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[转载]来自熊江辉科学网博客——能力计算:一种中医、西医融合的理论与计算框架

已有 279 次阅读 2022-5-19 14:20 |系统分类:科研笔记|文章来源:转载

能力计算:一种中医、西医融合的理论与计算框架

已有 503 次阅读 2022-3-17 15:31 |个人分类:用现代科学解读中医药学原理|系统分类:科研笔记

能力计算:一种中医、西医融合的理论与计算框架 

熊江辉 

摘要 以能力(capability)计算为核心,可以把具有由下而上归纳法特点的现代医学、与擅长由上而下演绎法特点的中医有机结合。生命体具有结构(structure)、功能(function)、能力(capability)本质属性,医学干预与药物治疗的靶标本质上是能力(capability)。本文提出了一个通用的能力计算的方法论,并通过计算生物学实验,证明中医可计算,中医概念可计算映射到基因网络,中医藏象理论,即心肝脾肺肾概念,本质上是一组5维度的能力标注体系。利用中医肾概念定义的能力,实现了阿尔兹海默症的风险预测。我们也讨论和展望了基于能力计算框架,在中西医概念相互映射、计算融合方面存在的巨大的创新机遇。 

Abstract

Here we propose a computational framework to integrate modern medicine with Traditional Chinese Medicine based on capability. Capability is a new concept we proposed, as a novel essential attributes of life similar to structure, function concept of living organisms. The target of medical intervention and drug treatment is capability in essence. This paper puts forward a general methodology of capability calculation, and through computational biology experiments, it is proved that the concept of Traditional Chinese Medicine can be calculated and mapped to gene network, and the 5-Organs theory of Traditional Chinese Medicine, that is, the concept of heart, liver, spleen, lung and kidney, is essentially a group of 5-Dimensional capability labeling system. Using the capability calculation defined by the concept of Shen4 in Traditional Chinese Medicine, we can predict the risk of Alzheimer's diseaseFinally, we look forward to the great innovation opportunities in the mutual mapping and computing integration of Chinese and Western medical concepts based on the capability computing framework.

作者简介:熊江辉,原航天医学基础与应用国家重点实验室副主任、航天员健康维护理论与技术方向PI,现深度甲基实验室(deepome.com)创始人。主要从事表观遗传学、计算药理学研究。欢迎学术交流与合作,联系方式:xiongjh77 AT 163.com

 

用现代科学解读中医药学原理,是推动传统中医药和现代科学相结合、相促进的重要路径。中医药、现代科学理论体系各异,如能够实现二者的映射融合,融合的层次越接近基础理论、基础框架,越能孵化创新成果与产业机遇。

中医的特点是归纳法演绎法的完整运用,中医辨证本质上是通过症状归纳提炼为的特征,从而利用演绎法遣方用药。演绎法的特点是其保真性。在处理新发传染病特别是病毒变异所引发疾病时,并不需要等对新病原体的详尽测量即可随症状的变化而应对。西医的特点是其控制不确定性的能力。通过各种测量手段,可以对诊断、疗效进行质量控制和标准化。

随着现代生命科学的进展,现代生物医学逐步在从现象观察到抽象提炼上取得新的进展。一方面,系统生物学、网络药理学研究使得人们认识到基因网络的特征性变化是疾病、药物作用的本质特征,制药工业也在探讨从靶向分子向靶向信号通路的思路扩展。另一方面,科学家试图从宏观整体角度把握健康和疾病的本质属性,一系列健康与衰老、疾病的hallmarks(本质特征,或共性特征)的提出是其典型代表。

2020年,笔者提出能力即靶标的观点。认为应在生命体的结构(structure)、功能(function)之外,提出单独的能力(capability)概念。疾病干预、药物治疗靶标本质上是靶向生物体的能力。

综合近年的文献调研、数据挖掘、衰老时钟方面的产业化探索,笔者认为,中医是可计算的,中医的概念体系可以计算映射到基因网络,而中医藏象理论中的心肝脾肺肾概念可视为5维度的能力体系。中医5维度能力体系应该是中医药的本质特征,因为中医证型、中药药性功能注释,均是以心肝脾肺肾为语言要素,来描述其疾病机理与干预靶标。

本文试图给出能力(capability)概念的理论考虑、能力计算的通用方法论、中医能力体系的计算验证等。

能力(capability)理论

    随着现代细胞、分子生物学的发展,科学家尝试从整体角度、从系统的高阶属性上了解生命体的本质特征,寻求疾病治疗的新思路。

1.1 Hallmarks(共性特征)理论体系

几大Hallmarks(共性特征)的提出与广泛传播是现代生物医学试图从整体角度、从系统的高阶属性上进行探索的典型代表。

早在2000年,Hanahan教授和麻省理工学院Robert A. Weinberg教授共同在著名的《Cell》杂志上发表了综述《Hallmarks of Cancer》(癌症的共性特征)。文章问世后,很快成为领域内的经典,是《Cell》历史上被引用次数最多的综述之一说明这个理论体系对癌症领域研究具有重要指导或参考作用。该理论总结了癌症的6标志性特征分别是:自给自足的生长信号(self-sufficiency in growth signals对生长抑制信号不敏感(insensitivity to anti-growth signals)、逃避凋亡(evading apoptosis无限复制的潜力(limitless replicative potential持续的血管生成(sustained angiogenesis组织浸润和转移(tissue invasion & metastasis2011年,作者又提出了第二版hallmarks of cancer在原有6个特征的基础上增加了4个特征,分别是:细胞能量代谢的失控(deregulating cellular energetics),逃避免疫清除(avoiding immune destruction),肿瘤促炎症作用(tumor-promoting inflammation),基因组不稳定性和突变(genome instability and mutation2022年的第三版,则在既往10个特征的基础上,再一次增加了4个特征,分别是:解锁表型可塑性(Unlocking phenotypic plasticity)、衰老细胞(Senescent cells)、非突变表观遗传重编程(non-mutational epigenetic reprogramming)、多态微生物组(Polymorphic microbiomes)。至此,癌症被归纳为有14个共性特征[1-3]

2013年,Cell杂志发表题为《Hallmarks of Aging的综述论文,系统归纳了衰老的本质特征[4]这九项特征为:基因组失稳(genomic instability)、端粒损耗(telomere attrition)、表观遗传学改变(epigenetic alterations)、蛋白质稳态丧失(loss of proteostasis)、营养素感应失调(deregulated nutrient sensing)、线粒体功能障碍(mitochondrial dysfunction)、细胞衰老(cellular senescence)、干细胞耗竭(stem cell exhaustion)和胞间通讯改变(altered intercellular communication

2021年,Cell杂志发表题为《Hallmarks of Health的综述论文,从细胞分子生物学的角度,归纳了健康的本质特征[5]。作者将健康定义为能维持机体组织和生理机能的动态稳定状态。归纳健康的共性特征为三大版块的八个方面:一是空间区隔稳定性(屏障完整与局部扰动的遏制)、二是维持体内平衡(回收和周转、通路的完整性、节律性调控)、三是对压力的反应(稳态复原能力、激效反应管理、修复和再生)。

总体来看,上述Hallmarks的总结是一种由下而上(bottom-up)的归纳,并非基于一个逻辑基点的演绎,有越总结越多的趋势,且主要局限于反映细胞分子水平的特征。

1.2 什么是能力(capability)概念?

  逻辑基点:追求在时间上的连续性,即可持续性,是生命体的本质特性。

  定义:能力(Capability),定义为生物系统适应环境的一系列能力的集合,是实现个体和物种的可持续性的手段也是生物体的本质属性

结构与功能,是生命科学研究中的两个基本概念。这里笔者把功能定义为对应具体结构体的功能属性,而能力概念,则是指跨结构体的功能集合,其本质属性是对未来环境变化的适应能力,以实现其可持续性。

现代生物学与医学研究,聚焦结构及其功能的关系研究,因此其关于疾病的研究视角、药物研发的目标大都是瞄准结构的分析,例如,基因变异的分析、基因转录的变化,都是结构方面的研究。笔者认为,中医的理论体系中,关于疾病的本质特征的判断,则是基于人的能力。对疾病治疗的靶标,也往往是人的能力。

既然能力本体是生命体的本质属性,它具有哪些基本特征呢?

(1)能力的可持续性。生命体生存过程,也就是一个其对能力进行测试、优化的过程,在进化上有益的能力变化,可以通过DNA编码、储存也可以通过表观遗传学机制,通过DNA甲基化等信息进行传递。因此,遗传物质和表观遗传信息,是能力的信息储存载体。

(2)能力是动态的。由于未来面临的环境具有不确定性,在进化与自然选择情况下,生命体的能力集合,包括适应当前环境,也包括适应未来环境的能力。随着环境的变化,能力集合是动态可变的。

(3)能力是路径依赖的。能力与种群的进化路径、个体的发育环境暴露史有关。适应某种路径的能力,如果突然换另一个环境,可能适应力下降。

 

在结构(structure)与功能(function)研究之外,把能力(capability)研究单独提出来,有如下考虑:首先,从基因网络的角度来看,结构、功能研究往往涉及网络的局部(local)属性,能力则往往涉及网络的全局(global)属性、高阶(high level)属性,需要单独予以关注与研究。其次,能力是可计算的,从能力的角度,可以建立由上而下(top-down)的能力体系,在不同尺度上定义和计算能力特征,方便我们在不同尺度、精度上把握个体的健康特征。

1.3 能力(capability)即药物靶标

疾病治疗的靶标,除了靶向结构体,更应着重靶向能力。这是因为能力的变化具有收敛性,在时间维度上连续性较高,可变性小。而结构体的变化具有发散性,可变性很高。例如,药物可以靶向癌细胞突变,但是癌细胞群体在选择压力下发展出新的突变,则药物失效。

进一步而言,药物治疗策略的制定,应充分考虑生命体、药物、时间这三个变量所形成的新系统。许多当前的药物是只靶向当前结构体,没有靶向未来的结构体。药物进入人体,就开始了一个药物与人体的协同演化过程,药物对人体而言,是一个新的环境刺激,人体内各个细胞组织系统会按照其自有的逻辑处理药物的刺激,通过结构、功能重塑而适应药物这个环境刺激。靶向单一结构体的单一结构单元,例如基因突变,其效率是较低的,因为结构体会通过重塑对抗外来刺激(药物)。

疾病治疗的靶向能力,应该具有选择性特异性。这是由于生命体在结构和功能重塑中要消耗资源,而资源是有限的。同时,如果靶向的能力集合过大,生命体将减少稳健性。

能力(capability)的可计算性

是否存在在不同尺度上定义能力(capability),并进行能力计算的通用方法?基于近年来DNA甲基化生物标志物、DNA甲基化衰老时钟的研究,笔者提出一个在各个尺度上定义和计算能力capability的通用方法思路。

2.1 能力计算的基石-DNA甲基化衰老时钟

通常提到的年龄概念可以分成两种:(1)时间年龄(Chronological Age),也就是从出生到现在的时间总和;(2)生物学年龄,受基因、生活方式、行为、环境和其他因素的影响。生物学年龄是衡量真实年龄的重要指标,也是具有生物学相关性的重要特征之一,因为它与死亡率和健康状况密切相关,有时候也用生理年龄代称生物学年龄。通常认为时间年龄并不能非常准确地是预测死亡限期,或者说不能预测在世的时间。生理年龄是个更准确的预测指标,生理年龄是将身体中细胞的退化速度与普通人群相比的衡量指标。每个人的遗传基因以及生活方式(如饮食、运动、体重、压力和吸烟或饮酒等习惯)不一样,生理年龄与时间年龄的差异可达30年。

生理年龄是真正的衰老时钟,科学家多年来一直在试图寻找精确的衡量生理年龄的公式。精确的公式将有助于科学家更好地理解衰老过程在什么情况下跑过时间年龄或落在时间年龄后面,精确的公式也有助于科学家理解如何才能有效地减慢时钟并进行医疗介入,达到延长寿命的目的。得力于生命科学与人工智能技术的协同发展,对来自全球10多万人群的血液测试数据作了大数据、人工智能分析后提出了衰老时钟的概念,以及对衰老时钟进行精准定量的技术。

衰老时钟(Aging Clock)综合了生理年龄量化与健康寿命预测的功能。衰老时钟有很多种,包括端粒长度、转录组、血浆蛋白组、DNA甲基化组,甚至外貌等,这些都与年龄相关,区别是精确度不同。DNA甲基化时钟(DNA Methylation Clock)是目前公认最精准的衰老时钟。

DNA甲基化是指在DNA甲基化转移酶的作用下将甲基(-CH3)选择性地添加至DNA上的过程。在不改变DNA序列的前提下控制基因的表达,在多个生物学过程中发挥重要作用,包括衰老、疾病的发生和发展。2013年,美国UCLA大学的生物统计学家Steve HorvathGenome Biology 杂志上发表研究文章,发现人类不同组织和细胞类型的生理年龄与基因组DNA的甲基化程度高度相关。随着人类年龄的增长,基因组DNA上甲基化修饰程度呈现总体降低,部分增高的趋势。通过机器学习算法,科学家建立了由350多个CpG甲基化位点作为输入的年龄拟合算法模型,能准确预测大部分细胞和组织年龄,该算法称之为“DNA甲基化时钟。在健康人的大部分组织中,时间年龄和DNA甲基化时钟推测的生理年龄有0.96以上的强相关性。

为什么DNA甲基化时钟和年龄高度相关呢?这是因为DNA甲基化这种修饰可以调控染色质的构象和基因表达的开关。一般而言,甲基化修饰高的区域,染色质高度折叠,阻止了基因转录复合体的进入,基因的表达就倾向于被抑制,甲基化修饰低的地区,染色质呈现开放状态,基因表达就倾向于增加。DNA甲基化修饰也为生物体适应外界多变的环境提供了基础。出生以后,人的生命轨迹将会以DNA甲基化的方式慢慢记录到染色体上,随着年龄增长,环境暴露(例如空气污染)、社会环境(如贫穷、饥饿的经历)、疾病、甚至我们童年的成长经历和教育程度都会对DNA甲基化程度造成影响,从而形成了每个人独特的DNA甲基化时钟。

相对于其它衰老时钟,DNA甲基化时钟具备许多独特的优点,主要包括:1、与衰老的强相关性。是各种衰老时钟中最精准、误差最小的,其对大众人群年龄估计的能力已经被法医学领域采用,用于根据现场的DNA样本推测嫌疑人的年龄。2、高灵敏性。在组织和器官出现功能和形态衰老标志之前,提前出现,用于研究衰老的干预效果非常灵敏,也非常及时(不用等到受试者出现健康状况就可以判断衰老进程)。3、可干预性。甲基化时钟可以受到环境影响而大幅改变。改变血液环境、甚至饮食习惯都会影响甲基化时钟。

因此,检测甲基化时钟具有重要意义:第一,监测生理年龄情况,如果发现衰老加速,即生理年龄远大于时间年龄,则提示可能出现寿命缩短、各类癌症、老年性疾病风险增高;第二,科学家可以依据甲基化衰老时钟检测,结合各个基因功能通路老化情况,进行衰老分型,给出针对性的衰老干预建议;第三,帮助开发有效的抗衰老方案。人的平均寿命有70多年,科学家们当然没办法等那么长的时间收集数据得出结论。甲基化时钟这种灵敏的工具就可以被用来评价、监测效果、优化各种抗衰老方案。

 

2.2 基于DNA甲基化衰老时钟的能力计算

基于上述DNA甲基化衰老时钟计算,我们提出一种通用的能力定义与计算方法:

第一步,表征。

给定任一系统,假设该系统可以由一个特定的基因集合来表征。

第二步,拟合。

假设该系统的能力(Ci)随年龄、衰老而减弱,那么我们可以建立一个年龄拟合模型,该模型的输入(x)为该基因集合的特征测量值,模型的输出(y)为时间年龄。

第三步,生理年龄。

如果该模型在统计上显著相关,那么对于任一受试者j,通过其基因集合的特征值测量,可以得到一个拟合的生理年龄(Aij)。

第四步,能力计算。

上述该系统的生理年龄Aij已经反映了第j个受试者的第i个能力特征。如果要给出一个归一化的能力值,这是一种计算方式:

新建位图图像.png

  这是一种有趣的变换,暂时假设人类一个理论寿命值为120岁,能力最强的年龄为20岁,能力最弱的年龄为120岁,这里给出了一种示例性的变换,将Aij转换为取值在01之间的能力值Cij

其实,我们在日常生活中已经自觉不自觉地用上了上述逻辑。现在越来越多年轻人因心梗、抑郁自杀等离世,人们往往会说,某人30岁,却有一个50岁的心脏,来反映其特定系统能力下降、衰老加速的情况。

前面提到,DNA甲基化衰老时钟,是目前公认基于分子组学测量的精准度最高的生理时钟,其平均偏差可以达到2-3岁之内,正是有了这样的工具,使得我们只需要对某个体进行DNA甲基化的测量,就可以推算任何可定义系统的生理年龄,进而推算其能力变化。

基于中医藏象理论的能力(capability)计算、验证实验

笔者认为,中医是可计算的,中医的概念体系可以计算映射到基因网络,而中医藏象理论中的心肝脾肺肾概念可视为5维度的能力体系。中医5维度能力体系应该是中医药的本质特征,因为中医证型、中药药性功能注释,均是以心肝脾肺肾为语言要素,来描述其疾病机理与干预靶标。

    首先,我们建立了中医概念向基因网络的映射。中医概念能否用现代生命科学的语言来表达、量化呢?我们提出了一种巧妙的方式,即通过中药功能注释,将中医概念与中药靶基因建立联系。基于中药的功能注释,我们抽取具有同一功能注释的所有中药材的共性特征,即由其化学成分列表得到的靶基因集合,得到该术语的标志性基因集合。

我们把中医概念分为两类,一类症状类术语,一类是潜能、能力类术语。症状类术语反映了人体所受的环境暴露,以及环境暴露后的累积效应,这种环境暴露常常可以从血细胞DNA甲基化数据挖掘中获得。比如,血细胞DNA甲基化可以反映吸烟对人体的累积影响,以及戒烟后的变化。潜能、能力类术语,则反映的是人体后续生存时间中对环境应激的适应能力、稳健性,因此跟后续的健康风险和预期寿命密切相关。

笔者认为,中医理论中的藏象理论,其中的心肝脾肺肾,属于潜能、能力类术语,而等概念反映的是症状。比如痰多的情况。

那么具体如何量化心肝脾肺肾所反映的高阶特性呢?通过中医药文献,特别是几百上千中药材的功能注释,我们提取了心肝脾肺肾的特征。通过聚合具有同一术语注释的药材,挖掘其化合物的靶基因,计算其共性特征。

通过数据集成,建立中药材功能注释数据库,数据源为《中国药典》(502种)、《全国中草药汇编》(3741种)、《中华本草》(7832种)等。提取中药注释中功能部分的关键词。例如,中国药典2020中对人参的注释为:大补元气,复脉固脱,补脾益肺,生津,安神。这句话中的所有名词,均为候选的中医术语:”“”“”“”“”“”“。而中国药典2020版对浙贝母的注释为清热化痰止咳,解毒散结消痈,则提取”“”“”“”“”“为浙贝母的功能注释。

统计所有候选中医术语在中药材注释数据库中的出现频次,选择如下术语作为研究对象:心、肝、脾、肺、肾;精、气、神;血、目、中、脉、络、筋、窍、肠、汗、尿、食、咳、喘;风、寒、湿、燥、火;痰、淤、郁、浊、涩、秽、坚、结、毒。

建立中药与靶基因的映射关系,即为每个药材,建立其靶基因集合。这一方法常见于计算药理学文献。通过中药化学成分数据库Traditional Chinese Medici ne Integrated Database,简称 TCMIDhttp://www.megabionet.org/tcmid/),得到每个中药的化学成分列表,通过STITCH数据库(Chemical Association Networks, http//stitch.embl.de),设置STITCHscore≥200,得到化合物-基因的对应关系,从而得到每个中药的靶基因集合。

对于每一个中医术语,例如,统计所有具有注释的中药(表明该中药具有调节的功能,例如化痰,或镇痰止咳)中,在该中药列表中,统计各个基因的出现频次,按降序排序,取其topN= 800个为该中医术语的标志性基因集合。也成为该术语的代表性基因。容易理解的是,topN越大,各个中医术语代表性基因的重叠可能性越大。

后续行文中,我们用”tt指代中医术语ttTraditional Chinese Medicine Term的缩写。

进一步,还可以识别每个术语的专有性标志基因。以术语为例,术语所属的术语分组是心肝脾肺肾。如果某基因在术语的中药的靶基因列表中出现频次高,而在其他术语(”“”“”“)中出现频次低,则称该基因为术语专有性标志基因。具体而言,对于每个基因,我们计算其在中药出现的概率p,计算该基因在其他术语(”“”“”“)中出现的概率的平均值pm,计算二者的比值,即ratio = p/pm。对所有基因的ratio值进行降序排序,取其top 500个基因,就得到了的专有性基因列表。

我们发现如此得到的专有性基因列表,反映了中医概念的一些特征。我们用基因功能富集工具Metascape (https://metascape.org)专有性基因列表进行分析,其功能富集结果如下表所示。该表的LogP列是功能富集分析的p值的Log转换值,该值越小,说明输入的基因集合与该功能的相关性越高。最右侧的列是对p值进行假阳性率计算,得到假阳性率q值进行Log转换的结果,即Log(q-value),该值越小,表示输入分析的基因集合与该功能的相关性越高。该表格列出了富集最显著的部分功能term

 

术语对应的基因功能注释结果

111.png

上表中可以看出,大部分都是与氨基酸、碳水化合物、脂质的代谢、合成相关的生物学过程,这与中医脾的特征非常一致:主运化水谷精微,输布全身,供应各方面的需要,维持人体正常的生命活动脾胃同居中焦,是人体对饮食物进行消化、吸收并输布其精微的主要脏器

同样生成的专有性基因注释结果,如表2所示。我们发现,的专有性基因,功能更多地富集于蛋白质磷酸化(protein phosphorylation)、蛋白质参与的信号通路如MAPK signaling pathway等。中医学 所说的肝,比西医所说的概念更广更复杂一些,它不仅是指解剖学上的肝脏,更重要的是一个功能活动系统,是一较抽象的概念,如人的精神情志活动等都涉及中医肝的功能范围。

综合的结果,上述结果提示,侧重对食物,营养物的消化、代谢,而侧重蛋白质参与的各种信号转导过程。

 

术语对应的基因功能注释结果

222.png

进而利用基因功能富集工具Metascape专有性基因集合进行疾病相关性的分析,结果如下表所示:

 

术语对应的疾病相关性注释结果

333.png


上表显示,专有性基因集合与一系列肌肉(肌张力障碍,肌肉痉挛、肌肉无力)疾病相关,这与中医脾主肌肉非常吻合。肌肉的营养是从脾的运化吸收而得。一般而言,脾气健运,营养充足,则肌肉丰盈。


我们进而计算了症状类tt与功能类tt的对应关系,这是因为医学诊断中不光要了解症状类特征,还需要了解更本质的反映人体机能变化的功能类特征,需要把观察到的症状类tt映射为功能类tt。计算方法如下:对于每一个症状类tt,取其标志性基因top800个基因,并逐个与功能类tt的标志性基因(top 800)取交集,设交集基因个数为n,则该症状tt与该功能类tt的相关性系数=n/800。我们将功能类tt(心肝脾肺肾)视为一个互斥的分类标签,因此每个症状类tt只保留一个相关性系数最大的功能类tt,得到如下表4所示的计算结果。

   从表格所知,tt精对应的功能tttt肾,提示在中药的功能注释中,对应调节的中药,其用意是调节tt肾对应的功能。而具有调节tt气的中药,其用意是调节tt脾对应的功能。具有调节tt筋的中药,其用意是调节tt肝功能。


症状类术语-功能类术语映射计算结果表

444.png


进一步,利用2.2提到的能力计算的基本算法,我们在一个阿尔兹海默症的DNA甲基化数据集(疾病组161例,健康对照组471例)上,分别计算了每个受试者的tt心、tt肝、tt脾、tt肺、tt肾的能力指数(capability index),探索能否基于中医5维度能力体系,实现疾病风险的预测。结果如下图1所示。

 

22.png

基于tt肾能力的阿尔兹海默症风险预测


  对于阿尔兹海默症,所有tt心、tt肝、tt脾、tt肺、tt肾的能力指数(capability index)中,在疾病组与对照组的比较中,差异最显著的是tt肾。tt肾预测阿尔兹海默症的风险比值比(Odds ratio)为1.5P值为9.5E-03。说明阿尔兹海海默症发病过程中,发生异常最显著的能力是tt肾,tt肾的计算可以预测个体患病的概率。当然我们可以进一步尝试基于所有5个能力维度的多参数疾病风险预测模型,实现更佳的预测性能。

值得注意的是,以上结果是基于笔者团队目前集成的基因、中医药数据库和人群DNA甲基化测量数据集的先导性的实验结果。经过数据库的更新,特别是中医药数据集的修正,将产生更进一步的解读结果。


讨论与展望

中医、西医具有不同的理论体系,其在各自领域的成功应用,是人类思维智慧之花的结晶。二者的深度融合,特别是概念可相互映射、特征可计算性、可测量性上的融合,将具有重要的理论价值。中医的特点是归纳法演绎法的完整运用,中医辨证本质上是通过症状归纳提炼为的特征,从而遣方用药。演绎法的特点和优势是保真性。在处理新发传染病特别是病毒变异所引发疾病时,并不需要等对新病原体的详尽测量即可随症状的变化而应对。西医的特点是其控制不确定性的能力。通过各种测量手段,可以对诊断、疗效进行质量控制和标准化。

现代生物医学借鉴中医药概念和数据库,可以定义高阶属性和进一步抽象的hallmarks(共性特征),在从细胞分子到组织器官以及人体菌群生态系统等各个层面上定义能力特征,从而实现对生命系统从微观到宏观不同尺度的测量、表征与刻画。中医的能力体系,如藏象理论所代表的5维度能力体系,在理论上是否是最佳颗粒度的能力体系?这是一个有趣的课题。

从医学实践角度,通过中医概念与基因网络的计算映射,为理解中医提供了一个新的桥梁,也为中医药的实践,特别是中医辨证的质量控制、中药质量控制提供了新的路径。

参考文献 

1. The hallmarks of cancer. Hanahan D, Weinberg RA. Cell. 2000 Jan 7;100(1):57-70. doi: 10.1016/s0092-8674(00)81683-9

2.  Hallmarks of cancer: the next generation.Hanahan D, Weinberg RA. Cell. 2011 Mar 4;144(5):646-74. doi: 10.1016/j.cell.2011.02.013

3. Hallmarks of Cancer: New Dimensions. Hanahan D. Cancer Discov. 2022 Jan;12(1):31-46. doi: 10.1158/2159-8290.CD-21-1059

4. The hallmarks of aging. López-Otín C, Blasco MA, Partridge L, Serrano M, Kroemer G. Cell. 2013 Jun 6;153(6):1194-217. doi: 10.1016/j.cell.2013.05.039

5. Hallmarks of Health. López-Otín C, Kroemer G. Cell. 2021 Jan 7;184(1):33-63. doi: 10.1016/j.cell.2020.11.034


DOI: 10.13140/RG.2.2.31277.97767

能力计算医学.pdf



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