表型组学的力量

上个月，一个耗资数百万美元的特殊设施在西澳大利亚州珀斯的默多克大学启用。它是澳大利亚国家现象中心。它由一个国际团队组成，其中许多人是从英国招募的，他们的目标是在生物化学和人类健康方面做出大型强子对撞机为物理学所做的贡献，并有可能彻底改变我们从事医学的方式。基本想法是使用非常高端的分析技术筛选人体中数千种不同的分子，以发现这些不同化学物质水平的模式或指纹变化，这些化学物质可以预测一个人尚未患但将在未来几年发展的疾病，正如亚当·墨菲和克里斯·史密斯从萨姆·维德瑞德和杰里米·尼科尔森那里听到的那样……

Sam:认识到我们现在看到的几乎每一种疾病都与新陈代谢有关，这一点很重要。新陈代谢基本上是我们体内所有的生化过程，它使我们能够生存和成长。所以我们可以这样想，基本上，当我们吃饭的时候会有一系列的生化过程在进行。我们进入身体的食物会被分解，然后重建成我们身体需要的分子。所以几乎所有的疾病都会导致身体处理营养物质和储存营养物质的方式发生改变;因此，根据这些营养物质的变化，我们将能够检测到不同的代谢物。代谢物是营养物质的分解产物。所以我们可以说，葡萄糖的代谢物，我们可以说。最后一种可能是二氧化碳和水，如果我们氧化它。但是从葡萄糖分子到我们呼出的二氧化碳和水之间还有很多东西。 And if we have diseases that impact on metabolism, we'll be able to detect different molecules. And those can be detected in blood, some can be detected in sweat, in urine, and also in breath.

亚当-那为什么这个领域现在摆在我们面前?为什么我们现在谈论智能马桶?澳大利亚国家表型中心最近成立，计划分析数百万澳大利亚人体内的化学物质。克里斯乘飞机去了那里，参观了工厂，并与整件事的幕后黑手之一杰里米·尼科尔森进行了交谈。

Jeremy:我们要做的工作是测量人类的基本代谢特性，包括普通人群和病人。其目的是了解基因和环境是如何共同产生疾病的，以及这在新陈代谢中是如何表达的，这样我们就可以利用这些信息来预测疾病的风险。此外，当你有这种分析能力来测量细节时，你也可以用它来监测临床情况下的治疗干预，看看一个人的新陈代谢是否正常，或者变得更糟，或者在我们所说的病人过程中什么都没有发生。我们可以用这种监测方法来优化治疗方法，看看什么对什么人有效。所以这是一种个性化的医疗方法。

克里斯-为什么这比读我的基因组更好?

Jeremy -这和读基因组是不一样的。基因组告诉我们很多关于……潜在的未来疾病风险，但它也告诉你与不同亚型疾病相关的特定缺陷。但大多数疾病都有巨大的环境影响。你是否患病部分取决于你的基因，部分取决于你的生活方式:你锻炼得怎么样，你吃什么。绝大多数常见病都与基因-环境相互作用有关。所以基因本身不足以对病人进行分类。同时，当你研究基因组学时，这对于在你开始住院治疗之前对特定类型的病人进行分类是非常好的，但是你的基因组在住院治疗过程中不会改变;而你的生理现象，你的新陈代谢;因此，你可以使用输出作为治疗成功与否的代表。

克里斯-你在这里使用什么策略来实际建立西澳大利亚州普通人的表型?

Jeremy:通过研究，我们可以试着找出什么是正常。我是说，什么是正常，什么是健康?健康的侧写是任何治疗的目标。所以我们要做的就是对生病的病人进行治疗，看看它们是否能让你朝着健康的方向发展，你可以把它归因于特定的生化途径。因此你可以用它来衡量有反应者和无反应者，以及治疗对那个人的效果。

克里斯:如果用视觉上的类比，如果我画一幅风景，风景上的高点和低点对应着我体内不同分子的不同水平之间的关系，你就会知道一个健康人的正常景观模式是什么。如果有人把珠穆朗玛峰放在他们的风景中间，你就会知道一组特定的分子出了问题。因此，你能不能问，“我要怎样改变那个人的环境、生活方式、饮食——或者我要给他们一颗药——才能把珠穆朗玛峰夷为平地，让他们的风景看起来更健康?”

杰里米-是的。所以问题是，在你的身体里，希望你生下来是健康的，如果你有一种不好的生活方式——你喝得太多，吃得太多，不管是什么，没有足够的运动——你会进入一种不同的生理状态。这就是我们所说的病理生理状态。它不完全是一种疾病，但它处于一种不同的状态，这种状态是通往疾病的途径。当你达到一定程度的病理生理，实际上是异常生理，就很难再回去了;然后你就得病了。然后你所做的是治疗一种疾病，试图消除这种特殊的问题。第一部分是试图建立一个人类生理学的地图，这有助于你了解你需要达到的目标。我们的梦想是让人们从出生开始，经过几年，为他们的生物化学建立一幅生命地图。你知道他们的基因组背景。 So that when somebody becomes poorly, you already know a hell of a lot about them and you would know what needs to be fixed. But furthermore, if you know those people in that detail, then you would also be able to prevent disease.

克里斯，那么，最终的愿望是，使用你们这里这些非常强大的分析工具，去发现这些关系是什么;然后你造一个非常小，非常快的分析设备，比如可以放在药店，医生的办公室，甚至是一个人自己的浴室里?

杰里米-确实如此。所以关键是要知道在设备里放的是什么。因此，最终我们在大型表型中心的发现将被转化为初级医疗保健，并有可能进入家庭，用更小的设备以低成本测量正确的东西。所以我们确实对iToilet有一个长期的想法，那就是你的马桶变得智能，可以测量你的健康状况，并可能告诉你，你知道，你需要去医生那里做检查。这将是未来。这将导致人口发生巨大变化……不仅是在人群中检测疾病的潜力，还有人们行为方式的潜力。因为人们经常得到流行病学家或其他什么人的建议;他们说，你知道，“不要吃红肉，多吃水果，”诸如此类的话。这很好。 People are really very noncompliant about that. But if you have a machine in your toilet saying, “you're really not very well today, and for the following reasons,” you're much more likely to... or your children look as though they might have something, you are very much more likely to action that, and therefore that becomes a really major contribution to preventive medicine.