主持人：姜晨怡（本报记者）

   嘉  宾：李  梢（清华大学自动化系、医学院教授，清华信息科技国家实验室生物信息学部副主任）

   赵  静（解放军后勤工程学院教授）

   大数据是个被炒烂的概念，但是它确实是个好东西。在信息技术的推动下，对海量数据的处理犹如一把神秘的钥匙，解开了一个个未知谜团。对于中医来说，它的作用机理和确切疗效一直不甚明朗，这成为它走向世界的一大阻碍。现在，一些科学家致力于利用信息技术，构建适合中医的网络和方法，明确其作用机理和确切疗效。最近由中国科协主办、中国药学会和《中国天然药物》编委会承办的中国科协第86期新观点新学说学术沙龙在南京召开。沙龙主题为“网络药理学，中药现代化的新思路新方法”，旨在突破中医药学之间的壁垒，将中医药系统研究模式方法应用于复杂的药物系统与人体之间作用，研究建立将中医药理论体系与现代科学体系交叉融合的新方法与新思路。

   在这里，信息技术是个关键，它不但是一种计算方法，更是一种研究思路的颠覆。是啊，医疗医药行业需要信息技术，正如谷歌已经向疾病宣战，布局基因及健康领域一样，我们还要再等吗？

   中药是一个复杂机制 需要更全面的靶点系统

  科技日报：计算机和信息技术的发展对研究医药科学有怎样的促进？对于中医来说，药理和药效方面并没有西医那么直接，比如什么样的化学物质作用于哪些病灶。那么信息技术对于中医来说，是否能够更好地确定药效等原来并不明确的问题？

   李梢：中医是一个整体，但是它的细节不清楚，所以用还原性的研究方式，和中医整体特色是脱节的，而且试错的方法耗费非常大。现在中医药的科学证据也不是很清楚，但是中医药必须以中医理论指导为特色。在整体的中医和局部的西医之间难道就没有结合点了吗？这是科学界和我们一直在探索的问题，实际上就是在这种背景下出来了网络的概念。

   网络药理学产生的背景，一个是西医西药研究的单靶标、单药物模式。另一个是现在虽然组学技术迅速发展，医学技术迅速增长，但是现在药物研发费用越来越高。

   赵静：中药它有悠久的历史，而且已经证实了对一些复杂的慢性疾病是有作用的，但是就像大家说的它是一个黑箱，到底它的作用机理还是不清楚。

   我们回过头来看一下西药。大家都知道西药是一个单靶点的药，西药治疗疾病通过什么方式呢？因为和疾病相关的蛋白在疾病中上调，过分活跃，西药进入到蛋白相应的机制里面去抑制它，使得这个疾病得到抑制。但是从中药的观点来看，重要的作用就是一个很复杂的机制了。首先一个中药的复方里面有很多的植物、动物、矿物，是由很多种组分组成的。每个组分里面都有很多的小分子，这些小分子进入到人体以后，会进到不同的蛋白结构里面去，这样它发挥作用就具有主要的治疗作用。但是它可能含有毒性，还有副作用，还有次要的副作用。因此它是一个全面的、整体性的、相互配合的一个多成分多靶点的多维的药理学系统。

   构建疾病的中药网络 关注整体疗效

  科技日报：我们知道在不同的学科和应用中，网络有着不同的概念，并且发挥着不同的作用，能否具体解释一下在医药或中医领域，有哪些元素是有用的信息，如何构成网络并分析药效？

   李梢：网络是由生物分子、基因蛋白、代谢等形成一个网络，所以是一个复杂的构建基础。同时网络又是一个复杂的分析技术，我们知道这个网络实际上有一些计算方面的技术，因为现在讲的复杂系统，无论是化学系统，还是生物系统，都是一个概念。而怎么把这个概念形式化，成为一个具体的可操作可运算、可以采用数学、信息等等工具做的事情，就是一个网络。包括现在各种各样的网络、互联网等等。

   在这个背景下兴起的网络药理学，它主要是体现两个转变，一个是从单一的来研究问题，无论是疾病还是药物干预，单一研究它，到系统地来探索疾病、控制疾病的转变。第二是从一个还原性的研究向系统性研究，从一个描述性系统向预测性研究的转变。网络药理学的思维方式与中医整体治疗的特色不谋而合，所以它为中医药的创新发展也提供了一定的条件。

   赵静：想要了解中药的作用机制，我们提出了一个基于网络的中药药理学的研究路线。首先，我们有一个知道它对某种疾病确实有疗效的一个中药方剂，这个方剂在分子上的机制到底是怎么样的？我们从两条线来分析。第一是去了解中药的一些主要的活性成分，可以通过查询一些中药的文献、数据库。第二是我们要去研究这个疾病，中药对这个疾病有效，我们就要去构建这个疾病的相应的网络。通过什么方式构建网络呢？比如查询一些数据库，或者是西药药靶的数据库，去找到和疾病相关的蛋白，然后我们构建疾病的网络。

   这两条路线合起来，我们就会找到这个中药的这些活性的化合物作用在这个疾病的哪些靶点上，就可以把蛋白在网络的作用机理下进行研究。我们第一步是认识中药复方的活性，第二步是靶点网络，第三步是活性的调节，第四是在这些基础下研究作用机理。

   构建预测模型 大数据时代需要研究方式创新

   科技日报：网络的概念在中医的研究中怎么应用？与西医相比是否更加复杂？

   李梢：网络药理学在中医药中怎么应用呢？我举两个简单的例子，一个是中医辨证论治，它的生物基础、生物标志是什么？它具有现代药理的活性成分和作用原理是什么？如何真正的体现中药的特色？当然还有一些关键的问题。这些数据需要很大的一个网络，还需要检验的算法的准确性，来证明你这个网是准确的。

   我们通过一系列探索，表明网络药理学是分子水平和系统层次研究中医药的一种新途径，把整体为特点的中医药和以系统为导向的当今医药研究有

   效地衔接起来，从经验层面走向机制层面。

   赵静：事实上，我们现在也建立了很多中药的数据库，从这些数据库里面，我们可以查到药物组分的主要活性成分。这几年国内的科学家也通过各种实验技术得到了复方里面起作用的主要成分，并且都是得到确认的。这是我们的第一步。

   第二步我们就要找到这个中药所医治的疾病的候选靶点。我们都知道复杂疾病并不是一个基因或者一个蛋白发生异常，而是一群。这些基因或者蛋白，它们之间往往都存在复杂的相互作用，从而构成一个和这个疾病相关的网络。

   我们这个研究思路的第三步，就是找到的这些活性成分的化合物，我们要去识别它，它到底作用在哪些和疾病相关的靶点上呢？可以从实验的层面上做蛋白组学的实验，或者基因芯片的实验。在信息的层面上我们可以做相似性的比对，比如说这个化合物我们不知道它的靶点是什么，但是我们可以对它进行结构比对，在这个数据库里面找到和它结构非常相似的化合物。

  科技日报：在海量的数据中，如何获取有用的信息？这对于中医研究来说，是否对数据分析提出了更高的要求？

   李梢：我们已经进入大数据时代。举个例子，今年诺贝尔奖获得者有两个就是做计算的，这说明研究复杂的数据一定是研究思路的转变。现在科学研究的方法，除了理论方法、实验方法之外，还有就是计算方法。我们感觉计算方法并不仅仅是产生数据以后一点点分析数据。更主要的是从大数据的背景下，怎么从这一大堆里面，有真的有假的，找到真正有用的东西。

   不同的检测方法，不同的测试方法，出来的结果可能都不一样，但实际上它们都是一个复杂的生物系统。由于现在观测手段的限制，就需要通过计算去建立模型。这对信息科学也是一个挑战，你必须有新的点子，出新的计算的方法，把“大象”模型给拼起来。就好像我们只有一点信息，通过计算拼起一个大象以后，首先能够解释以往的数据，同时如何验证拼出来的到底是一个猫还是大象？这就需要有验证的手段，没有验证是不行的。怎么验证呢？第一是算法的问题，有一系列的衡量标准。第二个是用实验方法去验证，现在本身的实验方法也是具有挑战性的。所以这不仅仅是某个实验室来进行数据分析，重要的是在大数据时代研究思维的转变和研究方式的创新。