以系统生物信息学促进中医药特色健康管理的发展.DOCVIP

以系统生物信息学促进中医药特色健康管理的发展 惠恒集团深圳市天信生物科技有限公司 赵 红 【摘要】由于中医药在我国健康管理中的广泛社会应用，构成了独具中国特色的健康管理学科及相关产业。本文分析了我国健康管理发展中引入基于系统生物信息学进行研发技术的必要性和可能性，并列举了目前的初步应用现状。 【关键词】健康管理；亚健康；知识发现；系统生物信息学；中医证候 1 知识发现 随着我国健康管理产业的发展，信息科技在健康管理中应用日益广泛和深入，如制定相应的产业信息技术标准〔1〕及在体检中心及健康管理一体化的运作中全面系统加强信息化，即设计及实施体检数据管理及网上评估干预系统等〔2〕。加之健康管理强调的是亚健康预防及慢性非传染性疾病危险因素的管理和控制，与我国中医药传统的“治未病”思想不谋而合，因此中国特色的健康管理学科建设及产业发展要充分倚仗及发挥中医药学这一优势。对具有中国特色的健康管理有重要指导意义的《亚健康中医临床指南》中对亚健康的常见临床表现分类与中医辩证及以中医理论为指导进行辩证调摄作了明确阐述，为亚健康状态的中医辩证与分类，及中医药干预效果评价全面建立相应的亚健康基础数据库及数据管理共性技术的研究奠定了基础，为突出中医药特色，面向社区人群的亚健康状态监测与研究网络准备了条件〔3〕。然而基于以上的信息化环境的逐渐成熟，随着我国健康管理领域计算机应用及互联网日益普及，“丰富的数据与贫乏的知识”的矛盾也日渐突出。健康管理的从业人员急切期望从每天获取的以惊人的速度增长堆积的数据中得到自己想要的答案，这些答案不可能从进口的“舶来品”中直接找到，只能从我们每天进行的中医药特色的健康管理实践中将数据信息转化为知识，因而知识发现这一数据挖掘工具应呼唤而出。知识发现是从数据集中识别出有效的、新颖的、潜在有用的，以及最终可理解，并经数量化（离散或连续）后可传播的模式的过程，即数据库知识发现KDD(knowledge discovery in data bases )。 2 系统生物信息学 2．1系统生物信息学的引入 系统生物学是在细胞、组织、器官和生物体整体水平研究结构和功能各异的各种分子及其相互作用，并通过计算生物学来定量描述和预测生物功能、表型和行为的新兴学科〔4〕。 据美国国家卫生研究院（NIH）的定义，计算生物学是指开发和应用数据分析及理论的方法、数学建模和计算机仿真技术，用于生物学研究的一门学科〔5〕。 生物信息学即是在生命科学领域从数据库中通过对生物信息进行储存、检索和分析发现生物模式（biological pattern ）的科学〔6〕。由于其依据的是基因和蛋白质数据库，所以方法论的出发点是微观还原论。 二十一世纪后期发展起来了用宏观系统理论和方法来研究生命科学，包括系统论、非线性理论和控制论等；以及在后基因组时代，相继出现的功能基因组学使得生命科学界愈发认识到仅依靠还原论研究方法及其技术平台的局限性。在系统生物学的框架下，为提供生命现象在生理与病理状态下宏观与微观的统一依据，有必要基于生物信息学和计算生物学理论基础研发数据处理算法及软件以转化相应的生命检测信息成为有意义的知识，因此系统生物信息学即此应运而生。 2．2 引入系统生物信息学以实现中医药的“证”量化 2．2．1 必要性及可行性 正像当今西方生命科学通过生物信息学所正在攀登的个体化微观还原论实现手段基因分型(genotyping)和蛋白质分型（protein-typing）一样，中医药学早已在其发展历程中就以宏观系统论通过“望、闻、向、切”的四诊手段实现了对“证”这一个体化的本征生物模式的观测和系统生物学的表型模式分类并沿用至今。遗憾之处在于四诊手段难于客观量化而导致了对“证”这一至关重要的生物表型模式的属性信息难于进行统一地规范，科学地检测、储存、检索和分析；因而 “证”概念的量化须要借助一组本征的数量属性来表达，所以事先确定一组观察数量指标应是证本质研究的先导。由于中医药学的方法论本质是系统论，所以“证”本征属性应由系统生物信息学的观点出发选取。如若延袭目前成本尚较高的采用微观取样系统如基因芯片及蛋白质芯片的传统生物信息学研究方法及技术平台，势必使系统生物信息学的大规模社会应用遭遇一定阻碍；因此对于系统生物信息学而言由生物信息的样本获取开始就应采用系统论的宏观生物信息如经络信息和生存质量/症状等而非传统生物信息学的由还原论出发的基因决定论。 以下的实测数据及其处理结果分析初步证实了采用系统论的宏观生物信息如经络信息和生存质量/症状（二诊合参）作为“证”的本征属性的可行性。， 2．2．2 以经络和生存质量/症状信息的二诊合参量化“证”的科学基础 基于中医界已知的症状—病机（证素）—证名辨证体系[7],见下图1 图1 笔者所领导的研究组根据包含主次要症状、经