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中醫(yī)討論:信息組學(xué)——中西醫(yī)融合的平臺(tái)

信息組學(xué)
——中西醫(yī)融合的平臺(tái)

作者:于建國(guó) 于建成 陳功 趙宏杰

論文摘要:

關(guān)鍵詞:信息組學(xué) 虛擬建模 系統(tǒng)生物學(xué) 基因組學(xué) 蛋白組學(xué) 代謝組學(xué) 中醫(yī)固有理論 中西醫(yī)融合

1. 科學(xué)的本質(zhì)是通過(guò)虛擬建模來(lái)認(rèn)識(shí)與掌握自然規(guī)律,霍金:“……理論只不過(guò)是宇宙或其中某一部分的模型,一些聯(lián)結(jié)這模型和我們所觀察的量的規(guī)則。它只存在于我們的頭腦中,(不管在任何意義下)不再具有任何其他的實(shí)在性!

1.1 虛擬建模包括兩個(gè)方面,一個(gè)是效率意義上的,另一個(gè)是物理意義上的。效率意義上的建模見(jiàn)于工程技術(shù)、氣象、經(jīng)濟(jì)、社會(huì)等眾多科學(xué)領(lǐng)域,最典型的就是計(jì)算機(jī)科學(xué);物理意義上的建模見(jiàn)于物理、化學(xué)等科學(xué)領(lǐng)域。

1.2 中醫(yī)屬于效率意義上的建模。她把某些生理病理功能與信息組合虛擬成一個(gè)系統(tǒng),以解剖器官作為命名符號(hào)(臟腑),再通過(guò)類比的方式(analog)進(jìn)行建模。認(rèn)為“天人合一”,生命是宇宙自組織形式的一種表達(dá)方式,故采用宇宙運(yùn)行方式,從空間(經(jīng)絡(luò))、時(shí)間(藏象)、全息(人體的“自相似性”),生命的物質(zhì)、能量、信息、意識(shí)(精氣神形),多角度全方位全交叉建模。比如,把身體中的水類比成海洋的運(yùn)動(dòng),不僅引入水與電解質(zhì)這個(gè)參數(shù),還引入主要是行星運(yùn)動(dòng)引起的洋流、主要是月球運(yùn)動(dòng)引起的潮汐的參數(shù),建立了津液、營(yíng)衛(wèi)等概念及其生理病理子模型。從其他學(xué)科創(chuàng)造的偉大科學(xué)成就來(lái)看,不難理解中醫(yī)理論與技術(shù)為什么臨床行之有效,因?yàn)檫@個(gè)模型把握的是生理病理的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。

1.3 西醫(yī)屬于物理意義上的建模,但這種建模采用了不同于任何學(xué)科的建模方式。正像美國(guó)科學(xué)家萊諾伊·胡德所說(shuō)的……(西醫(yī)的基礎(chǔ))生物學(xué)與所有其他學(xué)科,如物理學(xué)、化學(xué)、地理學(xué),是完全不一樣的科學(xué),因?yàn)樯飳W(xué)以外的學(xué)科都只能通過(guò)類比的方式(analog)進(jìn)行分析。

1.3.1 西醫(yī)的基礎(chǔ),生物學(xué),從“發(fā)現(xiàn)的科學(xué)(discovery science)”,把系統(tǒng)的全部元素測(cè)定清楚,以便得到一個(gè)含有所有信息的數(shù)據(jù)庫(kù),即傳統(tǒng)生物學(xué),走到“假設(shè)驅(qū)動(dòng)的科學(xué)(hypothesis-driven science)”,人為地設(shè)定某種或某些條件去干涉(perturbation)于被實(shí)驗(yàn)的對(duì)象,從而達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康,與“發(fā)現(xiàn)的科學(xué)”互動(dòng)和整合的系統(tǒng)生物學(xué)。其核心是數(shù)字化的,因此生物學(xué)可以被完全破譯。從理論上說(shuō),這對(duì)生物學(xué)的把握應(yīng)該超過(guò)其他任何一門學(xué)科。系統(tǒng)生物學(xué)要實(shí)現(xiàn)從基因到細(xì)胞、到組織、到個(gè)體的各個(gè)層次的整合的研究方式,無(wú)疑是最具揭示生物真實(shí)物理意義的理想研究方式。

1.3.2 系統(tǒng)生物學(xué)是理想的生命科學(xué),這個(gè)理想需要循序漸進(jìn),需要漫長(zhǎng)的歷史!犊茖W(xué)》周刊系統(tǒng)生物學(xué)專集中一篇題為“心臟的模型化--從基因到細(xì)胞、到整個(gè)器官”的論文,很好地體現(xiàn)了系統(tǒng)生物學(xué)的整合性,同時(shí)也告訴我們,系統(tǒng)生物學(xué)離整合個(gè)體的各個(gè)層次、群體的各個(gè)層次、生物宇宙自組織形式還相去甚遠(yuǎn)。也就是說(shuō),循序漸進(jìn)的每一個(gè)階段的認(rèn)識(shí)都是片面的局限的,基于這種認(rèn)識(shí)水平的臨床治療都是不全面的甚至是完全錯(cuò)誤的。西醫(yī)的臨床醫(yī)學(xué)走入瓶頸的根本原因,就是這種認(rèn)識(shí)論與方法論造成的。

1.4

2. 信息組學(xué)——中西醫(yī)融合的平臺(tái)。
-----------信息組學(xué)
--中西醫(yī)融合的平臺(tái)

作者:于建國(guó) 于建成 陳功 趙宏杰

論文摘要:信息組學(xué),采用完全不同于系統(tǒng)生物學(xué)的研究方法,不是把不同層次的組學(xué)中流動(dòng)著的信息整合出一個(gè)模型,而是采用類比方式的科學(xué)模型有目的地指導(dǎo)不同層次組學(xué)撲捉信息及信息流動(dòng)調(diào)控方式。這個(gè)類比方式的科學(xué)模型,就是中醫(yī)固有理論模型。什么是類比方式(analog)進(jìn)行分析的科學(xué)呢?比如,把身體中的水類比成海洋的運(yùn)動(dòng),不僅引入水與電解質(zhì)這個(gè)參數(shù),還引入主要是行星運(yùn)動(dòng)引起的洋流、主要是月球運(yùn)動(dòng)引起的潮汐的參數(shù),建立了津液、營(yíng)衛(wèi)等概念及其生理病理子模型。通過(guò)類比的方式進(jìn)行分析的科學(xué),有一個(gè)優(yōu)點(diǎn)就是能夠做出預(yù)言。比如,信息組學(xué)能夠揭示,每一味天然藥物的終極的單一作用,厚樸,調(diào)節(jié)平滑肌的橫波(橫斷向的蠕動(dòng)) ;枳實(shí),調(diào)節(jié)平滑肌的縱波(平行向的蠕動(dòng))。

關(guān)鍵詞:信息組學(xué) 虛擬建模 系統(tǒng)生物學(xué) 基因組學(xué) 蛋白組學(xué) 代謝組學(xué) 中醫(yī)固有理論 中西醫(yī)融合

1. 科學(xué)的本質(zhì)是通過(guò)虛擬建模來(lái)認(rèn)識(shí)與掌握自然規(guī)律,霍金:“……理論只不過(guò)是宇宙或其中某一部分的模型,一些聯(lián)結(jié)這模型和我們所觀察的量的規(guī)則。它只存在于我們的頭腦中,(不管在任何意義下)不再具有任何其他的實(shí)在性!

1.1 虛擬建模包括兩個(gè)方面,一個(gè)是效率意義上的,另一個(gè)是物理意義上的。效率意義上的建模見(jiàn)于工程技術(shù)、氣象、經(jīng)濟(jì)、社會(huì)等眾多科學(xué)領(lǐng)域,最典型的就是計(jì)算機(jī)科學(xué);物理意義上的建模見(jiàn)于物理、化學(xué)等科學(xué)領(lǐng)域。

1.2 中醫(yī)屬于效率意義上的建模。她把某些生理病理功能與信息組合虛擬成一個(gè)系統(tǒng),以解剖器官作為命名符號(hào)(臟腑),再通過(guò)類比的方式(analog)進(jìn)行建模。認(rèn)為“天人合一”,生命是宇宙自組織形式的一種表達(dá)方式,故采用宇宙運(yùn)行方式,從空間(經(jīng)絡(luò))、時(shí)間(藏象)、全息(人體的“自相似性”),生命的物質(zhì)、能量、信息、意識(shí)(精氣神形),多角度全方位全交叉建模。比如,把身體中的水類比成海洋的運(yùn)動(dòng),不僅引入水與電解質(zhì)這個(gè)參數(shù),還引入主要是行星運(yùn)動(dòng)引起的洋流、主要是月球運(yùn)動(dòng)引起的潮汐的參數(shù),建立了津液、營(yíng)衛(wèi)等概念及其生理病理子模型。從其他學(xué)科創(chuàng)造的偉大科學(xué)成就來(lái)看,不難理解中醫(yī)理論與技術(shù)為什么臨床行之有效,因?yàn)檫@個(gè)模型把握的是生理病理的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。

1.3 西醫(yī)屬于物理意義上的建模,但這種建模采用了不同于任何學(xué)科的建模方式。正像美國(guó)科學(xué)家萊諾伊·胡德所說(shuō)的……(西醫(yī)的基礎(chǔ))生物學(xué)與所有其他學(xué)科,如物理學(xué)、化學(xué)、地理學(xué),是完全不一樣的科學(xué),因?yàn)樯飳W(xué)以外的學(xué)科都只能通過(guò)類比的方式(analog)進(jìn)行分析。

1.3.1 西醫(yī)的基礎(chǔ),生物學(xué),從“發(fā)現(xiàn)的科學(xué)(discovery science)”,把系統(tǒng)的全部元素測(cè)定清楚,以便得到一個(gè)含有所有信息的數(shù)據(jù)庫(kù),即傳統(tǒng)生物學(xué),走到“假設(shè)驅(qū)動(dòng)的科學(xué)(hypothesis-driven science)”,人為地設(shè)定某種或某些條件去干涉(perturbation)于被實(shí)驗(yàn)的對(duì)象,從而達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康模c“發(fā)現(xiàn)的科學(xué)”互動(dòng)和整合的系統(tǒng)生物學(xué)。其核心是數(shù)字化的,因此生物學(xué)可以被完全破譯。從理論上說(shuō),這對(duì)生物學(xué)的把握應(yīng)該超過(guò)其他任何一門學(xué)科。系統(tǒng)生物學(xué)要實(shí)現(xiàn)從基因到細(xì)胞、到組織、到個(gè)體的各個(gè)層次的整合的研究方式,無(wú)疑是最具揭示生物真實(shí)物理意義的理想研究方式。

1.3.2 系統(tǒng)生物學(xué)是理想的生命科學(xué),這個(gè)理想需要循序漸進(jìn),需要漫長(zhǎng)的歷史!犊茖W(xué)》周刊系統(tǒng)生物學(xué)專集中一篇題為“心臟的模型化--從基因到細(xì)胞、到整個(gè)器官”的論文,很好地體現(xiàn)了系統(tǒng)生物學(xué)的整合性,同時(shí)也告訴我們,系統(tǒng)生物學(xué)離整合個(gè)體的各個(gè)層次、群體的各個(gè)層次、生物宇宙自組織形式還相去甚遠(yuǎn)。也就是說(shuō),循序漸進(jìn)的每一個(gè)階段的認(rèn)識(shí)都是片面的局限的,基于這種認(rèn)識(shí)水平的臨床治療都是不全面的甚至是完全錯(cuò)誤的。西醫(yī)的臨床醫(yī)學(xué)走入瓶頸的根本原因,就是這種認(rèn)識(shí)論與方法論造成的。

1.4 盡管,系統(tǒng)生物學(xué)有望破譯生命與疾病的奧秘,但是,在完全破譯之前醫(yī)學(xué)還得臨床,畢竟療效是醫(yī)學(xué)的首要目的。中西醫(yī)各自構(gòu)建了自己的模型,此前這兩個(gè)模型不可通約,也不可能用一方的標(biāo)準(zhǔn)去衡量另一方的對(duì)與錯(cuò)。但是,效率意義上的建模也必然蘊(yùn)含著生物的物理意義,生物的物理意義也得通過(guò)建模才能被人把握與操作,兩者共同研究的基點(diǎn)就是生理病理信息,這就為兩者融合提供了可能。

2. 信息組學(xué)--中西醫(yī)融合的平臺(tái)。信息組學(xué),采用完全不同于系統(tǒng)生物學(xué)的研究方法,不是把不同層次的組學(xué)中流動(dòng)著的信息整合出一個(gè)模型,而是采用類比方式的科學(xué)模型有目的地指導(dǎo)不同層次組學(xué)撲捉信息及信息流動(dòng)調(diào)控方式。這個(gè)類比方式的科學(xué)模型,就是中醫(yī)固有理論模型。

2.1 任何一個(gè)單一的生理活動(dòng)都不是西醫(yī)模型中一個(gè)系統(tǒng)完成的,任何一個(gè)單一病因都不會(huì)僅僅造成西醫(yī)模型中一個(gè)系統(tǒng)的損傷,任何一個(gè)單一的病理靶點(diǎn)都不是單一病因單獨(dú)造成的,“蝴蝶效應(yīng)”涉及諸多因素。那么,通過(guò)基因組、蛋白組、轉(zhuǎn)錄組、代謝組獲得的信息重新構(gòu)建的生理病理模型,必然交叉于若干系統(tǒng),這個(gè)模型復(fù)雜而龐大,不同于解剖實(shí)體系統(tǒng)的模型已成必然。

2.2 魯棒性(robustness)是控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的概念,同樣適應(yīng)于醫(yī)學(xué)模型設(shè)計(jì)。一個(gè)模型設(shè)計(jì)得是否強(qiáng)健、穩(wěn)定、自洽關(guān)系到臨床的可操作性、可重復(fù)性、有效性。西醫(yī)的生理病理模型,通過(guò)臨床驗(yàn)證其低魯棒性是不言而諭的,那中醫(yī)的生理病理模型魯棒性如何呢?如果,兩個(gè)低魯棒性的模型兼容,那么,兼容后的模型會(huì)強(qiáng)健、穩(wěn)定、自洽嗎?中醫(yī)的整體理論體系經(jīng)過(guò)漫長(zhǎng)的幾千年實(shí)踐總結(jié),是由若干個(gè)不同模型組成的。不同模型中的同一概念,其內(nèi)涵與外延不盡相同。在不了解這個(gè)事實(shí)的情況下,只能是“臨床靠經(jīng)驗(yàn),理論胡亂編”,給外專業(yè)的感覺(jué)是,中醫(yī)是一門實(shí)踐醫(yī)學(xué),理論不過(guò)是哲學(xué)思辨。好在各家學(xué)說(shuō)建立的模型,都是對(duì)《黃帝內(nèi)經(jīng)》、《傷寒雜病論》等經(jīng)典中醫(yī)固有理論模型中的某個(gè)子模型的發(fā)揮與演繹,這就使得還原回高魯棒性模型成為可能。我們必須清醒地認(rèn)識(shí)到,只有重申中醫(yī)固有理論才能使得中西醫(yī)融合成為可能,這也是中醫(yī)賴以生存的前提。

2.3 簡(jiǎn)約、全面是建模不可或缺的要素,中醫(yī)固有理論模型具備這些要素,至今還沒(méi)有發(fā)現(xiàn)任何一門科學(xué)的理論模型把紛繁復(fù)雜的宇宙與生命及其疾病的發(fā)生、干預(yù)、轉(zhuǎn)歸多角度全方位全交叉建模,并簡(jiǎn)約得不能再簡(jiǎn)約,基于生理模型改變的病理模型“證”像數(shù)學(xué)公式一樣嚴(yán)謹(jǐn)而便于計(jì)算操作,那么,有目的地指導(dǎo)不同層次組學(xué)撲捉信息及信息流動(dòng)調(diào)控的類比方式的科學(xué)模型必然是中醫(yī)固有理論模型!芭R床癥狀與體征,這是古今中外相對(duì)穩(wěn)定的參考系!”。不使臨床實(shí)踐與基礎(chǔ)理論相互脫節(jié),不失生命整體性系統(tǒng)性協(xié)同性,這種類比方式與數(shù)字化方式相結(jié)合的研究方法,在可預(yù)見(jiàn)的未來(lái)相當(dāng)長(zhǎng)的歷史時(shí)期內(nèi),顯然是最合理的最先進(jìn)的研究方法。就像丘吉爾所說(shuō)的一樣,民主不是最好的制度,但它是我們現(xiàn)在能找到的最好的一種。這就是陳竺院士要表達(dá)的,既高于中醫(yī)也高于西醫(yī)的新醫(yī)學(xué)。

2.4 沈自尹氏等的《“腎陽(yáng)虛”證的下丘腦-垂體-甲狀腺軸初步觀察》、陳英華氏等的《腎陽(yáng)虛證動(dòng)物模型造模方法綜述》、方肇勤氏的《辨證論治實(shí)驗(yàn)方法學(xué)--實(shí)驗(yàn)小鼠診法與辨證》、李同憲氏的《外感染熱病證態(tài)學(xué)》《傷寒論現(xiàn)代解讀》,無(wú)論從基礎(chǔ)還是臨床都做了有益的探索,說(shuō)明信息組學(xué)的研究方法是可行的。如果以高魯棒性的中醫(yī)固有理論模型為藍(lán)本,結(jié)合各層次組學(xué)的最新進(jìn)展,這種研究是會(huì)更具生命力的。

3. 通過(guò)類比的方式進(jìn)行分析的科學(xué),有一個(gè)優(yōu)點(diǎn)就是能夠做出預(yù)言。就像相對(duì)論可以預(yù)言核聚變一樣,信息組學(xué)有望在如下方面取得研究突破:

3.1 信息組學(xué)能夠揭示,每一味天然藥物的終極的單一作用,為節(jié)約、有效利用提出規(guī)范,并提供利用的物理證據(jù),一改單一化學(xué)成分制藥規(guī)則。中藥材成分復(fù)雜,但作用卻是單一的。就拿厚樸來(lái)講,不管是中醫(yī)主治胸腹痞滿脹痛、反胃、嘔吐、宿食不消、痰飲喘咳、寒濕瀉痢,還是現(xiàn)代藥理研究興奮或抑制離體腸管活動(dòng)、在體小腸張力下降(麻醉)、對(duì)抗組胺致十二指腸痙攣(大鼠)、抗實(shí)驗(yàn)性胃潰瘍(幽門結(jié)扎型、應(yīng)激型)、抗菌、抗病毒、肌松作用(可能屬非去極化型)、對(duì)抗甲基苯丙胺所致興奮作用、對(duì)抗同種被動(dòng)皮膚過(guò)敏反應(yīng)(PCA),它的終極作用只有一個(gè),就是調(diào)節(jié)平滑肌的橫波(橫斷向的蠕動(dòng)) ;枳實(shí),調(diào)節(jié)平滑肌的縱波(平行向的蠕動(dòng))。

3.2 信息組學(xué)能夠揭示,為什么不同科不同屬不同種不同成分而同名的藥材,具有相同的作用。如,南星科植物石菖蒲、水菖蒲,毛茛科植物節(jié)菖蒲,同具有豁痰開(kāi)竅的作用機(jī)理;信息組學(xué)能夠揭示,為什么十個(gè)中醫(yī)生開(kāi)出十個(gè)處方,治療同一個(gè)患者同一個(gè)病會(huì)同樣有效。如,越婢加術(shù)湯證的腎炎浮腫,用雞鳴散、木通散加減亦可;信息組學(xué)能夠在不同地區(qū)國(guó)家找到不同科不同屬不同種不同成分卻有相同作用機(jī)理的天然藥物,既可極大地挖掘天然藥物的利用潛能,又可防止生物入侵帶來(lái)生態(tài)失衡。

3.3 信息組學(xué)能夠揭示,為什么方藥、針灸、推拿等治療手段會(huì)取得同樣的療效,有望制造出模擬信息治療儀;信息組學(xué)能夠揭示,人體的“自相似性”即全息現(xiàn)象的機(jī)理,制造出較為精密的脈診儀、經(jīng)絡(luò)診斷儀、更為準(zhǔn)確的理化診斷指標(biāo)等等;信息組學(xué)能夠揭示,為什么生物節(jié)律具有生克乘侮關(guān)系的時(shí)間機(jī)制,為癌癥等諸多疑難病尋找到合理的治療途徑,解決干細(xì)胞移植不確定性,甚至替代這種療法;信息組學(xué)能夠揭示,為什么諸如野駱駝與家駱駝僅僅習(xí)性的改變就造成基因變異的機(jī)理,為中醫(yī)治療心理疾病、精神疾病機(jī)理的闡釋,及為更合理的治療尋找到途徑;信息組學(xué)能夠揭示,經(jīng)絡(luò)的實(shí)質(zhì),宇宙自組織形式是如何刻錄在生物體的,并可以返觀內(nèi)視。

3.4 信息組學(xué)能夠揭示,陰陽(yáng),這個(gè)中醫(yī)固有理論模型中最為基礎(chǔ)的概念的機(jī)理。馬建平氏的《狀態(tài)科學(xué)》中的狀態(tài)波理論,不僅可以為航天醫(yī)學(xué)奠定堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ),而且可以揭示出生物個(gè)體熵增、群體熵減的機(jī)理,可望研究出測(cè)定進(jìn)化速度(即“陽(yáng)”)的技術(shù)方法,那么,中醫(yī)理論現(xiàn)代化的最大障礙就被掃除了,因?yàn)橹嗅t(yī)固有理論整個(gè)模型都是基于和圍繞陰陽(yáng)展開(kāi)的。這樣人類還將能夠預(yù)測(cè)物種的自然滅亡或突變,當(dāng)然包括人類的自然滅亡或向更高生命突變的時(shí)間。

3.5 信息組學(xué)無(wú)須使用基因刀技術(shù)將能夠選擇性對(duì)特定的生物種群的基因進(jìn)行調(diào)控,甚至選擇性剿滅,這就是基因武器。但愿用于和平目的,畢竟科學(xué)是為了人類更好地生存,而不是為了自己的毀滅,任何對(duì)生物進(jìn)化進(jìn)程有可能干擾的行為都應(yīng)該避免,尤其是醫(yī)學(xué)的非自然干擾。

3.6 畢竟醫(yī)學(xué)的首要目的是人民的健康,首先追求的就是先進(jìn)的診療技術(shù)。由于中醫(yī)固有理論模型是公式化的,那么,就能夠?qū)崿F(xiàn)智能化。智能診療系統(tǒng)技術(shù)的實(shí)現(xiàn),前提是把中醫(yī)固有理論模型這個(gè)“公式”揭示出來(lái),這也是信息組學(xué)應(yīng)該首先開(kāi)展的課題。

主要參考文獻(xiàn):
所有參考文獻(xiàn)均搜索自互聯(lián)網(wǎng)各個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù),在此不列刊址。除論文中列舉的著作、論文外,還有
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《以色列科學(xué)家提出新生物物理模型》科技部
張有和《人類疾病觀念的偏差與臨床醫(yī)學(xué)的誤區(qū)》
張有和《狀態(tài)應(yīng)對(duì)醫(yī)學(xué)-應(yīng)對(duì)萬(wàn)千的中醫(yī)學(xué)體系》
趙宏杰《中醫(yī)系統(tǒng)生物學(xué)研究幾個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題》
趙宏杰《中醫(yī)學(xué)與信息科學(xué)--跨越式大聯(lián)合》
趙宏杰《創(chuàng)建信息中藥學(xué)及其意義》
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