2023年《麻省理工科技评论》“35岁以下科技创新35人”中国区发布将来到上海。本次论坛我们聚焦「Infinitas 未来无限」,我们将搭建一个展现“青年人”智慧与潜力的舞台,聚集全球创新人才和资源,让更多人见证他们不懈的探索和追求,让一点火苗点燃他们无穷的创造力。让上海与我们共同见证这片广阔无垠的舞台上,追梦者们绽放出耀眼的光芒。

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以下是复旦大学特聘教授、复旦大学人类表型组研究院执行院长田梅在2024中国科技青年论坛精彩讲话,由云现场整理。


尊敬的各位来宾、朋友们,特别是青年的兄弟姐妹们,大家好!今天非常高兴能有这样的机会第一个站在讲台上给大家介绍我曾经青年时的一些感受。今天带来的题目是《人类表型组时代,核医学分子影像的新机遇》。因为我本人是核医学医生,所以给大家介绍一下这些领域的新变化。

伽利略曾经说过“测一切之可测,并使不可测成为可测”。门捷列夫更提出“没有测量,就没有科学”。想想我们每一位科学家是否都是正在做测量的工作?再想我们认识世界和改造世界的过程中,一定是从观察到数据、数据到知识、知识到能力,也就是测、算、控。作为生命医学的从业者,我们进入这样的大数据时代,我们又将面临什么样的机遇和挑战?

从人类基因组到人类表型组,看到表型组,可能大家会问什么是表型?什么是表型组?表型是基因和环境相互作用决定人体特征,这些人体特征就是表型或者说表现型。这些表现型的组合就叫表现型组或表型组,它包括了生物、物理、化学的变化,同时也是跨尺度、有动态性的,还有它本身的复杂性。

从人类基因组,我们都已经经历过了,90年代开始了基因组计划,一直到2015年提出精准医学的大计划,提出之后,人类一出生测了一滴血或基因之后,是否能够真正知道他未来会得什么疾病,这样的科学过程是否能够提前预知预测呢?后来发现不是这么回事,因为人出生之后要经历不同的环境,有内环境和外环境,内环境是我们自身的心理环境、胃肠道的微生物环境,还有很多环境。外环境有家庭环境、学校环境、工作环境、社会环境、人文环境,都会对我们人的基因产生不同的影响,因此就会有不同的表型或者表现型。因此,构建从基因组到表型组的大的总的研究或者测算控,就需要跨越这么多关键的领域。比如说除了基因组之外,从转录组开始都是表型组学重点关注的方向,比如转录组学、蛋白组学、代谢组学,以及细胞、器官、影像、体质、心理、行为、动作等等,都是我们的表现型,有宏观的、微观的,从基因到表型,我们进行全景的精密测量之后,才能得到大的数据进行系统解构,从中发现这些生命的奥秘,这些才能真正助推我们更加精准的精准医学。

表型组学也是生命科学点石成金的新领域和方向,7月2日中国科协刚刚开过全国大会,已经列了十大前沿问题。我们看第九条,人类表型组微观与整体的复杂关联及其机制解密,我们这个领域已经进入了全中国和全世界的视野范围之内,成为未来我们在座各位以及线上各位朋友共同努力的方向之一。

在复旦大学张江校区,我们已经建成了世界上第一个以人类表型组为命名的研究所,叫复旦大学人类表型组研究所,建成了首个跨尺度多维度的表型组平台,我们有很多表型的测量平台,从分子细胞影像到功能,从里到外所有的检测,包括内外环境,包括EQ和IQ的测量,还有当天的温度、湿度以及大气环境等等所有测量之后,形成24000个表型,这些表型能够帮助我们理解真正人体在某个时间点到底有哪些表现形式,它是否正常。如果大家有这样的需求,欢迎你们来进行平台的测试,我们有专业的人员和很好的分析方法。

另外,作为临床医生或者我们每个人都会关心我是不是正常,正常值是多少,血压的140、90是不是从20-90岁都这一个尺子量,答案是否则的。目前的临床参考值基本是从外国文献来的,我们希望通过表型组的一系列研究,对中国人群的测量,希望能得出健康中国人的正常标准值参考范围,而且这是按照性别、年龄不同来分段的。我们可以看到不同颜色是不同的平台,刚才分子细胞各种平台检测,做出来之后我们可以发现它的新药物靶标、发现新生标志物,还有新的作用机理机制,因此当我们在科学中有疑惑的时候我们就会找,这里面能不能帮助我们去导航,看看哪个地方是有关联的,哪些关联是我们已知的,哪些是未知的,因此将来的精准医学将回这里发生很多新的变化。

从基因组到表型组,有一个新的专业学科,大家不是特别熟悉,就是核医学的分子影像。医学的临床医学离不开影像,现代医学离不开现代的先进影像技术,从X线、CT、核磁到PET,不仅要看解剖结构,还要看分子细胞的代谢,我们离不开先进的影像设备。PET和PETCT属于核医学科,挂号核医学科有两种设备,核医学是特别灵敏、特别精准的分子水平检测方式,它应该叫做分子医学。2015年,国际上提出精准医学,当时年会的主题是利用分子影像能使精准医学可视化。

精准医学有三大支撑技术,第一个是现代遗传技术,第二个是分子影像技术,第三个是生物信息技术,我们拥有这三大技术,才能推动精准医学的真正科学化。核医学的分子影像,我们首先有回旋加速器,产生微量的放射性同位素,标记这些分子,你想标什么都可以,标记之后我们通过静脉注射之后进入人体,就会形成这样一个图像,中间正在转的图像是什么样的情况呢?如果有医生的话,可能想这是癌症的,如果不是医生的话,一看这个点有点奇怪,怎么就这有点。其实这个疾病是一个恶性的皮肤癌,叫黑色素瘤。如果没有用PET分子影像,我们无法获知身体当中有这么多病灶。中间黑白在转的是乳腺癌手术后的复发,有很多黑的片、点,都是复发之后的转移灶。旁边一闪一闪彩色的是大脑的一些脑图像,有多巴胺第一、第二受体等等,我们不仅可以看到,还要定量化,还要进行它的机理机制挖掘。

现在肿瘤有很多深化的改变,无论什么样深化的改变,我们都有相应的PET显像剂。我们当中如果有做这方面研究的老师和同学,一定会关注未来核医学的发展影像,这就是我们未来知识的亮点。我们刚才看到肿瘤是很有依据的一个疾病,当它用PET做了之后,可以看到这个病人是胃肠道间质瘤,经过治疗之后好了,这个药大家很熟悉,这是《我不是药神》的神药,这是我在美国专门做的第一批患者的临床试验,这个病人高高兴兴的回家了,两年后回来复发了,分子靶向药物用了一代之后,耐药之后就要用第二代药,用上之后马上见效,分子影像可以帮助我们很快的识别这个疾病的进展情况和治疗情况。

我们现在不仅仅要看影像,还要看它的病理,未来一部分病理可以被我们的分子影像取代。比如乳腺癌,我们有几种阳性的,还有三阴性乳腺癌,这些用PET分子影像就可以一目了然。比如第一个患者,这个病人打了雌激素受体阳性的显像剂之后。第二个病人更是,A和B是乳房局部的病灶,C和D是脑部的转移灶,因为这个病人做了PET全身检查,她避免了两次活检穿刺、两次手术和两次漫长等待的心情焦躁,因为她做完这个就知道不是手术的问题了,直接用HER2抑制剂来进行系统性治疗,就可以帮她缓解疾病。这就提示我们说分子影像不仅仅是影像看,更重要的是帮我们成就一个未来的临床金标准,也就是病理学。我和张宏教授一起提出一个新的概念名词叫transpathology,汉语暂时定名为透明病理,通过分子影像把人体内原来不知道的生物化学变化,通过分子影像来进行显像。这也得到了PET发明人的高度支持,评价我们这是未来精准医学可视化的一个重要概念和理论创新,这会成为我们未来临床医学的金标准,影像不再是单纯的辅助诊断,而是未来医学诊断的金标准之一。

任何一个先进的诊断和治疗技术,新的药品、新的技术,都要进入医保,PET分子影像在过去20多年来,一直是很多发达资本主义国家医保覆盖的检查。这是日本,应该是世界上最担心核素的国家,从1996年开始逐步把它入了医保,旁边是我翻译的汉字,可以看到十几年来他走过的路径。我们中国遗憾的是到现在为止只有浙江省和深圳市入了医保,希望我们在座的大家能够帮助我们推动这样的医保,这是我作为浙江省政协委员推动个PETCT入医保,在浙江只要1590元就可以做一次PET,进行治疗的手术前、手术后、药物靶点治疗前、靶点治疗后,进行全面的可视化。

核医学分子影像的可视化可以帮助我们Making the invisible visible,making the impossible possible。