□本报记者 谢文博
几千年来，中医通过望闻问切探求患者病因、病位、病性，以中药方剂、针灸、推拿等为治病手段，以整体观念、恒动观念和实践经验辨证施治。“经常有人问我，什么是上火，什么是清热，中医治病的道理究竟是什么……我知道，回答这些问题并不容易。”日前，清华大学北京市中医药交叉研究所所长李梢在一场学术会议上，以题为《数据和AI驱动的中医药研究》的主旨报告分享了他早年从医时经常面临的困惑。
试图揭开
人体“黑箱”的秘密
李梢介绍，相比于整体、宏观的中医疗法，现代医学研究更侧重于在微观层面一探究竟，更倾向于还原论思维，即认为复杂的系统、事物、现象可以化解为各部分的简单组合来加以理解和描述，并认为每个部分都独立于其他部分发挥功能。
“正因为如此，当前并没有能够直接套用的方法和工具用于探求中医治病的原理。”李梢经过反复思考，提出了一个大胆的假设：能不能通过植入一个精准的“导航系统”全面计算出中西医药与生物分子的关联，从而把人体“黑箱”的秘密揭开，以支撑当代医学背景下中医药的传承、创新、发展？
出生于中医世家的李梢从小跟随父母采草药，接受经典、传统的中医教育。2001年中医学博士毕业后，李梢进入清华大学自动化系工作，开始进行“人工智能与中医药现代化”的大跨度交叉学科研究。
李梢认为，要想研制出这个“导航系统”，就必须汇集大量的数据形成一套核心算法，但基于中医药数据来源多样且格式复杂、数据缺乏标准化表达、数据完整性和准确性不够确定等因素，要收集大量的中医药数据并非易事。
为了解决中医药微观数据缺乏的难题，李梢想到，中西医共同的对象是“人”。能否利用中医整体思维，把现代医学生命科学积累的大量、零散的数据整体化、数学化，系统揭示出疾病和药物在微观层次的编码规律？这样一来，一旦理解了“人体”这个复杂系统，就可以帮助理解中医药的底层奥秘。
自2006年研制出病证分子网络构建算法开始，经持续探索，2018年李梢和他的团队终于建立了中西医药分子网络导航系统——UNIQ系统（基于网络靶标的药物网络药理学智能和定量分析方法与系统）。UNIQ系统借鉴了中医整体观的“取象比类”思想，即“取宏观之象、比微观之类”，揭示了人体基因组和人类疾病、治疗药物之间存在的模块化关联规律，实现了宏观中医药与微观生物学基础的衔接。
攻破
复杂性难题
UNIQ系统以李梢率先提出的“网络靶标”理论为基础，通过集成一系列自主原创的高精度智能预测算法、网络靶标定量建模技术、高通量实验检测技术以及病证多模态临床数据库，实现了中西医表型—组织—细胞—分子—中西药物多层次网络关联的全景式解析，尝试解决中药成分复杂、病证复杂及其相互关联复杂导致的中医药作用原理难以被阐释的问题。
“仅解释中医药原理还不够，更重要的是帮助中药新药研发。”李梢介绍，UNIQ系统的研制一直是计算与应用并行的，其团队借助该系统对现有的中医经方验方进行了预测升级。李梢以类风湿关节炎（RA）为例介绍，他及团队借助UNIQ系统突破了既往方剂有效性提升难的问题，开辟了“人用经验﹢科学手段”相结合的中药研发途径。“通过在原方剂中加入UNIQ系统精准预测出的筋骨草等药材，我们开发出新方剂。经国际通用的RA疾病缓解标准疗效评估，新方剂较原方剂的临床疗效有了明显提升。”李梢说。
就这样，UNIQ系统凭借其计算精度高、数据质量优、发现能力强、转化效率高的优势，促使中医药研发范式从还原到系统、从经验向智能的转变，实现了从方到病、从病到方的全局定位与导航。据李梢介绍，UNIQ系统现已在中医药原理解析、精准诊疗、中药创新研发等方面取得应用，已累计用于30余个中药、标志物等的创新研发与品种升级，显著提升了中医药研发的效率、针对性和精准度。
以智能手段
治未病
世界卫生组织2020年全球癌症统计报告数据显示，我国胃癌新发病例占全球的43.9%，死亡病例占全球的48.6%。国家卫生健康委发布的《胃癌诊疗指南（2022年版）》显示，我国胃癌发病率和死亡率在各种恶性肿瘤中均位居第三名。“基于庞大的人口基数，收集肿瘤数据应该不难，难的是如何基于这些肿瘤数据确定将治疗手段前置，让肿瘤在被检出前就进行有效干预。”李梢说。
“比如，虽然胃癌患者到医院就诊后的各项数据采集起来并不难，但是在确诊之前，患者身体的各项指标并没有可参考的数据，简单的流行病学调查和既往病史表格也远不足以说明患者确诊前体内发生了什么变化。”李梢介绍，针对这个问题，团队构建了中西医临床数据库、序贯样本库，在胃癌高发地区的医疗机构中进行中西医观察、样本采集和多组学数据检测。依托UNIQ系统，李梢团队实现了对胃癌前病变的中西医多模态信息智能早筛，将胃癌前病变的筛查精度提升了51.8%。
进而，受中医“治未病”思想启发，李梢发现了胃癌发展过程中存在的“极早期”这一全新阶段，并首次构建了胃炎癌转化的单细胞网络，发现了与胃早癌细胞高度接近的胃癌极早期细胞。
经3000余名胃炎癌转化序贯病例样本验证，李梢团队发现该细胞标志物能够提前10个月预判胃癌的发生，准确率达85%；如果将时间缩近至胃癌发生前的3个月，这种预判的准确率将更高。“探测出的胃癌极早期细胞如果处于萌芽期，进行中药干预则可以有效延缓甚至阻断其发生癌变。”李梢说。
围绕胃癌极早期的中西医特征，团队还研制出智能中医管理系统，并发现了能够精准预防胃癌发生的中药，开展了胃病中药机制解析，提升了胃炎癌转化中医药精准诊疗水平。据了解，该成果已经应用于胃癌高发区，同时支撑了国家慢性病综合防控示范区建设。该研究成果论文发表在2024年第11期《癌症发现》（Cancer Discovery）上。
“做中医药研究就像和疾病打仗，现在正值从人海战到信息战转变的关键时刻。”在李梢看来，人工智能和大数据时代为中医药的“守正创新”提供了前所未有的机遇，通过20余年的探索，可以预见，这条路的前景是很广阔的。