李梢講解UNIQ系統。

 

如果將人體比喻為一個(gè)地圖，中藥進(jìn)入人體產(chǎn)生的作用就像地圖上一條條路線(xiàn)，這些路線(xiàn)能夠被清晰呈現嗎？如果把中醫藥對人體的宏觀(guān)治療比喻為一片森林，中醫藥對細胞、分子層面的作用就像森林中的樹(shù)木，森林與樹(shù)木的關(guān)系能夠一目了然嗎？

日前，清華大學(xué)北京市中醫藥交叉研究所所長(cháng)、歐洲科學(xué)與藝術(shù)院院士李梢帶領(lǐng)團隊自主研發(fā)的“基于網(wǎng)絡(luò )靶標的中西醫藥智能和定量分析技術(shù)與系統（簡(jiǎn)稱(chēng)UNIQ系統）”獲得第49屆日內瓦國際發(fā)明展最高級別的“評審團特別嘉許金獎”，該系統有望將上述設想變?yōu)楝F實(shí)。

“借助人工智能，該系統對疾病的發(fā)生、發(fā)展、藥物的干預效果起到精準導航的作用，既體現出中醫的整體觀(guān)，又使中醫藥能夠深入到微觀(guān)層面，為中醫藥的傳承發(fā)展提供生物機理上的支撐。”李梢說(shuō)。

學(xué)科交叉 打開(kāi)解密中醫藥機理之門(mén)

對于中醫藥診療疾病的原理，出生于中醫世家的李梢在少年時(shí)代就有自己的洞見(jiàn)。他認為，中醫藥治病的原理是可以用現代科學(xué)的語(yǔ)言闡釋的，中醫藥與現代科學(xué)并不互斥，二者能夠相得益彰、共同發(fā)展。他的想法也得到了父親——首屆國醫大師李濟仁的肯定。

1999年，在北京中醫藥大學(xué)跟隨中國工程院院士王永炎攻讀博士期間，李梢提出了中醫藥和生物分子網(wǎng)絡(luò )相關(guān)的假說(shuō)——中醫藥不是和單個(gè)生物分子有關(guān)，而是和生物分子相互作用的網(wǎng)絡(luò )、網(wǎng)絡(luò )的動(dòng)態(tài)變化有關(guān)，這個(gè)網(wǎng)絡(luò )有可能表征中醫藥的整體。

在清華大學(xué)生物信息學(xué)專(zhuān)家、中國科學(xué)院院士李衍達的支持下，李梢于2001年進(jìn)入清華大學(xué)自動(dòng)化系（自動(dòng)化系以“三論一智”為特點(diǎn)，“三論”指信息論、系統論、控制論；“一智”指人工智能，其學(xué)科特點(diǎn)和中醫藥整體觀(guān)、系統觀(guān)的思維很契合），進(jìn)行“生物信息學(xué)與中醫藥現代化”的大跨度交叉學(xué)科研究，也開(kāi)始了他20多年的解密中醫藥現代原理之路。

交叉學(xué)科可以探索，但如此大的跨度，怎樣才能守住中醫藥的底蘊，巧妙地將現代科學(xué)融入其中，李梢面臨三道難關(guān)。第一，講不清中醫藥在機體內部如何發(fā)揮作用，中醫藥的科學(xué)內涵就無(wú)法被揭示；第二，如果采用現代醫學(xué)常用的還原分析方法，很容易丟掉中醫的整體特色，難以“守正”；第三，缺少中醫藥在微觀(guān)層面的數據積累，從微觀(guān)和系統的角度闡釋中醫藥的“整體”特色亦是挑戰。

經(jīng)過(guò)反復思考，李梢提出了一個(gè)大膽的想法：把中醫的整體思維用于微觀(guān)的生物層面，在人體“黑箱”里建立一個(gè)“GPS（導航）系統”，全面計算出中西醫藥與生物分子的關(guān)聯(lián)，用于支撐中醫藥的創(chuàng )新發(fā)展。

經(jīng)過(guò)團隊多年攻關(guān)，一個(gè)能夠展現出中西醫藥與生物分子的關(guān)聯(lián)的系統——“中西醫藥分子網(wǎng)絡(luò )導航系統（UNIQ系統）”應運而生。

數據編碼 掌握中醫藥精準診療之鑰

假設一名感染風(fēng)寒后咳嗽的患者服用了某種中藥進(jìn)行治療而后痊愈，這一過(guò)程中，癥狀、藥物、人體細胞之間是如何發(fā)生聯(lián)系的？這個(gè)系統如何呈現人類(lèi)疾病、生物分子網(wǎng)絡(luò )、中西藥物之間的關(guān)聯(lián)？

李梢打了一個(gè)簡(jiǎn)單的比方：“如果我想要通過(guò)微信朋友圈知道一個(gè)人與全世界所有人的關(guān)系，如何去篩選呢？只要用這個(gè)人的朋友圈和全世界所有人的朋友圈去做一個(gè)對比，如果兩個(gè)人的朋友圈重合度很高，那么這兩個(gè)人是朋友的可能性就越大。這種關(guān)聯(lián)規律同樣適合于建立宏觀(guān)臨床表型、微觀(guān)生物實(shí)體、藥物之間的多層次聯(lián)系，什么病和證需要用什么藥來(lái)治，大數據就可以幫忙得到答案。”

李梢介紹，UNIQ系統借鑒了中醫整體觀(guān)的“取象比類(lèi)”思想，從全局上看，人類(lèi)表型網(wǎng)絡(luò )（人類(lèi)疾病，包括中醫證候的臨床表現）、生物分子網(wǎng)絡(luò )（生物體內部的基因、蛋白之間）、中西藥物網(wǎng)絡(luò )之間存在著(zhù)一種“宏微觀(guān)模塊化關(guān)聯(lián)”關(guān)系。例如，臨床表型越相似，相關(guān)的基因和基因產(chǎn)物在網(wǎng)絡(luò )上越聚集。

“一張由疾病、藥物和生物分子織成的網(wǎng)絡(luò )就好比由無(wú)數道路組成的地圖，找到編碼規律才能獲取揭秘人體‘黑箱’的鑰匙。”李梢說(shuō)。

基于這一規律，團隊已經(jīng)研制了中西醫表型、生物分子網(wǎng)絡(luò )、中西藥物的“關(guān)系推斷”算法，實(shí)現同時(shí)期國際最高精度的致病基因、藥物靶標預測，通過(guò)計算，系統解析了疾病機制和藥物作用的關(guān)聯(lián)，在生物分子網(wǎng)絡(luò )上實(shí)現了疾病和藥物內在關(guān)系的定位和導航。

事實(shí)上，這一系統已經(jīng)被應用在臨床，在中醫診療和中藥研發(fā)上實(shí)現了規?；瘧?。一個(gè)典型范例是，利用UNIQ系統，結合大規模病例樣本的采集和檢測，李梢團隊構建了胃炎癌轉化的寒熱證分子網(wǎng)絡(luò )、舌苔菌群網(wǎng)絡(luò )、胃組織單細胞網(wǎng)絡(luò )，發(fā)現了本虛標實(shí)、寒熱失衡促使胃炎癌轉化的內在規律，尤其是在部分中醫證候典型、病理診斷處于低級別異型增生階段的患者胃組織上發(fā)現了一類(lèi)“胃癌極早期細胞”，它與胃早癌細胞分子特征高度類(lèi)似，可以表征胃癌癌變的萌芽階段。圍繞發(fā)現的胃癌極早期這一全新分期，李梢團隊還研制了胃癌極早期中西醫智能篩查系統、胃癌極早期生物標志物，以及精準防治中藥，為解決我國胃癌早診率低的難題提供了重要突破口。

“這一系統即讓中醫藥思維能夠在微觀(guān)層次發(fā)現規律，又使現代醫學(xué)生命科學(xué)積累的大數據能夠為中醫藥所用，從一個(gè)全新的角度說(shuō)明白、講清楚中醫藥科學(xué)原理，為中醫藥精準診療奠定基礎。”李梢說(shuō)。

打破壁壘 破解中醫藥傳承創(chuàng )新之題

“中醫藥發(fā)展過(guò)程中面臨的困難可以成為中醫藥的發(fā)展機遇。”李梢說(shuō)，在自己的科研之路上，最大的感觸就是中醫藥不斷在突破原有的研究模式，開(kāi)拓創(chuàng )新，與時(shí)俱進(jìn)。

建立以中西醫學(xué)和生物大數據為基礎、以信息與系統為特點(diǎn)、融合人工智能、大數據等技術(shù)的中醫藥網(wǎng)絡(luò )藥理學(xué)等關(guān)鍵技術(shù)，建設符合中醫藥整體特色的自主創(chuàng )新體系，是李梢團隊的目標。

為了跨越傳統與現代之間的鴻溝，李梢牽頭創(chuàng )立清華大學(xué)北京市中醫藥交叉研究所。2021年，研究所揭牌。研究所依托清華大學(xué)自動(dòng)化系，聯(lián)合清華大學(xué)醫學(xué)院、藥學(xué)院、生命科學(xué)學(xué)院、化學(xué)系、附屬長(cháng)庚和玉泉醫院等多個(gè)院系的力量共同建設。聚焦中醫藥關(guān)鍵科技需求，以“醫工結合、中西結合、交叉創(chuàng )新”為特色，真正實(shí)現了多學(xué)科交叉融合共建新模式。李梢作為所長(cháng)，成為了“中醫藥+AI”領(lǐng)域的探路者。

李梢介紹，交叉研究所自成立以來(lái)，已率先制定并發(fā)布了網(wǎng)絡(luò )藥理學(xué)首個(gè)國際標準，促進(jìn)了中醫藥科研方法走向國際前沿，積極推動(dòng)中醫藥創(chuàng )新發(fā)展。

2023年夏季，首位晉升瑞典卡羅林斯卡醫學(xué)院終身教授的亞裔教授、歐洲科學(xué)與藝術(shù)院院士、中國工程院外籍院士、血管新生頂尖科學(xué)家曹義海訪(fǎng)問(wèn)清華大學(xué)中醫藥交叉研究所，看到李梢的研究成果后感到很振奮，認為其具有極大的開(kāi)創(chuàng )性。在曹義海等專(zhuān)家的力薦下，經(jīng)過(guò)評審，由于在網(wǎng)絡(luò )藥理學(xué)與傳統醫藥研究上的開(kāi)創(chuàng )性貢獻，以及在胃癌極早期防治研究上的突破性成就，李梢當選為歐洲科學(xué)與藝術(shù)院院士。該院為國際科學(xué)院組織、中國科學(xué)院發(fā)起成立的“一帶一路”國際科學(xué)組織聯(lián)盟等權威機構收錄的唯一歐洲科學(xué)院，也標志著(zhù)該系統邁出了國際化的步伐。
 

“用現代科學(xué)解讀中醫藥原理，我們不能只做旁觀(guān)者、批評者，要勇于做建設者、創(chuàng )造者，這是我們這一代研究者的使命。”李梢表示，在這條溝通傳統醫學(xué)與現代科技的道路上，團隊還將持續攻堅。

來(lái)源：中國zhongyiy中醫藥報 記者：徐婧