系统生物学与中医整体观念及辨证论治

□ 张明雪  何 伟  辽宁中医药大学附属医院 

　　随着“20世纪三大科学工程”之一的人类基因组计划结束，完成了人和各种模式生物体基因组的测序，第一次揭示了人类的生命密码，自此生命科学的研究进入了后基因时代。随后发展起来的各种组学技术，如基因组学、转录组学、蛋白质组学、代谢组学、元基因组学等的兴起，将生物学带入了系统生物学研究的时代，系统生物学将成为21世纪医学和生物学的核心驱动力，将对阐明人类多种疾病的发生机理、研究新药物、控制药物毒性等方面产生巨大作用。
　　中医药学是根植于中国传统文化土壤中，并孕育发展而来的民族医药学，在诸子百家哲学思想的影响下，形成了自己独特的理论体系，为中华民族繁衍，乃至世界医学的发展作出了巨大贡献，中医药学理论的思维方法和系统生物学的研究思路在诸多方面具有相似性，对两者的比较研究有助于找到中医药学与现代医学的契合点，系统生物学有望成为沟通中西医的桥梁。
　　系统生物学与中医学的整体观
　　系统生物学是研究一个生物系统中所有组成成分（基因、mRNA、蛋白质等）的构成，以及在特定条件下这些组分间的相互关系的学科。就是在细胞、组织、器官和生物体整体水平上，来研究结构和功能各异的各种分子及其相互作用，这种整体性及注重组分之间相互作用的研究观点，有别于以往以个别基因和蛋白质为中心的实验生物学。因此它属于一种整合型大科学，它的基本特点之一就是要整合系统内不同性质的构成要素，即实现从基因、细胞、器官、个体等各层次的整合，就研究的对象来说，是一个完整而复杂的生物系统。系统内部各组分按照一定方式组合，这种系统并不是各部分简单的叠加，而是“整体大于部分之和”，系统科学把这种整体才具有，而孤立的组分及其总和不具有的特性称为整体涌现性。
　　中医学整体观念认为人体是一个整体，它以五脏为中心，通过六腑、经络、四肢、百骸、经筋、皮部等各组织器官的协调作用，完成人的各种生理功能，从而达到自身的阴阳平衡状态。同时，中医学也强调“天人合一”，即人与自然和社会是不可分割的统一体，人作为自然的产物，必须顺应自然的变化才能得以生存。
　　虽然系统生物学系统整合的观点与中国传统医学的整体观念，在核心思想上具有高度相似性，但系统生物学研究仍以还原论为主，是从最简单的系统，如单个细胞入手进行研究，再将多个简单的系统通过研究网络，“自下而上”地构建出完整而复杂的人体生命系统。而中医学的整体观虽然具有系统科学的思想，也具有一定的优越性，但在几千年的自身发展过程，仍驻足于哲学和经验的层次上，仍以阴阳、五行、气血等概念阐述人体生理病理变化，并未“自上而下”地继续下去，缺乏物质作用基础的局部分析研究，正基于此，造成中西医无法互融的局面。如何将系统生物学的研究方法引入到中医药的研究中，是摆在我们面前的急需解决的重大问题。
　　系统生物学的兴起改变了生物学研究的结构方式，将局限于个别实验室的独立研究，发展为更广范围和更高层次的国际合作，如被称为“人类第二基因组计划”的元基因组计划，以及人类单体型图谱计划、人类表观基因组学计划等，这些计划需要整合世界各国的生物学研究机构。系统生物学是典型的多学科交叉研究，它需要生命科学、信息科学、数学、计算机科学等各种学科的共同参与，才能高效率、高质量地完成。中医药学的研究应该借鉴系统生物学的研究模式，建立中医药学与各种组学技术结合的研究平台，努力促进中医药学与世界接轨。
　　系统生物学与中医学的辨证论治
　　系统的一个显著特点是具有多元性和差异性，系统是多元性和差异性的统一，作为研究生命现象和生命规律的系统生物学也不例外，人体的生长、发育、衰老、死亡，以及各种疾病的产生，均与一种或多种基因的结构和功能相关，基因是遗传信息的携带者，而蛋白质是基因功能的实施者，基因突变时，蛋白质的结构亦发生改变，继而引起蛋白质功能的降低或丧失，或蛋白质活性的异常增高；基因表达异常时，蛋白质的数量改变，最终导致疾病发生。正是由于基因的表达方式错综复杂，同样的一个基因在不同条件、不同时期可能会起到完全不同的作用，因此同一种基因表达异常可以导致多种疾病，即可以通过调控相同的基因达到治疗不同疾病的目的。每一种疾病又是多种基因表达失常的综合作用结果，因此同一种疾病又需要调控不同的基因达到治疗相同疾病的目的。
　　系统生物学的技术平台是各种组学，如基因组学、蛋白质组学、代谢组学、转录组学等，正是这些组学技术的发展孕育了系统生物学。人类元基因组计划已于2006年启动，所谓的人类元基因组是指人体内与人类共存的菌群基因组的总和，是针对微生物群落系统的基因组研究。日本科学家在研究人参皂甙的抗肿瘤作用时发现，在喂给肠道无菌的小鼠时，这些药物都被排泄出来，说明人体对人参皂甙的"原药"是不吸收的。再把人参皂甙喂给肠道菌群正常的小鼠，发现人参皂甙被小鼠肠道内的一类微生物分解再加工成活性物质，并进入血液后发挥作用。中科院大连化学物理研究所的研究表明，大约有20％的人体内没有能够分解人参皂甙的肠道菌类，所以在治疗前先调理肠道菌群，将收到较好疗效。这说明肠道菌群是造成人体个体差异的因素之一，因此，在治疗时应注重个体差异，采用因人而异的个体化用药措施。
　　这些与中医学的辨证论治十分相似。由于中医着眼于证，所以就出现了“同病异治”和“异病同治”两种针对证的治疗方式，这是辨证论治观念的具体实施方法，是“以人为本”治疗思想的体现。
　　中医药学以朴素的哲学思想观来指导自己的诊疗过程，现代医学在还原论道路上愈行愈窄，而向中医学的系统整体观回归、靠拢，也是未来医学发展的大势所趋。然而在系统的层面上实现中西医学的交融还有很长的路要走，我们欣喜地看到，陈竺部长在太平洋健康高层论坛上的致辞中提到：“建立融中西医学思想于一体的21世纪新医学，这种医学兼取两长，既高于现在的中医，也高于现在的西医”。这一目标的提出，将为未来医学发展带来革命性的变化。