第1章　在我們治愈壞血病之前

基因并不是決定命運(yùn)的全部因素

GENETICS ARE NOT DESTINY

我們對(duì)一個(gè)人了解多少呢？如果你穿越到古希臘時(shí)期，問(wèn)希波克拉底這個(gè)問(wèn)題，他可能回答得很簡(jiǎn)單：這個(gè)人體溫是高還是低，體型是高大還是矮小，是活著還是死亡。但是，如果今天你問(wèn)一位醫(yī)生，他給出的答案就會(huì)復(fù)雜得多。如今有數(shù)千種醫(yī)學(xué)檢測(cè)手段，可以對(duì)一個(gè)人進(jìn)行從內(nèi)到外的全面檢測(cè)，如血液化驗(yàn)、尿液分析、X射線、多普勒檢查等。我們可以使用各種系統(tǒng)，以及埃波克拉底（Epocrates）這類強(qiáng)大的醫(yī)學(xué)參考應(yīng)用程序，在線追蹤檢驗(yàn)結(jié)果。我們還可以進(jìn)行基因組測(cè)序，也可以追蹤一個(gè)人一天走了多少步。

將對(duì)一個(gè)人的所有觀察信息進(jìn)行分類十分重要，因?yàn)槲覀冃枰阉鼈儺?dāng)作解決患者問(wèn)題的參考數(shù)據(jù)。無(wú)論是在古代還是在現(xiàn)代，這些觀察信息都有不同程度的可信度和準(zhǔn)確性。例如，醫(yī)生對(duì)患者的行為和情緒的觀察已有數(shù)百年的歷史，而現(xiàn)在，我們可以利用電子設(shè)備對(duì)這些要素進(jìn)行監(jiān)測(cè)。這種方式既便捷又可靠，避免了人工觀察的偏倚和耐力限制。當(dāng)然了，希波克拉底也能計(jì)算一個(gè)人一天所走的步數(shù)，但是他計(jì)算的結(jié)果一定無(wú)法與現(xiàn)代運(yùn)動(dòng)計(jì)步器的精確度相比。

分類的第一步來(lái)自多數(shù)人在高中生物課上學(xué)到的知識(shí)：區(qū)分基因型和表型。在19世紀(jì)生物學(xué)家孟德爾利用豌豆的外貌特征進(jìn)行實(shí)驗(yàn)之前，人類對(duì)遺傳學(xué)幾乎一無(wú)所知。直到大約70年前，詹姆斯·沃森（James Watson）和弗朗西斯·克里克（Francis Crick）通過(guò)對(duì)DNA的研究，揭示了基因信息是如何被儲(chǔ)存和傳遞給后代的。由此，我們才開始理解遺傳的機(jī)制。不過(guò)，雖然基因組在決定我們的健康狀況上起著極其重要的作用，但它只是整個(gè)研究的起點(diǎn)。

相對(duì)而言，表型則包含了所有不存在于DNA編碼中的人的可觀察特性。一個(gè)人所有的特性以及他在世界中存在的方式，都屬于表型的范疇，如頭發(fā)的顏色、瞳孔的顏色、身高、體重等。對(duì)表型的觀察甚至在希波克拉底時(shí)代之前就已經(jīng)開始了。比如，古代的醫(yī)生只需要用手觸摸就能判斷一個(gè)人是否發(fā)熱。對(duì)于這種情況，我們應(yīng)該稱他們?yōu)椤爸委熣摺保皇恰搬t(yī)生”，因?yàn)樵卺t(yī)學(xué)被定義為一個(gè)結(jié)構(gòu)化學(xué)科之前，人們可能就已經(jīng)開始檢查體溫與治療發(fā)熱了。

這種觀察方式至今仍在使用。比如，父母通過(guò)觸摸孩子來(lái)判斷他們是否發(fā)熱，這類觀察無(wú)疑屬于針對(duì)表型的范疇，而我們的思維活動(dòng)（認(rèn)知），以及它們?nèi)绾伪憩F(xiàn)在我們的日常行為中，也都是表型的一部分。

隨著時(shí)間的推移，測(cè)量表型的精確度不斷提高。最初，人們通過(guò)觸摸來(lái)檢查人體是否發(fā)熱，后來(lái)這一方法被體溫計(jì)取代。現(xiàn)代的水銀體溫計(jì)或酒精體溫計(jì)可以精確到0.1℃。37.0℃被廣泛接受為健康人體的正常體溫。就現(xiàn)代的體溫計(jì)而言，這個(gè)溫度可以與37.1℃或36.9℃區(qū)分開來(lái)。而數(shù)字體溫計(jì)可能更精確，能夠精確到0.01℃甚至0.001℃。

這些數(shù)字化的讀數(shù)呈現(xiàn)出更高的分辨率，是用來(lái)區(qū)分表型的另一個(gè)有用的維度。沒(méi)有經(jīng)驗(yàn)的人可能只能區(qū)分兩種體溫狀態(tài)：沒(méi)有發(fā)熱和發(fā)熱。熟悉計(jì)算機(jī)語(yǔ)言的人可以用二進(jìn)制的0和1來(lái)表示這兩種狀態(tài)。有經(jīng)驗(yàn)的護(hù)士、醫(yī)生或父母能區(qū)分低熱和高熱，再加上低體溫癥（體溫過(guò)低以至于無(wú)法正常進(jìn)行生理活動(dòng)），我們就得到了4種可能的測(cè)量結(jié)果。懂計(jì)算機(jī)的人會(huì)意識(shí)到，這不再是一個(gè)二進(jìn)制位，而是兩個(gè)數(shù)字位，每一位都可以是0或1。如果我們想知道患者是否正在從發(fā)熱狀態(tài)（或低體溫癥）中恢復(fù)，可能需要使用液體體溫計(jì)，以更精確地測(cè)量患者的體溫。這樣就能隨著時(shí)間的推移，看到患者體溫發(fā)生的具體變化。

在處理更復(fù)雜的疾病診斷問(wèn)題時(shí)，如預(yù)測(cè)生育能力，我們可能需要更加數(shù)字化的方式。隨著測(cè)量變得越來(lái)越準(zhǔn)確，我們也需要越來(lái)越多的二進(jìn)制位來(lái)存儲(chǔ)這些測(cè)量結(jié)果，因?yàn)樯飳W(xué)與數(shù)字技術(shù)的融合，是與測(cè)量表型的精確度的提高緊密相連的。

從納米到兆米

除了分辨率或精確度，我們還可以從尺度的角度去思考在一個(gè)人身上可獲取的信息。首先，從微觀層面來(lái)看，單一的原子組合形成了分子，這是我們目前能觀察到的關(guān)于健康狀況的最小單位。有前瞻性的人或粒子物理學(xué)家可能會(huì)預(yù)測(cè)，在未來(lái)可以利用亞原子級(jí)別的相互作用來(lái)預(yù)測(cè)和管理健康。這的確是有可能的，但是就目前而言，原子仍是我們?cè)卺t(yī)療領(lǐng)域可以觀察到的最小單位。

我們可以從尺度在納米水平的DNA開始觀察。當(dāng)基因處于開啟狀態(tài)時(shí)（引發(fā)一系列可觀察表型反應(yīng)的第一步），它們會(huì)被轉(zhuǎn)錄成RNA。這個(gè)過(guò)程仍處于納米水平。最終，這些基因會(huì)指導(dǎo)身體合成蛋白質(zhì)、蛋白質(zhì)復(fù)合物和細(xì)胞器，我們到達(dá)了下一個(gè)尺度的里程碑：大小為數(shù)十微米的細(xì)胞。圖1-1描繪了表型尺度的演變過(guò)程。

接下來(lái)是厘米水平的器官。如果我們研究一下歷史上表型的測(cè)量方式，就會(huì)發(fā)現(xiàn)，對(duì)數(shù)代人來(lái)說(shuō)，器官都是可觀察到的最低水平。據(jù)說(shuō)，公元前300年左右的希臘解剖學(xué)家赫洛菲勒斯（Herophilus）是第一個(gè)進(jìn)行系統(tǒng)解剖并逐步理解人體的人。(3)他對(duì)心血管系統(tǒng)、消化系統(tǒng)、生殖系統(tǒng)等進(jìn)行了詳細(xì)的描述。

有些令人尷尬的是，2 000多年后的今天，赫洛菲勒斯的成果仍在很大程度上決定著我們對(duì)醫(yī)學(xué)專業(yè)的劃分。醫(yī)生要進(jìn)行腦、心臟、肝臟等身體器官方面的專門研究并接受專業(yè)訓(xùn)練，也就是說(shuō)，醫(yī)學(xué)中的學(xué)科研究基本上仍然是以器官為基礎(chǔ)的。如今，隨著具有影響力的觀察和醫(yī)療干預(yù)發(fā)生在更小尺度的層面上，更小尺度層面專業(yè)化的必要性變得顯而易見。當(dāng)然，這并不是說(shuō)某一個(gè)尺度比其他尺度更重要。毫無(wú)疑問(wèn)，大腦及其復(fù)雜性完全值得我們針對(duì)其單獨(dú)進(jìn)行研究。但是，當(dāng)我們觀察癌癥，以及納米水平和微米水平的相互作用如何決定哪種治療方式對(duì)不同的患者最有益時(shí)，分子、生物通路以及使我們能認(rèn)識(shí)到癌癥并非一種疾病而是多種疾病的專業(yè)化，都將變得至關(guān)重要。

保羅·赫爾林（Paul Herrling）教授曾在學(xué)術(shù)界和工業(yè)界擔(dān)任多個(gè)重要職位，包括諾華制藥的研究主管，以及Medidata公司的科學(xué)顧問(wèn)。他告訴過(guò)我，進(jìn)化是藥物研發(fā)者的盟友。他的意思是，一旦身體中的分子機(jī)制通過(guò)進(jìn)化過(guò)程表現(xiàn)出來(lái)，它們就會(huì)一次又一次地被重復(fù)使用。它們會(huì)在不同類型的細(xì)胞和不同的器官中執(zhí)行相同的功能，有時(shí)還會(huì)執(zhí)行不同的功能。這是生命科學(xué)家應(yīng)該牢記的一點(diǎn)。這也意味著，一種對(duì)于治療特定疾病特別有用的藥物，可能在其他疾病的治療中發(fā)揮其他作用。

試想一下，如果你沒(méi)有任何工具，但你想要擰緊某款冰箱上的某個(gè)螺栓，你會(huì)怎么做呢？這聽上去略顯荒誕卻相當(dāng)有啟發(fā)性——你最終會(huì)設(shè)計(jì)出一個(gè)能完成這項(xiàng)任務(wù)的工具，這就像研發(fā)一種藥物來(lái)治療某個(gè)器官中的某種特定癌癥。根據(jù)螺栓的大小，你所創(chuàng)造的工具也能夠擰緊（和松動(dòng)）許多其他款型冰箱上的螺栓，甚至能用在其他許多物品上。同樣，如果一種針對(duì)特定癌癥的治療方法能在某個(gè)病例中起作用，那么它也有可能用于治療其他類型的癌癥以及非癌性疾病。

我們?cè)賹y(cè)量的尺度擴(kuò)大到身體的大小，也就是以米為單位。此時(shí)我們會(huì)發(fā)現(xiàn)，自人類誕生以來(lái)，人類能察覺(jué)的大部分事物一直都存在：人類的情緒可以被觀察，人類的認(rèn)知可以被測(cè)試，人類的行動(dòng)可以被追蹤。然而，從前這些表型都不能像現(xiàn)在這樣被真正精確地測(cè)量。如果我們?cè)贁U(kuò)大測(cè)量的尺度，不僅計(jì)算我們每天所走的步數(shù)，而且觀察我們的認(rèn)知如何驅(qū)動(dòng)我們的行為，如去哪里、做什么，那么我們就會(huì)進(jìn)入以千米為單位的尺度。有時(shí)，這個(gè)尺度甚至可以達(dá)到數(shù)百千米或數(shù)千千米。當(dāng)我們?cè)俅螖U(kuò)大測(cè)量的尺度時(shí)，我們的思考或行為有時(shí)可能會(huì)影響整個(gè)社會(huì)、整個(gè)國(guó)家，乃至整個(gè)世界。

我們應(yīng)該對(duì)這些不同層次的觀察、不同的測(cè)量尺度保持開放的態(tài)度。我們需要看到比現(xiàn)代醫(yī)學(xué)經(jīng)常關(guān)注的基于器官的分類更小和更大的東西。西奈山健康系統(tǒng)（Mount Sinai Health System）精準(zhǔn)醫(yī)療執(zhí)行副總裁兼西奈山伊坎醫(yī)學(xué)院（Icahn School of Medicine at Mount Sinai）遺傳學(xué)和基因組科學(xué)副教授喬爾·達(dá)德利（Joel Dudley），在2016年Medidata的一次活動(dòng)中談到了這一點(diǎn)。他解釋道，人類是一個(gè)復(fù)雜的適應(yīng)性系統(tǒng)，我們不能僅通過(guò)察看局部來(lái)理解整個(gè)人。(4)

達(dá)德利說(shuō)，根據(jù)癥狀和解剖結(jié)構(gòu)來(lái)組織研究，就像通過(guò)陰影了解世界一樣，是不正確的。我們必須利用數(shù)據(jù)重新定義我們對(duì)人類疾病的理解，這是至關(guān)重要的。比如，我們需要清晰地看到腦部疾病和皮膚病之間的交集。達(dá)德利堅(jiān)定地認(rèn)為，我們對(duì)身體系統(tǒng)之間的關(guān)系，以及由此對(duì)疾病之間的關(guān)系所做的假設(shè)，都已過(guò)時(shí)且不正確。他說(shuō)，我們甚至還沒(méi)有真正開始定義到底什么是健康。今天，健康被粗略地定義為沒(méi)有疾病。而事實(shí)上，健康的真正含義有待進(jìn)一步確定。

如果我們思考自赫洛菲勒斯以來(lái)的醫(yī)學(xué)歷程，會(huì)發(fā)現(xiàn)，實(shí)際上僅在幾百年前，人類才開始在細(xì)胞層面上看待事物，這要?dú)w功于顯微鏡的發(fā)明以及對(duì)人體內(nèi)微小構(gòu)造的發(fā)現(xiàn)。在安東·范·列文虎克（Anton van Leeuwenhoek）于17世紀(jì)晚期觀察到第一個(gè)活細(xì)胞和1839年現(xiàn)代細(xì)胞理論的發(fā)展（讓人們意識(shí)到身體中的一切都是由細(xì)胞構(gòu)成的）之間，臨床試驗(yàn)開始出現(xiàn)。(5)從那時(shí)起，人類才真正開始構(gòu)建關(guān)于身體是如何工作的客觀知識(shí)。

壞血病療法的啟示

1747年，英國(guó)海軍的外科醫(yī)生詹姆斯·林德（James Lind）在看到一位又一位水手死于壞血病（在1740年的一次航行中，1 900名水手中有近3/4的人死于該病）后，決定嘗試6種治療方案。(6)他為6對(duì)病重的水手配制了不同的“藥物”——醋、蘋果酒、芥末和大蒜、海水、硫酸，而給另一對(duì)水手提供了兩個(gè)橙子和一個(gè)檸檬。(7)最終，在這些水手中，只有食用橙子或檸檬的水手恢復(fù)了健康。(8)林德記錄了他的發(fā)現(xiàn)，這被認(rèn)為是歷史上第一次有記錄的臨床對(duì)照試驗(yàn)，也同樣經(jīng)受了時(shí)間的考驗(yàn)。然而有趣的是，林德誤解了自己的試驗(yàn)結(jié)果，他認(rèn)為壞血病沒(méi)有任何治療方法，問(wèn)題出在環(huán)境和飲食上。又過(guò)了50年，給水手們常備柑橘類水果，才真正消除了海上壞血病的問(wèn)題，至少在有正常的水果供應(yīng)時(shí)是這樣的。

其關(guān)聯(lián)性在于，正如我們一直以來(lái)在不斷了解更多關(guān)于人體的知識(shí)一樣，我們也一直在學(xué)習(xí)如何測(cè)試我們對(duì)人體的假設(shè)，如何開發(fā)有效的治療方法，以及如何進(jìn)行優(yōu)質(zhì)的科學(xué)研究。林德開始時(shí)的假設(shè)是零假設(shè)(9)：假設(shè)他給水手們的任何東西都不會(huì)改變他們的病情。而他的試驗(yàn)結(jié)果證明他的零假設(shè)是錯(cuò)誤的。

這是設(shè)計(jì)良好科學(xué)實(shí)驗(yàn)的最基本原則，也是我們今天在處理精準(zhǔn)醫(yī)療相關(guān)問(wèn)題時(shí)必須做的。零假設(shè)告訴我們，開始時(shí)要假設(shè)我們所測(cè)試的內(nèi)容沒(méi)有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。我們需要設(shè)立如下假設(shè)：取多個(gè)觀察結(jié)果，包括基因型和不同分辨率的表型，然后將它們結(jié)合起來(lái)預(yù)測(cè)疾病的發(fā)生、開發(fā)有效的治療方法和任何有用的預(yù)防措施，并不會(huì)給我們提供額外有價(jià)值的信息。最后，就像林德一樣，我們需要證明這個(gè)零假設(shè)是錯(cuò)誤的。這樣，我們就可以證明患者方程式的實(shí)用性，并確認(rèn)它們?cè)谖磥?lái)醫(yī)學(xué)中的價(jià)值。

在本章和后面的章節(jié)中，我會(huì)討論所有可能的新的數(shù)據(jù)來(lái)源、所有我們一直忽視的各種零碎信息，以便將它們納入我們一直試圖進(jìn)行的高質(zhì)量科學(xué)研究中。當(dāng)然我們并不是有意忽視它們的，而是因?yàn)槲覀兏緹o(wú)法衡量它們，至少無(wú)法持續(xù)或嚴(yán)謹(jǐn)?shù)睾饬克鼈儭Ｈ缓螅瑥牧慵僭O(shè)開始，我們的任務(wù)是找出那些真正具有附加價(jià)值的因素。我們需要確定可測(cè)量的新表型，以及它們能與傳統(tǒng)表型和基因型測(cè)量產(chǎn)生何種組合，這將切實(shí)地有益于我們對(duì)疾病的理解，并證明這些新表型的重要性。

自林德時(shí)代以來(lái)，人類對(duì)人體的認(rèn)知已經(jīng)有了長(zhǎng)足的進(jìn)步，但仍然需要指出的是，我們的臨床試驗(yàn)方法基本上沒(méi)有發(fā)生太大的變化。過(guò)去沒(méi)有完善的基礎(chǔ)設(shè)施、網(wǎng)絡(luò)連接和足夠的信息，可以讓我們以不同的方式思考研究方法，而現(xiàn)在我們已經(jīng)具備了這些條件。我們可以從更多維度深入地了解人體，奧秘就在于找出這些維度中哪些是真正重要的，以及它們的重要性體現(xiàn)在哪里。但是在這之前，讓我們先回顧一下歷史……

基因型的局限性

1953年，沃森和克里克發(fā)現(xiàn)了DNA的結(jié)構(gòu)，開啟了現(xiàn)代遺傳學(xué)的新紀(jì)元。這是一個(gè)重大發(fā)現(xiàn)，它將提高我們預(yù)測(cè)和治療大量疾病的能力。在我看來(lái)，我們常常錯(cuò)誤地認(rèn)為，基因型是我們能獲得的一個(gè)人最重要的信息。20多年前，當(dāng)人類基因組測(cè)序看起來(lái)可以開始大規(guī)模地處理任務(wù)時(shí)，人們輕率地認(rèn)為，人們將能理解并治愈所有疾病了。人們認(rèn)為，所有的一切信息都將存在于我們DNA的核苷酸中，即腺嘌呤（A）、胞嘧啶（C）、鳥嘌呤（G）和胸腺嘧啶（T）。我們只需要解碼它們，就能迎來(lái)長(zhǎng)壽和健康的未來(lái)。

1997年的電影《千鈞一發(fā)》（Gattaca）將當(dāng)時(shí)社會(huì)中正在出現(xiàn)的基因決定論思想呈現(xiàn)了出來(lái)。(10)電影中有“完美人”和“瑕疵人”兩種人，前者的基因被精心設(shè)計(jì)至完美，后者的基因則任由其自然發(fā)展。完美人是特權(quán)階層，而瑕疵人被邊緣化，被剝奪機(jī)會(huì)，無(wú)法進(jìn)入最好的學(xué)校和獲得最好的工作崗位，幾乎在所有方面都被認(rèn)為是劣等的。然而在電影的結(jié)尾，如同許多好萊塢電影的結(jié)局一樣，瑕疵人證明了自己才是更優(yōu)秀的人……但這不僅僅是一個(gè)好萊塢式結(jié)局，也非常真實(shí)地說(shuō)明了基因只能帶人走這么遠(yuǎn)。電影中主人公的驅(qū)動(dòng)力——他的認(rèn)知及其引導(dǎo)的行為，在主人公的一生中證明了他成為宇航員的能力遠(yuǎn)比他出生時(shí)的DNA組成更為重要。

毫無(wú)疑問(wèn)，基因型對(duì)我們身體的正常運(yùn)行和整體健康非常重要。實(shí)際上，它是關(guān)于作為生物體的我們最重要的單一信息來(lái)源，也幾乎是我們構(gòu)成從分子生物學(xué)到行為學(xué)所有方面的主要基礎(chǔ)（盡管不是唯一的）。DNA序列中的單一變異可能會(huì)導(dǎo)致泰-薩克斯病等致命遺傳病，而點(diǎn)突變可能會(huì)導(dǎo)致癌癥。然而，如果我們從數(shù)學(xué)的角度看待我們對(duì)基因型與表型知識(shí)的掌握程度，以及它們隨時(shí)間的推移產(chǎn)生的相對(duì)變化（見圖1-2），我們就可以開始理解為什么以及在何種情況下，表型的重要性超過(guò)了基因型。

如圖1-2所示，盡管一個(gè)個(gè)體的表型會(huì)變得越來(lái)越豐富，且隨著時(shí)間的推移，個(gè)體會(huì)積累越來(lái)越多關(guān)于自身的信息，但他的基因型卻從未發(fā)生變化。從生命初始階段開始，周圍環(huán)境在將個(gè)體始終穩(wěn)定的基因型轉(zhuǎn)化為遠(yuǎn)比單一的DNA序列復(fù)雜得多的生物體方面，起著至關(guān)重要的作用。個(gè)體始于一個(gè)單細(xì)胞受精卵，然后分裂成兩個(gè)細(xì)胞。這兩個(gè)細(xì)胞中的一個(gè)最終會(huì)發(fā)育并成為頭部的一部分，另一個(gè)則會(huì)發(fā)育成為腳。產(chǎn)生這種分化的最重要因素是受精卵內(nèi)部的局部化學(xué)環(huán)境。

形態(tài)發(fā)生素是一種在細(xì)胞中以不同濃度存在的信號(hào)分子，它們是細(xì)胞分化的關(guān)鍵。在最初的受精卵中，形態(tài)發(fā)生素的濃度梯度（相對(duì)較高和較低的濃度水平差）及隨著細(xì)胞持續(xù)分裂的相對(duì)濃度，決定了人在發(fā)育過(guò)程中身體前后、頭足、內(nèi)外的軸線。自此，環(huán)境之于個(gè)體內(nèi)外的影響會(huì)變得越來(lái)越重要。

或許，下面這種說(shuō)法有些極端：在你一生中的任何時(shí)刻，我從你的DNA（基因型）中獲取到的關(guān)于你健康狀況的信息，并不會(huì)多于當(dāng)你還處于受精階段時(shí)獲得的信息。實(shí)際上，這種說(shuō)法也并不是完全準(zhǔn)確的，因?yàn)殡S著時(shí)間的推移，基因會(huì)發(fā)生突變。當(dāng)一些細(xì)胞自然凋亡，其他細(xì)胞分裂和生長(zhǎng)時(shí)，突變的增多可能會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重的疾病。但是，如果我們觀察生命最初的DNA，也就是我們從父母那里繼承的種系，就可以從中推導(dǎo)出一些信息。基于這些信息，我們可以預(yù)測(cè)哪些疾病可能會(huì)在我們一生的不同階段影響我們。但隨著時(shí)間的推移，這些推導(dǎo)和猜測(cè)并不會(huì)變得更加精確。因?yàn)樵谏眢w內(nèi)外環(huán)境的變化下，包括生活在體內(nèi)和體表的所有有機(jī)體——微生物群的基因型、堆積的表型、表型的影響以及它們?nèi)绾窝葑兌紩?huì)對(duì)我們的健康狀態(tài)產(chǎn)生極大的影響。

我們?cè)詾椋z傳學(xué)能提供確定的判斷，讓我們從中獲取有關(guān)自身的重要信息，無(wú)論這些信息是正常的還是與疾病相關(guān)的。但是，我們?cè)絹?lái)越清楚地意識(shí)到，事情并沒(méi)有那么簡(jiǎn)單。的確，我們知道某些特定的基因或基因組合與多種癌癥有關(guān)，但復(fù)雜的生物機(jī)制告訴我們，單純從基因角度來(lái)看待健康問(wèn)題過(guò)于簡(jiǎn)單化。這種復(fù)雜的生物機(jī)制，包括通過(guò)多層反饋回路開啟和關(guān)閉不同的基因、錯(cuò)綜復(fù)雜的生物通道、細(xì)胞間的通信，以及我們可以考慮到的各個(gè)層面的復(fù)雜性。甚至，單純地討論基因的開啟或關(guān)閉狀態(tài)，同樣忽略了生物機(jī)制的復(fù)雜性，因?yàn)槿魏螘r(shí)刻體內(nèi)都可能發(fā)生產(chǎn)生大量蛋白質(zhì)或沒(méi)有產(chǎn)生蛋白質(zhì)的情況。正如斯坦福大學(xué)的研究者所寫的，特征、狀況和疾病都是“全基因”的。(11)基因確實(shí)重要，但是對(duì)某種病癥而言，有太多的基因發(fā)揮了作用，試圖追溯到一組特定的基因是徒勞的。

總的來(lái)說(shuō)，雖然遺傳信息可以豐富我們的疾病模型，但一個(gè)好的疾病模型需要的遠(yuǎn)不止這些。我們需要將遺傳信息與我們的生理數(shù)據(jù)、行為數(shù)據(jù)，以及關(guān)于活動(dòng)、睡眠和情緒的信息結(jié)合起來(lái)。而我們直到近10年才真正大規(guī)模、客觀地測(cè)量這些信息，但它們確實(shí)可以豐富我們關(guān)于人體內(nèi)部發(fā)生情況的模型。

我們可以這樣思考：把人體的遺傳信息及所有其他信息看作某個(gè)公式的輸入，而這個(gè)公式輸出的是關(guān)于人體的健康狀況，以及應(yīng)該接受或避免什么樣的治療的實(shí)用報(bào)告，這就是關(guān)于精準(zhǔn)醫(yī)療的全部?jī)?nèi)容。我們可能都在走向臨床癡呆的道路上。但在深入了解精準(zhǔn)醫(yī)療時(shí)，我們要記住，基因并不是決定命運(yùn)的全部因素。許多因素都可能影響我們是否會(huì)患有某種特定疾病或癥狀，或者至少影響某種疾病或癥狀發(fā)展成需要治療的問(wèn)題的速度。在一定程度上，只要我們知道如何尋找這些因素，它們都是可以被觀察到的，甚至在某些情況下，它們會(huì)在我們的控制之下。這些因素包括我們吃的食物、我們居住的環(huán)境，任何我們現(xiàn)在可測(cè)量到的、即將能測(cè)量的事物，以及尚未被發(fā)現(xiàn)，但只要能確定它們是什么就能測(cè)量的任何事物。

高頻醫(yī)療設(shè)備

上文提到，有史以來(lái)，我們終于可以第一次大規(guī)模、客觀地測(cè)量海量的信息。我認(rèn)為，這與赫洛菲勒斯、列文虎克、沃森和克里克的突破性發(fā)現(xiàn)同樣重要。現(xiàn)在我們生活在一個(gè)到處都是傳感器的世界中，我們可以利用它們對(duì)我們的生理、認(rèn)知和行為進(jìn)行前所未有的測(cè)量。當(dāng)我寫這篇文章的時(shí)候，我戴著一只手環(huán)和一個(gè)心率貼片。你可能沒(méi)有，至少在你讀完本書并意識(shí)到你也應(yīng)該戴上之前，你還沒(méi)有。但我敢打賭，你的口袋里、你的桌子上或你能觸及的地方，一定有一部智能手機(jī)。這部智能手機(jī)和正在追蹤我的心率、體溫、實(shí)時(shí)心電圖并實(shí)時(shí)將它們上傳到云端的心率貼片一樣，都是高頻醫(yī)療設(shè)備。

這類設(shè)備不斷為我們提供更多關(guān)于人類的信息，我們可以利用這些信息做出更好的治療決策，并完善疾病模型。過(guò)去，醫(yī)生主要依據(jù)生理特征來(lái)診斷疾病，如體溫、膚色，以及皮膚是濕熱還是干冷。但是，當(dāng)我們將血液化驗(yàn)納入考慮范圍后，治療決策的可靠性可能會(huì)提高上百倍。在引入影像學(xué)診斷后，如X射線、CT掃描、磁共振成像等，我們現(xiàn)在可以診斷癌癥并對(duì)其進(jìn)行分期、查看器官等，診斷的準(zhǔn)確性可能會(huì)再提高百倍。現(xiàn)在，我們還可以利用一些傳感器更方便、更快速地完成診斷，如實(shí)時(shí)連續(xù)地測(cè)量體溫、血壓、血糖等，而無(wú)須像過(guò)去那樣，只能找醫(yī)生或去醫(yī)院進(jìn)行診斷。另外一些傳感器則可以測(cè)量我們以前未曾考慮過(guò)的數(shù)據(jù)，如我們一天所走的步數(shù)或去過(guò)的地方。

我們可以從兩個(gè)方面來(lái)思考傳感器及其所依附的設(shè)備，至少過(guò)去我們是從這兩個(gè)方面來(lái)思考的。

一方面，我們有醫(yī)療級(jí)設(shè)備和消費(fèi)級(jí)設(shè)備。過(guò)去，一支體溫計(jì)約30厘米長(zhǎng)，需要20分鐘才能得到讀數(shù)，它們笨重且難以攜帶，因此人們只能去診所中測(cè)量體溫，不能在家中測(cè)量。顯然，現(xiàn)在這種情況已經(jīng)發(fā)生了改變。同樣，血壓、血糖監(jiān)測(cè)，以及幾乎所有其他檢測(cè)都遵循相同的發(fā)展路徑。現(xiàn)在，醫(yī)生可能會(huì)讓患者戴著動(dòng)態(tài)心電圖監(jiān)測(cè)器回家，也有了可以在睡眠實(shí)驗(yàn)室外分析睡眠狀況的設(shè)備，等等。

另一方面，我們有低頻設(shè)備和高頻設(shè)備，能進(jìn)行斷續(xù)測(cè)量與連續(xù)測(cè)量。例如，我的手環(huán)可以測(cè)量我走的步數(shù)，這是一種低頻數(shù)據(jù)；而我的心率貼片可以測(cè)量我的心率，這需要更多更精確、更高頻的數(shù)據(jù)。如今，它們之間的區(qū)別越來(lái)越不重要了，每一個(gè)低頻設(shè)備內(nèi)部基本上都有一個(gè)高頻設(shè)備。例如，我的手環(huán)內(nèi)的芯片比20世紀(jì)60年代用于將人類送上月球的加速度計(jì)更先進(jìn)。過(guò)去僅提供給醫(yī)療系統(tǒng)使用的設(shè)備現(xiàn)在已經(jīng)開始面向消費(fèi)者出售了，而且那些還未對(duì)外開放的設(shè)備也將很快面向消費(fèi)者進(jìn)行銷售。所有擁有智能手機(jī)的人，包括那些對(duì)我佩戴的手環(huán)和心率貼片嗤之以鼻的人，都在使用一款高頻設(shè)備，它能測(cè)量我們以前無(wú)法測(cè)量的生理、認(rèn)知和行為數(shù)據(jù)。

因此，與歷史上任何時(shí)期相比，我們現(xiàn)在都能更方便、更客觀地測(cè)量事物。但是，我們應(yīng)該測(cè)量什么呢？為什么要測(cè)量它們呢？我們應(yīng)該如何利用這些新的數(shù)據(jù)流，并將它們納入已經(jīng)存在的疾病和診斷模型中呢？換句話說(shuō)，智能手機(jī)等設(shè)備是如何影響生命科學(xué)領(lǐng)域的呢？為了回答這些問(wèn)題，我們需要首先探討所謂的精準(zhǔn)醫(yī)療和患者方程式到底是什么。