系统生物学与中医药的发展

香山科学会议第291次学术讨论会综述



        中西医药学有可能在各自的发展中，在多学科交叉融合的基础上，优势互补，逐步系统整合。这对于促进医学科学体系创新，探索解决生命科学中的复杂问题具有深远意义。

  

        伴随现代科技的发展，西方医学遵循“还原论”的研究思路和方法，采用实验性的生物医学模式和与科技紧密结合的医学研究模式，形成了现代生命科学与医学的研究主流。然而，近些年来，随着人们对复杂性疾病的认识逐步加深，还原论方法的局限性日益显露，现代医学面临着复杂疾病模式的严峻挑战，整体观的重要性被科学界日益重视。重视生命科学的复杂性和整体性研究已成为当今新的发展趋势。而以整体观为主要认识方法的中医药学理论，与当代生命科学发展趋势具有共同之处。中西医药学有可能在各自的发展中，在多学科交叉融合的基础上，优势互补，逐步系统整合。这对于促进医学科学体系创新，探索解决生命科学中的复杂问题具有深远意义。

  

        近日，主题为“系统生物学与中医药的发展”的香山科学会议第291次学术讨论会在北京召开，中国科学院陈竺教授、中国医学科学院刘德培教授、中国中医科学院王永炎教授和上海中医药大学陈凯先研究员担任会议执行主席。医药学、中医药学、中西医结合、生命科学、系统科学、哲理数学、化学等相关学科的35名专家学者应邀参加了会议。会议中心议题有“系统生物医学与中医药”、“复杂性系统科学方法与中医药的发展”、“系统生物学的思路和方法在中医药研究中的运用”、“医学发展趋势和前景分析”。与会专家围绕系统生物（医）学、复杂性系统科学与中医药的发展，在充分交流的基础上展开了深入的讨论并提出了建议。

  

        陈竺教授在题为《系统生物医学与中医药现代化》的主题评述报告中，就生命体的复杂性、现代医学发展的困境、中医药学的朴素系统观等问题进行了论述。系统生物学使生命科学由描述式的科学转变为定量描述和预测的科学，已在预测医学、预防医学和个性化医学中得到应用。复杂科学是研究对象的复杂性及复杂系统的科学，其研究方法以还原论和整体论相结合。随着人们对世界复杂性的进一步认识，系统科学理论和思维方法与中医基础理论及思维方法，找到了共同的哲学基础，为采用复杂性科学的思维和方法研究中医药学开辟了新的途径。

  

        王永炎教授在题为《中医药学研究中系统论与还原论的关联关系》的主题评述报告中指出，随着医学研究的深入，把生命视为一个线性系统，以简单的因果关系来把握生命活动已日显不足。面对高度非线性的研究对象，应强调还原论与系统论的互动，强调自然与人文科学融合、系统论与还原论对接、宏观与微观结合，建立在整体、系统思维下的新方法，培育和构建新医学模式和创新医学体系。科学与人文融合是时代的主题，科学为人文奠基，人文为科学导向，科学求真，人文求善，科学人文合而不同，互补互动。医学的发展是以“人的健康”为中心，中医治病必求其本，以平为期。

  

        刘德培教授在题为《系统生物学与中医发展》的主题评述报告中阐述了中医药学的产生、特色，系统生物学的发展以及现代医学发展模式。指出生命体的复杂性决定了医学的复杂性，心理、社会、环境等因素都会影响生命体本身。许多复杂性疾病是生命体多层次、多层面因素作用的结果。克服这些困难需要在研究方法和观念上有大的突破，需要各学科间相互协作。将系统生物学“宏微并举”的成果渗透到中西医理论系统中去，结合疾病的基因分子网络，作出正确的临床诊治，将给中医药科学带来广阔的空间。

  

        系统生物医学与中医药

  

        “系统生物医学”是系统论与医学在全新的技术背景下的结合，在系统理论指导下，把人体作为一个完整的系统加以研究。通过大规模提取各类生物信息，深入研究基因组、蛋白组和代谢组等生物信息与环境信息的相互作用，阐明发病机理，研究新的诊断和治疗技术，从而引领现代医学进入预测性、预防性和个性化的时代。中医学是生命科学的一个组成部分，是一个复杂的巨系统，“整体观”、“动态观”、“辩证观”是中医理论的特色，与系统生物医学的研究思路不谋而合，因此中医的发展可以借鉴系统生物医学等现代生命科学文明成果。

  

        与会专家指出，中医药整体化研究的核心问题是要通过中医药理论和现代科技相结合，研究揭示中药（扰动体系）与机体（应答体系）两个复杂系统之间相互作用的规律。化学物质组学为系统整体地表征复杂扰动体系的特征及其与机体应答网络之间的关系提供了方法支持，整合化学物质组学的整体系统生物学对中医药的整体化研究将起到推动作用。代谢组学把人体作为一个完整的系统，研究人体代谢网络在疾病和药物作用下的变化规律，此方法可作为评价中国传统中医中药的整体性疗效的重要手段之一。

  

        由于肠道菌群组成复杂，要正确理解其在中药代谢中的作用，必须引入系统生物学的思路和方法。根据每个人体与健康人群所在的健康空间的距离以及是否向健康空间移动的趋势，可以对药物干预下人体的健康状况的变化趋势做出判断，从而实现对复杂药物成分作用的整体评价。同病异治，异病同治是中医的特色，这和不同的表型与基因型的关系正相吻合，应抓住中医证候某一时点的变化，重视整体表征的特征。通过组学的研究，勾划生物特征图谱，有可能找到证候研究的规律。但面对大规模的生物信息，如何进行整合，是尚待探讨解决的问题。

  

        与会专家提出，在研究中要认真思考和把握系统生物学与中医学的整体观念是否为同一概念，系统生物学的研究方法是否都适合于中医学，要重视研究对象微观和宏观的规律。要研究两者如何结合，系统生物学方法怎样用得最合理，用得最好，而不应仅仅是标签化。要在借鉴的基础上形成自己的方法，在还原论的基础上进行系统整合。

  

        复杂性系统科学方法与中医药的发展

  

        生命是一个复杂的、整体化和网络化的系统。从系统观、信息结构、复杂性的角度，探索生命现象与疾病本质已成为国际生命科学领域的前沿和热点。复杂科学是在以还原论为纲领的经典科学正走向以系统论、整体论为基础的大科学时代的背景下，研究对象的复杂性及复杂系统的科学。其研究方法是还原论和整体论相结合、科学推理下定量分析和哲学思辨中定性判断相结合的方法，研究层次注重揭示客观事物演化的历程及其单元间的关系。从整体论出发，以复杂系统等研究方法为手段，结合中医药学研究的实践以及疾病的复杂现象和复杂性特点，探讨复杂系统研究的创新思维和研究方法，为研究现代医学模式和中医药学提供了可能的新思路和新的方法论。

  

        与会专家认为系统科学理论与中医基础理论有着共同的哲学基础，为采用复杂性科学的思维和方法研究中医药学开辟了新的途径。中医学既不属于自然科学也不属于社会科学和思维科学，而是既涉及自然科学又涉及社会科学和思维科学的一门整体科学。它的整体科学性不仅体现在以整体观统摄全局、贯彻始终，而且体现在将许多学科有机地结合在一起。对中医理论的理解常常有赖于研读者的“悟性”。中医学证候分类的依据是中医四诊信息，包括症状、体征、舌脉象等。在中医临床诊疗中是能够找到规律的。目前的难点是如何把规律表述出来。在探讨复杂系统问题的有效模式和手段研究中应重视病、证、效结合模式，定性分析与定量分析相结合，规范研究与实证研究相结合的方法，从而推动中医药学的发展。

  

        与会专家提出，中医学是个复杂系统科学，这与生命的复杂性相对应，研究中先要充分了解人这一复杂体系的各个部分。现在西方的系统生物学还是建立在还原论的基础上，与中医学的整体论还是不同的，二者不能等同对待。

  

        系统生物学的思路和方法在中医药研究中的运用

  

        中医学的整体观从本质上具有系统科学思想，是传统的“系统医学”。只有在系统层面上深入研究和应用，中医药的特色才能更为合理地得到继承、阐释与发扬。当前中医药现代化研究受到了方法学的制约。系统生物学是以整体性研究为特征的一种大科学，是研究一个生物系统中所有组成成分（基因、蛋白质、代谢物等）的构成，以及在特定条件下这些组分间的相互关系的学科。中医学就是把人体视为一个系统，通过测定和改变系统的输入和输出来调节系统的状态。系统生物学的思路与中医整体观相一致，为中医药研究提供了一个可借鉴的方法。与会专家以具体研究为例交流了用系统生物学思路进行的研究工作，如对肾阳虚证本质的研究等。

  

        与会专家指出，现代医学的发展有有赖于分子生物学的发展。中医理论建立于中国古代传统文化的基础之上。面临文化的冲击，怎样变革才能适应时代的发展？这是个重要的命题。阴阳是中医处理复杂问题的思维方法，根据阴阳不同，驾驭复杂事物的规律。应用系统生物学、复杂科学研究中医，应重视系统整体间的联系是通过什么来实现的。有些联系现在还没发现，中医虽然可能已经认识到，但尚不能表述出来。系统生物学从思维方式上讲是个非常大的进步，原先单个基因的研究是典型的还原论思想。现在系统生物学的研究确实还处于很早期的阶段，代谢组学、蛋白质组学，从技术高度上讲目前还有很多问题没解决。功能组学是最难的，需要加强研究。系统生物学是东西方医学沟通的桥梁，最终二者很可能融合。

  

        医学发展趋势和前景分析

  

        我国医学发展正面临着疾病构成的变化、老年化社会的逐渐形成、社会心理因素的变化、环境因素的改变、生活方式的改变、健康观念的转变、卫生需求的增加和对科技进步的依赖性增强等重大变化。现行的生物医学模式在理论和实践上都存在诸多缺陷，现有的疾病防治模式和手段以及医疗卫生保健体系已不能适应现代社会发展和人民健康福祉的需求。必须向着医学模式转变为生物-社会-心理-环境-工程医学模式的方向转变，实现“身心健康、无病无弱、环境和谐”的总体目标，以适应时代发展变化的要求。

  

        与会专家指出，中医是治病救人的科学，是具有哲学、人文科学特点的应用科学，属自然科学范畴。过去五千年来中医为中华民族防病治病、养生保健、繁衍昌盛做出了巨大贡献。现在，中医药的影响已遍布世界。中国医学的未来在于中西医的长期共存、优势互补、有分有合、共同发展。与会专家认为，21世纪医学发展的主旋律是倡导医学科学与人文科学的融合；医学突破性的进展有赖于生物医学为先导的多学科交叉与融合；医学重视有关复杂系统的研究；多学科交叉基础上的中、西医融合将在21世纪得到很大的发展。基于线性思维和还原分析的现代医学无法阐明复杂生命系统的整体行为特征和系统活动规律。未来医学要以全方位立体化的最新医学模式为指导，以重心前移注重全过程为战略，以多层次系统整合为手段，从以疾病或病人为中心的单向研究转变到以健康为中心、遗传-环境-机能相统一的全方位全过程的综合性研究，从以人类健康为中心的狭隘健康观转变到以生态健康为中心的开放性大健康观。

  

        与会专家指出，现行的医学模式全世界都在反思。在我国，中医药在缓解看病难、看病贵等方面起着很重大的作用，应当探索建立符合我国国情的医学模式。“一根针一把草”为中华民族的生存、繁衍和发展作出了重大贡献，其实它具有很高的科技含量。由于知识不足而对它不认识或不理解就误认为它没有多少科技含量是错误的。中医界要挺起腰杆，尽快建立起中医药自已的评价标准。中西医是两个不同的医学科学体系，最终有可能形成融合，但道路还很漫长。中医药研究要主动向多学科人员开放，吸收多学科人员的智慧，形成合力。复杂性疾病的研究中必须结合中医学的理念，加强基础研究，要给科学家自由探索的空间。既要有还原论坚实的基础，又要有系统论的宏观把握，才能融合，实现我们的目标。还要有多学科的交叉融合，要把中医以外的专家请进来，共同促进中医药学的发展。

  

        生命体的复杂性决定了医学的复杂性，心理、社会、环境等因素都会影响生命体本身。首先要深入认识未来医学发展的趋势，现代医学要应用复杂科学和系统科学的理论和方法，突破线性思维和还原分析，建立非线性复杂思维模式，更加注重宏观和系统综合。中医药学要重视应用数学等科学原理和方法，从整体论、系统论和复杂科学方面开辟中医药学研究的新思路、新途径，为从单一的医疗体系向中西医两大医疗体系交叉渗透、相互融合发展奠定基础。