的疾病并没有如此清晰的基因分析。而真正的精准医疗,首先理解药物代谢的特点,然后做表型组分析,根据分析的数据进行下一步治疗的准确方案。以达到更好的治疗结果。

另一个例子可以更好的显示在一个疗法中基因是否应答,并不是非常重要的。两年前的科学杂志上发表了一片人类倡导微生物菌群的文章,主要研究了肠癌的治疗方法与肠道微生物菌群之间的关系。在研究中是通过微生物的基因研究达到对于肠癌的治疗作用。精准医疗的主要目的就是去测量和理解人类的基因、微生物的基因对疾病的影响等。精准医疗是针对整个系统的研究。

记者:刚刚您谈到了肠道微生物菌群,教授也是肠道微生物菌群方面的专家,国外在肠道微生物菌群目前的研究现状是怎样的?

Nicholson教授:首先,毫无疑问,肠道微生物菌群相关的研究将会是21世纪非常重要的一个研究的领域,近期也有很多相关方面的论文。近期,我们的代谢表型中心也在进行自闭症方面的肠道微生物研究。自闭症以前在中国很少听到,但是随着中国人的生活方式越来越西方化,随着肥胖率的发生越来越高,我们看到在中国的城市当中自闭症现在也是越来越常见。倡导微生物菌群会产生一些化合物,这些化合物在一定程度上会对人的神经系统产生影响,从而影响到大脑,目前我们正在这方面进行一些研究。

而目前肠道微生物菌群的研究在减肥方面的研究是很容易引起大部分人的关注的,因为这和很多人息息相关。是否可以通过肠道中的微生物菌群来治疗肥胖,目前还没有确切的结论,但是,这方面的研究是很有前景的。在肠道微生物的某些研究中也是取得了非常惊人的效果的。比如说像密歇根大学的研究人员将健康人的身体的微生物菌群移植到一个濒死的病人的身体当中,使他起死回生。但是很多的研究在道德方面都不是很完善。并且实验的结果也有着非常多的不定因素。一切都是在探索中。其实,现在在美国有关这个方面的研究是有一个暂停令的,除非这个病人已经濒临死亡,否则不允许使用此种方法。所以说像这样的疗法它还有太多的未知数,现在我们要做的就是更多的积累知识来防患于未然。

记者: Nicholson教授,在学术界都尊称您为代谢组学之父,代谢组学概念提出之后,在研究、应用上面都有着很多的变化和发展,您觉得现在的代谢组学是否有一个新的定义或者说一个新的范围?

Nicholson教授:我想说,其实从我最初推这个代谢组学的概念到现在,在定义上面是没有什么特别大的变化的,应该说还是一样的,只是现在人们针对两个词经常会有一些误解,一个是metabonomics,一个是metabolomics。但是我推出的是metabonomics,代谢组学的这个词,最初是针对,一个复杂的生物体,它对于一些外界的因素,也包括基因的一些压力影响因素所做的一些代谢上的反应,所以说它是系统的,针对一个动态过程的研究。而metabolomics这个词应该说没有一个非常精确的定义,刚刚出现到现在,我们看到大概有30多个定义之多,但是它最初是针对和植物相关的一些内部、外部因素的研究。所以说它和metabonomics是不一样的概念。Metabonomics是有关外界的一些压力因素所产生的一些人类的机体或者生物体的系统性的多参数的一个过程的研究,它是一个更加复杂的系统的研究。

记者:今天的“代谢表性研究玉健康和医疗的全新未来”演讲中涉及的未来疾病治疗方面精准医疗的前景有多广阔呢?

Nicholson教授:我觉得可能是"iKnife" 目前针对癌症,最好的治疗方法现在还是外科手术切除。 iKnife是一个有化学活性的工具,能够帮助外科医生更加科学、更加精确的切除肿块,通过分析iKnife切割时产生的烟,直接进行成分分析,可以实时的向外科医生提供信息,帮助他们将癌症进行彻底的切除。这是外科手术中的精准医疗,有着非常广阔的前景。当然,目前这个技术我们正在研发,希望能够尽快的面世应用于人类。(生物谷Bioon.com) 

关于Jeremy K. Nicholson教授

Jeremy K. Nicholson教授是代谢组学领域的先驱和国际顶尖科学家,他于1999年提出了代谢组学(metabonomics)的定义,在Nature等国际一流学术刊物上发表学术论文700多篇,获得皇家化学会金质奖章、国际色谱学会Jubilee银奖等多项奖励,在国际上享有"代谢组学之父"的称号,现任英国帝国理工大学表型研究中心负责人、微课与癌症部主管、消化与肠道健康研究中心主任。其研究领域涉及生物化学、药物、外科和肿瘤科临床医学等,并任Journal of Proteome Research杂志顾问编辑,Biomarkers杂志副主编,以及Molecular Systems Biology等10余家杂志编委。在中国,Nicholson教授先后被中科院大连化物所、上海交通大学、清华大学等聘为客座教授,并多次应邀访华进行学术交流与研讨。 

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