如果將單個基因、一種蛋白質(zhì)視作“樹葉”， 萊諾伊?胡德 （Leroy Hood）希望構(gòu)建起一片“森林”，將人類復(fù)雜疾病置于完整的系統(tǒng)視野當中。

近日，胡德在浦江創(chuàng)新論壇期間接受了澎湃新聞（www.xinlihui.cn）專訪。這位現(xiàn)年已80歲的系統(tǒng)生物學開拓者，幾年前還保持著每天跑步3英里、做100個俯臥撐的習慣，如今仍活躍在科學一線。其于18年前自掏腰包共同創(chuàng)建的獨立研究所——系統(tǒng)生物學研究所（Institute for Systems Biology）目前已站在基礎(chǔ)和應(yīng)用遺傳學研究的最前沿，并致力于革新醫(yī)療方式。

胡德引領(lǐng)系統(tǒng)生物學之前，首先是一位優(yōu)秀的分子免疫學家。上世紀70年代到80年代，胡德是免疫學領(lǐng)域的領(lǐng)袖。并因在該項領(lǐng)域的杰出貢獻，獲得1987年拉斯克基礎(chǔ)醫(yī)學研究獎，該獎項被譽為“諾獎風向標”。

胡德還是“基因組時代的開拓者”。在最初任職于加州理工學院期間，為更好地理解免疫系統(tǒng)運作的原理，胡德及其同事開發(fā)了四種儀器：DNA基因測序儀、合成儀、蛋白質(zhì)合成儀和測序儀。在DNA和蛋白質(zhì)即意味著“未來”的彼時，胡德無疑為當代分子生物學奠定了技術(shù)基礎(chǔ)。

尤其是他發(fā)明的全世界首臺全自動DNA測序儀的原型，被認為“加速了整個生物技術(shù)領(lǐng)域的發(fā)展”。 這項研究以純介紹科學設(shè)備的形式罕見地發(fā)表在1986年的《自然》（Nature）雜志上。也正是借鑒了這款設(shè)備中的熒光技術(shù)，Applied Biosystem公司（胡德參與創(chuàng)建）開發(fā)出了第一臺具有商業(yè)應(yīng)用價值的全自動DNA測序儀，它也是人類基因組計劃所采用的儀器。

“人類基因組計劃首次描繪了人類的基因圖譜，讓我們對人類遺傳學有一個詳盡的認識，了解基因變異和疾病的關(guān)系是理解人體健康的重要一部分。然而，基因不能解決的是，我們該如何理解生活方式和環(huán)境帶給健康的影響?！焙聦ε炫刃侣劚硎?。

胡德在接受澎湃新聞專訪當天的一場論壇講座上還給出幾個數(shù)據(jù)：影響美國人群的健康因素中，遺傳占30%、環(huán)境和生活方式占60%，醫(yī)療體系貢獻10%。

基于此，胡德認為找到一條“整體性的綜合途徑”去理解生物復(fù)雜性至關(guān)重要?！跋到y(tǒng)生物學是一個整體，我們可以試著去理解它，而它帶來的貢獻則是提供關(guān)于疾病的關(guān)鍵的系統(tǒng)性全局觀，讓我們對疾病有更全面綜合的理解，它包含了解釋疾病的所有要素?！?/p>

不僅僅是基因、蛋白質(zhì)，“這使得我們必須用很多其他的測量方法，包括血液、腸道微生物等。”胡德通過采集囊括基因組、表型組（生物的全部性狀特征）的龐大數(shù)據(jù)，招募大量科學家、工程師、數(shù)學家共同參與，試圖破解人類全部的生命密碼。

人類健康的哈勃空間望遠鏡

什么是人類表型組？它包括外貌、體型特征、代謝物特征、蛋白質(zhì)組成、體液成分，甚至跑步速度、手臂力量等，被認為是基因組之外解開人類奧秘的另外半本“密碼”。

胡德這樣打比方，密集的表型組研究就像哈勃空間望遠鏡，能夠使科學家探討人類健康和疾病方面的暗物質(zhì)?！肮h鏡使我們能夠深入探討宇宙的暗物質(zhì)，有了密集的表型組學研究之后，我們現(xiàn)在對于人類的健康也能夠做到這一點。”

密集的表型組學研究讓胡德的團隊建立了患者的個人數(shù)據(jù)云。個人的數(shù)據(jù)云又如何服務(wù)于患者？胡德用一項其2014年發(fā)起的一項健康項目來展示其操作。

2014年，胡德團隊說服了108個人參與一項試點的項目，探索科學健康或者量化健康的可能性。2017年7月，該項目成果文章發(fā)表在《自然-生物技術(shù)》（nature biotechnology），題為《A wellness study of 108 individuals using personal，dense，dynamic data clouds》（關(guān)于個性化的、密集的和動態(tài)數(shù)據(jù)云的108個人的健康研究），胡德為通訊作者。

研究團隊在9個月時間內(nèi)收集了108名參與者的個人資料，包括他們的全基因組序列，每3個月還采集一次代謝組、蛋白質(zhì)組和微生物組數(shù)據(jù)（測量643種代謝物和262種蛋白質(zhì)的血液、唾液、尿液和糞便樣本），以及他們的身體活動情況和睡眠監(jiān)控。

胡德等人用上述數(shù)據(jù)生成了一個網(wǎng)絡(luò)，顯示生理和疾病的相關(guān)分析。通過分析整體的相關(guān)性，鑒定生物標志物。例如，γ-谷氨酰酪氨酸與用于心臟代謝疾病的臨床分析物緊密相連。

他們從127個形狀和疾病的全基因組關(guān)聯(lián)研究（GWAS）計算多基因評分，用它們來發(fā)現(xiàn)多基因風險的分子相關(guān)性，例如，腸炎的遺傳風險與血漿中的胱氨酸負相關(guān)。

研究結(jié)果表明，隨著時間的推移，通過改善參與者臨床生物標志物，個人數(shù)據(jù)云可以提高他們對健康和疾病的認識。

針對這項研究，胡德對澎湃新聞表示，“我們在短短9個月對108個人進行了研究，通過密集的數(shù)據(jù)云我們確實可以獲得信息，讓每個人都能獲得一系列可操作的可能性方案，從而逐漸提高他們的健康水平?！焙逻€強調(diào)，“在Arivale公司目前4000名群體的相同研究中，我們看到了同樣的效果?！?/p>

受上述試驗項目的推動，胡德等三位創(chuàng)始人于2015年年中創(chuàng)立了Arivale，致力于個性化的健康管理，“它覆蓋了所有州，我們可以在全國范圍內(nèi)進行臨床試驗。”

胡德還將個性化的科學健康管理方案用在了自己身上。結(jié)合自己的基因組測序，調(diào)整生活和飲食方式后，幫助他的體重回到了他作為橄欖球運動員時的水平。

對待阿爾茨海默癥：要從“盒子”里跳出來

這種量化的、系統(tǒng)的科學健康觀，有科學家認為不如針對單個基因來得有效、精準，但也有觀點認為，這將會顛覆未來的醫(yī)療理念。

胡德認為，科學健康觀意味著三點。“第一，可以最優(yōu)化個體健康；第二，能看到健康向疾病轉(zhuǎn)變的過程，隨著技術(shù)的發(fā)展，未來還可以逆轉(zhuǎn)進程，從而避免很多慢性病；第三，能夠極大地節(jié)省醫(yī)療支出。”

至于如何節(jié)省醫(yī)療支出，胡德向澎湃新聞給出兩個例子。第一，它會使得試驗者只有50人的臨床試驗成為可能，而不是一定需要2萬人，這會為臨床試驗節(jié)省數(shù)十億美元。

“我們可以在最初的小試驗中，用密集表型組方法來鑒定出生物標志物，區(qū)分哪些人對藥物有反應(yīng)，哪些人是沒有反應(yīng)的。而在傳統(tǒng)的臨床試驗中，大部分人對藥物是不敏感的。因此，如果臨床試驗中的50個試驗者都是對藥物有反應(yīng)敏感的，你會讓FDA（美國食品藥品監(jiān)督管理局）百分百批準藥物?！焙卤硎?。

第二個例子則關(guān)于世界性難題阿爾茨海默癥?！霸诿绹柎暮ＤY每年要耗費5000億美元，我們希望在5年內(nèi)將80%早期阿爾茨海默癥患者逆轉(zhuǎn)成正常狀態(tài)，這部分也會節(jié)省數(shù)千億美元?！?/p>

“為什么阿爾茨海默癥在現(xiàn)階段不可逆，是因為都是在病情比較嚴重的時候才識別出來，但我們能夠在早期發(fā)現(xiàn)，就可以把它逆轉(zhuǎn)出來?！焙卤硎?，在阿爾茲海默癥患者出現(xiàn)認知退化之前的4年-10年，他們就開始了轉(zhuǎn)變，“我們通過血液當中的生物標志物等來確定最早的轉(zhuǎn)化點在哪里?！?/p>

胡德強調(diào)，“關(guān)鍵是從固有的一個盒子里跳出來思考，用之前沒有嘗試過的方法來對待阿爾茨海默癥，包括用我們這種比較經(jīng)典的系統(tǒng)思維，用數(shù)據(jù)云來獲得早期過渡轉(zhuǎn)變時期的標志物，也可以通過數(shù)據(jù)云探索未來能夠逆轉(zhuǎn)疾病的途徑。我們不過是用了大量前人沒有用過的方法。”

系統(tǒng)生物學研究所官網(wǎng)在今年2月曾發(fā)布一條新聞，研究所和其他幾個組織正在進行一項臨床試驗，測試健康指導(dǎo)如何影響早期阿爾茨海默氏癥患者的認知功能，并分析縱向、多組數(shù)據(jù)，以探索認知功能隨時間的轉(zhuǎn)變。這項臨床試驗招募200名志愿者，進行為期2年的數(shù)據(jù)監(jiān)測。

胡德稱，“這些對阿爾茨海默癥患者的多組分析將對該病的發(fā)展和逆轉(zhuǎn)提供深入的見解?！?/p>

胡德總結(jié)，這種健康科學觀，可以最大限度地保持個體健康，有效地預(yù)防生病。

醫(yī)生們剛剛開始理解什么是“科學健康”

80歲的胡德有志于革新醫(yī)療方式，但這條路從一開始就注定不是坦途。

20世紀的最后一年，1999年圣誕節(jié)之前兩周，胡德決定和當時的東家華盛頓大學分道揚鑣的時候，他首先去向比爾?蓋茨當面辭去了由后者資助的教授職位。

在此之前，蓋茨是他最大的支持者。8年前，蓋茨親自為胡德提供了1200萬美元，將它從加州理工學院吸引到了華盛頓大學，創(chuàng)立了跨學科的分子生物技術(shù)科學系，以期實現(xiàn)“大科學”愿景。胡德還獲得了“William H. Gates III（比爾?蓋茨全名）教授”的榮譽頭銜。

他當面向蓋茨陳述，公共機構(gòu)的官僚主義永遠不會有足夠的靈活性來實現(xiàn)他的多學科系統(tǒng)生物學目標。他一口氣說出了他對那些與他觀點不同的管理人員的一長串不滿。與此同時，他滔滔不絕地談?wù)撝到y(tǒng)生物學的機遇。

這位億萬富翁聽了將近20分鐘。當蓋茨問這個爭論是否可以通過其他方式解決時，胡德說他已經(jīng)努力了三年建立一個研究所。隨后，蓋茨直接切入了問題的核心，“你打算如何籌集資金?”胡德當時回答，“這就是我來這里的部分原因……”蓋茨的答案最后是令胡德失望的，“我從來沒有為我認為會失敗的任何事情提供過資金。”

胡德在2000年1月創(chuàng)立系統(tǒng)生物學研究所時，不得不從自己的個人積蓄中拿出了500萬美金。

18年過去了，胡德對澎湃新聞表示，“我認為還有很多挑戰(zhàn)需要面對，但這些都是可以做到的。”

胡德提到，以醫(yī)生來說，他們需要通過教育來接受科學健康，讓他們理解它、知道如何利用它。“我的研究所也正在設(shè)計類似的培訓項目，為醫(yī)療專業(yè)從業(yè)人員提供科學教康和P4（predictive、preventive、presonalized、participatory，即預(yù)測性、預(yù)防性、個體性、參與性）醫(yī)療學習。一旦他們理解了，我想他們會擁抱新的醫(yī)療方式。我在我工作的普羅維登斯醫(yī)療保健系統(tǒng)已經(jīng)進行了40多次講座，醫(yī)生們剛剛開始理解什么是科學健康，以及它將如何對健康產(chǎn)生影響?！?/p>

其他還有來自高層的障礙?！拔艺J為這還需要說服醫(yī)療系統(tǒng)的領(lǐng)導(dǎo)者們采用這種新的方法，他們必須同意。也包括政策制定者，這里會涉及到醫(yī)療費用如何支付等。我認為醫(yī)學院也很重要，醫(yī)生們需要去那里為將來的新醫(yī)學接受相應(yīng)的培訓?！焙卤硎?。

值得一提的是，談及由中國科學家倡議發(fā)起的“人類表型組”國際大科學計劃，胡德表示，“金力是這方面的杰出人才，他把各方面的人才聚集在了一起，他已經(jīng)站在了這個領(lǐng)域的前沿。并且這項計劃背后有政府的支持，這是非常關(guān)鍵的?！痹撚媱澇h發(fā)起人之一為中國科學院院士、復(fù)旦大學副校長金力。

一名熟知胡德的朋友曾說道，“想讓他退休的計劃只有一個，那就是他的死亡?！痹谠S多和他年紀相仿的科學家放慢腳步的時候，胡德還在以驚人的速度奔跑。那些與他密切合作的人說，他仍然像學生時一樣對科學充滿好奇和熱情。

胡德主要經(jīng)歷：

胡德于1938年10月生于美國蒙大拿州密蘇拉。從小喜歡數(shù)學和科學的胡德在高中時期已嶄露頭角，于1956年獲得素有美國高中生“小諾貝爾獎”之稱的“西屋科學天才獎”。

胡德在加州理工學院接受本科教育，他的教授包括著名物理學家、諾貝爾物理獎得主理查德?菲利普斯?費曼（Richard Phillips Feynman）、世界著名化學家、結(jié)構(gòu)生物學家萊納斯?卡爾?鮑林 （Linus Carl Pauling）等名人 。胡德于1964年獲得約翰霍普金斯醫(yī)學院的醫(yī)學博士學位。1968年在加工理工學院獲生物化學博士學位。

胡德的事業(yè)生涯始于加州理工學院。1992年，54歲的胡德轉(zhuǎn)到位于西雅圖的華盛頓大學創(chuàng)立跨學科的分子生物技術(shù)科學系，將生物學、數(shù)學、物理學、計算機科學跨界融合到一起。胡德是第一批將跨行業(yè)專家聚集起來的科學家之一。

就在此前一年，胡德受邀前往華盛頓大學做學術(shù)交流，在安排的三場演講中，比爾?蓋茨(Bill Gates) 都坐在前排聆聽，而此時，華盛頓大學正有意發(fā)展生物學。演講之后，華盛頓大學即邀請胡德加盟。比爾?蓋茨還為胡德提供了1200萬美元，用于新院系啟動。胡德還獲得了“William H. Gates III（比爾?蓋茨全名）教授”的榮譽頭銜。

不過，8年之后，即20世紀的最后一年，1999年圣誕節(jié)之前兩周，胡德親自向他彼時最大的支持者比爾?蓋茨辭職。不想受學校種種繁文縟節(jié)羈絆的胡德于2000年和另兩位志同道合的科學家在西雅圖共同創(chuàng)辦了系統(tǒng)生物學研究所，為此，胡德從自己的積蓄中拿出了500萬美金。

除拉斯克基礎(chǔ)醫(yī)學研究獎之外，胡德還于2002年獲被稱為日本“諾貝爾獎”之稱的京都獎 (Kyoto Prize)；2003年獲美國麻省理工學院的重大發(fā)明獎——“勒梅爾森”獎 (Lemelson-MIT Prize for Invention and Innovation)， 以表彰他為解開人類生物學之謎發(fā)明的四個生物學研究儀器。2013年榮獲美國政府為科學家授予的最高榮譽——美國國家科學獎?wù)隆?/p>

胡德為美國國家科學院院士、美國國家工程院院士、美國國家醫(yī)學院院士。除開創(chuàng)性研究之外，據(jù)系統(tǒng)生物學研究所官網(wǎng)，截至目前，胡德還發(fā)表了750篇論文，獲得了36項專利。還創(chuàng)立或聯(lián)合創(chuàng)立了15家不同的生物技術(shù)公司，包括Amgen、Applied Biosystems、 Rosetta、Darwin、Integrated Diagnostics、Arivale等。