精准医学与中医药现代化研究＊——五论创建新医药学

罗国安，谢媛媛，王义明，范雪梅，梁琼麟

（清华大学/教育部中医药现代化网上合作研究中心 北京 100084）

精准医学与中医药现代化研究＊
——五论创建新医药学

罗国安＊＊，谢媛媛，王义明，范雪梅，梁琼麟

（清华大学/教育部中医药现代化网上合作研究中心 北京 100084）

本文阐述了精准医学的由来，指出了精准医学的优势和现阶段的不足。以中药复方“糖肾方”的现代研究为例，介绍了中医药理论指导下的中医药精准医学研究。针对目前中医药现代化研究中存在的“方-病-证割裂”和“基因-蛋白质-代谢物分离”两大问题，提出了建立“药物系统-生物系统”模式的关键科学问题和实现“方-病-证整合”研究途径的解决之道，给出了研究路线总体设计的框架。介绍了“方-病关联研究”、“病-证结合研究”和“方-病-证整合研究”三阶段的具体方法和相应研究结果，并进行了小结。提出了精准医学是现代医学发展的一个里程碑。在中医药面临创新性突破发展之际，精准医学将推动中医药现代化研究，也将为创建新医药学提供新的推力。

精准医学 新医药学 中医药现代化研究 “药物系统-生物系统”模式 “方-病-证”整合研究

现代医学正面临挑战和重大突破[1]。我们已发表四文阐述面临挑战，中医药发展必须思想解放，进行创新性革命，提出了创建新医药学的命题、定义和研究内容[1-7]。如今由美国倡导提出的“精准医疗计划”已届2年，《世界科学技术-中医药现代化》编辑部组织专栏“精准医学与中医药现代化研究”，专题研讨精准医学与中医药现代化研究的关系，故撰此文一抒己见，共同探索中医药现代化的创新之路。

1 精准医学发展迅速

1.1 精准医学的由来

精准医学起始于13年前。2004年，新英格兰杂志发表了一篇精准医学的标志性文章[8]。该文描述了一个癌症患者的治疗过程：用基因测序的方法找到患者基因突变的靶点，再辅以靶向性的化疗药物治疗非小细胞肺癌，即所谓的“精确打击”，以代替肿瘤治疗中的放疗、化疗、手术等地毯式轰炸手段，不仅可提高治疗效率，还能降低患者痛苦程度和经济负担。著名医学期刊《柳叶刀》曾刊文指出，50年抗癌之战收获不大，胰腺癌5年生存率只有4%，但抗癌药物支出每年增长15%。2015年1月，美国总统奥巴马在国情咨文中宣布“精准医疗计划”，以个性化治疗引领医学新时代。白宫官网发布精准医疗计划相关细节中提出：加快在基因组层面对疾病的认识，并将最新最好的技术、知识和治疗方法提供给临床医生，使医生能准确了解病因，针对性用药，既能避免不必要的浪费，也能避免出现副作用。一般认为欧美国家大多围绕肿瘤、白血病等最难治愈疾病，开展基因测序和相应的个性化治疗。中国科技部也举办了首届“国家精准医疗战略专家会议”。清华大学于2015年4月21日召开“2015清华精准医学论坛”，提出了清华版定义：“精准医学是集合现代化科技手段与传统医学方法，科学认知人体机能和疾病本质，以最有效、最安全、最经济的医疗服务获取个体和社会健康效益最大化的新型医学范畴”。相对于欧美提出精准医学强调的基因组学、蛋白质组学等集中于分子层面，清华系的精准医学定义更加广泛，现代科技中不局限于组学层面，加入了其他科技及传统医学（中医药学）等内容。

1.2 精准医学的优势

精准医学发展迅速，已取得部分成果，并正在改变现代医学的面貌，优势主要体现在4个方面：①精准医学目标精准，方向明确。精准医学明确从临床实践出发，以患者为目标，开展个性化治疗。②精准医学是一种协同创新模式。精准医学研究给予临床医生、生命科学、药学及其他相关学科专家共同参与、协同创新的机遇。③精准医学又是一种集成创新模式。精准医学提出的治疗模式汇集了临床治疗、影像学和各种组学进行集成创新的机遇。④精准医学孕育着未来医学的新理论体系。精准医学研究结合大数据、云计算等现代科技，有极大可能提出未来医学的新理论体系。

1.3 现阶段精准医学不足之处

现阶段精准医学是现代医学从其本身固有的发展中创新发展出来，故带有现代医学本身特点和不足，如：“头痛医头，脚痛医脚”等强调局部细节，忽视整体作用等。某种程度而言，缺乏整体观、系统论的指导，缺乏中医药长期临床经验和理论体系的支持和引导，因此也提供了中医药界参与精准医学研究，发展新医药学的机遇。现阶段精准医学不足之处主要表现在4个方面：①目前精准医学研究呈现“碎片化”趋势。基因组学强调基因测序，基因决定一切。蛋白质组学强调蛋白质是靶点，故最为重要。代谢组学则强调代谢物能最灵敏反应疾病现况。“基因-蛋白质-代谢物”分离的研究模式，不能形成一个完整的证据链。②目前精准医学针对的是人的病，尚未形成“人的病”和“生病的人”之间的整体治疗模式。③目前精准医学强调的是局部细节。但对形成新的医学模式，缺乏整体理念和具体指引。④中国的精准医学缺乏中医药界参与，中国特色不鲜明。目前有两种错误认识。一是中医药就是精准医学，这是一种阿Q式的精神胜利法；中医药学和精准医学在某些理念上有相似之处。但精准医学是现代医学自身发展的创新过程，不是从中医药理念中发展而来的。精准医学有其明确的目标和解决途径。中医药的治未病、辨证论治等缺乏明确的科学数据和临界阈值，是依赖经验式的“用心之妙”。二是认为基因等和中医药无关。这是一种不自信的体现。中医药现有理论体系和临床实践限于时代的局限，没能包涵基因、蛋白质、代谢物等。但我们应该看到，中医药的创新发展需要引入现代科技（包括各种组学）进行自我革命；现代医学的发展需要中医药整体观、系统论等理论体系和临床实践的指引和参与，以形成兼具中西医特色和优势的新医学体系；中国的科学家和中医药界有能力驾驭现代科技并逐步形成1956年毛泽东提出的“中国统一的新医学新药学”。

2 中医药理论指导下的中医药精准医学研究

整体观念和辨证论治是中医药理论科学内涵的精髓。然而，传统中医理论强调宏观特征，善于把握各部分之间的联系，常以“司外揣内”、“取类比象”等方式阐述人体内部规律，只看到宏观表象而忽视微观特征，仅关注模糊的整体轮廓而缺乏局部细节描述，往往会给出似是而非的结论（模糊）；而西方医学模式过于关注局部细节（靶器官、靶组织病变），而忽视整体，容易出现以偏概全的错误[2]。因此如何构建符合中医药特点和规律的现代研究方法体系，避免出现“盲人摸象”的错误是笔者长期以来思考和探索的问题。

2.1 目前中医药现代化研究中存在的问题

前文已述，自1995年开始的中医药发展第一次思想大解放带来了中药产业持续20年的发展红利，中医药现代化研究也取得了长足发展和丰硕成果[3]。然而，目前中医药现代化研究中依然普遍存在“方-病-证割裂”和“基因-蛋白质-代谢物分离”等问题违背了中医药整体观、系统论的基本特点，须引起我们的重视。

2.1.1 “方-病-证”割裂的研究体系违背了中医药“整体观”

长期以来中医药的探索性研究多沿用了西方医学“还原分析”的模式。对中药化学成分的研究或借鉴先导化合物的思路，从中药中发现和分离单一有效成分，缺乏中医理论的指导，很难阐释中药复方的科学内涵；或在传统中医理论指导下进行药材层次上复方优化配伍，没有讲清化学物质基础，容易割裂中药有效物质之间的联系，药理药效不能与特定成分组分相关联。同时，无论是对中药化学成分的活性筛选还是复方配伍优化的基础研究，多采用针对西医某一疾病或某一疾病的特定病理环节制备的动物和细胞模型，仅通过一个或几个反映西医某一“疾病”特征或局部功能的特异性药理指标的改变来评价药物的疗效，缺乏对药物整体效应（证）的评价。单纯疾病模型病理和靶点明确，但容易偏离中医整体观，缺乏与中医证候相适应的动物模型和评价指标，得到的研究成果不能体现“方-证对应”的本质特征，无法阐明基于辨证论治的方剂疗效机理，与临床实践脱节。证反映了患者整体症状体征，包括病理变化和生理变化，是中医临床诊断和遣方用药的基本依据，但基于中医证候的诊断体系主观性较强，评价指标难以量化，缺乏反映证候学特征的客观化数据。具有明确生理生化评判标准（包括影像学在内的生理生化指标）是现代医学诊疗体系的基础，对于靶器官等明确部位的器质性病变具有一定优势，但对于一些多因素复杂性功能性疾病在早期诊断和干预治疗仍存在诸多问题，尚不适用于以证为基础的中医施治、立法、处方。

2.1.2 “基因-蛋白质-代谢物分离”的研究模式缺乏“系统性”

各种组学技术及在此基础上发展起来的系统生物学、网络药理学等现代生命科学技术为从整体上阐明中药复方药效物质基础和作用机制提供了新的思路和方法。然而目前系统生物学在中医药研究中还多局限于使用一种或两种组学手段（基因组学、蛋白质组学、代谢组学等），从特定靶点和通路着手探讨机体对中药干预的应答反应，不同组学的数据没有较好的整合和关联，缺乏系统性和整体性，容易出现碎片化的倾向。目前蓬勃发展的精准医学同样存在这样的问题，难于做到真正意义的“精准”。此外，西方系统生物学和网络药理学把生物体作为和基因、蛋白质、代谢物等相关的整体系统，而把药物作为单一扰动因素，注重单一药物分子干预前后生物系统（“基因-蛋白质-代谢物”网络）的整体刻画，是“点（单一药物分子）-系统（生物系统）”的模式，缺乏对“药物系统”的研究。中药复方整体性作用的特点本质上体现为中药与人体两个复杂系统间的相互作用并形成一个更高级的系统整体，即“系统（药物系统）-系统（生物系统）”，照搬西方系统生物学模式显然不完全适用中药复方（药物系统）。综上，建立“系统（药物系统）-系统（生物系统）”研究模式是整体观指导下的中药复方研究新途径，具有极为重要的科学意义和广阔的应用前景。

2.2 中医药精准医学研究中的关键科学问题和解决之道

中药复方的研究一般采用方-病结合的模式，采用基于疾病的动物模型进行有效组分/成分的筛选，近年来在多靶点复方药物筛选中取得了一些成果，但我们认为对疗效的评价还需要整合基因、蛋白质、代谢物等反映机体整体网络变化的指标。更重要的是，基于疾病的动物模型不能反映证候学的内容，因此不仅要发展“证-病结合”的动物模型，还需要开展“证-病结合”的临床研究，才能有效反映“方-病-证”之间的相互关系，体现中医药的整体观。

通过前期大量探索研究，我们提出发展基于“方病对应、证病结合、方证病整合”策略的“系统-系统”的研究模式：即在系统生物学基础上，发展整合化学物质组学的整体系统生物学，通过化学物质组学表征药物干预系统（中药复方）的组成及相互关系，通过系统生物学与整体动物、器官组织、细胞亚细胞等多层次的药理药效研究（药理学）的信息相结合，刻画生物系统（临床病人或实验动物模型）的应答过程，进一步整合分析两个系统间的交互关系，系统揭示中药复方（化学物质组）的变化与生物系统应答时空响应的相关性，整合“方-病动态关联”的动物模型研究与“证-病动态关联”的临床研究，实现“方-病-证”有机结合。通过“方-病-证”整合，将方药配伍（动态的药物系统）与系统生物效应（动态的病证系统）动态关联[5，6]。基于“系统-系统”模式的“方-病-证整合”研究路线图如图1所示。

糖尿病肾病（Diabetic Nephropathy，DN）为糖尿病（Diabetes Mellitus，DM）最为严重的微血管并发症之一，其特异性表现为糖尿病性肾小球硬化症，临床主要表现为蛋白尿、水肿、高血压及肾功能损害。现代医学对DN尚缺乏有效的治疗手段，患者一旦出现DN，其肾功能将不可遏制地进行性下降，最终进展为终末期肾病。糖肾方是在总结吸取国内名老中医治疗DN的经验基础上，研制的治疗DN临床有效的中药复方。近年来，本课题组与中日友好医院李平教授合作，开展了基于整体观的糖肾方现代基础研究。运用化学物质组学、血清药物化学、网络药理学和系统生物学等研究技术，通过“方病对应”、“证病结合”和“方-病-证整合”3个层次研究的策略，系统阐释糖肾方七药协同、整合调控的系统网络调控机制，揭示化学物质组（中药复方）的变化与生物系统（临床患者与实验动物）应答的时空响应的相关性，从“方-病-证”整合的角度阐明糖肾方益气养阴、活血化瘀功效对应的物质基础以及各功效协同互益的作用机理，为现代基础研究诠释中药复方的配伍原理提供范例，该研究成果获得2016年国家科技进步二等奖，具体研究内容如图2所示。

2.3 方-病关联研究

图1 基于“系统-系统”模式的“方-病-证整合”研究路线总体设计框架

图2 “方-病-证”整合的糖肾方治疗糖尿病肾病系统生物学研究内容

如图3所示，糖肾方由黄芪、山萸肉、生地黄、三七、熟大黄、鬼箭羽和枳壳等7味药材配伍而成，共奏益气养阴、活血通络之功。本研究采用化学物质组学结合血清药物化学和网络药理学的方法进行糖肾方针对DN的治疗机理和物质基础研究。建立糖肾方多维指纹图谱，采用多种质谱组合分析策略鉴定了糖肾方中83个主要化学成分的结构。采用“自上而下、逐层递进”的化学物质组学研究，发现了环烯醚萜苷、大黄蒽醌、黄酮及其苷类、三萜皂苷等为糖肾方的有效组分；利用网络药理学分析技术，对糖肾方中83个化学成分进行靶点预测和验证，并与现有数据库中DN研究发现的基因及临床治疗DN西药的靶点和通路进行关联分析，预测糖肾方通过抗炎、调节免疫和抗纤维化等生物过程改善DN的分子机制。

建立高脂饲料合并链脲佐菌素诱导的气阴两虚夹瘀证2型DN大鼠模型，糖肾方改善模型动物肾脏脂质沉积、胶原沉积，降低氧化型低密度脂蛋白受体和炎症因子表达，可能是其治疗DN的重要作用机制[9]。

采用自发性2型DM和DN db/db小鼠模型，从血清生化指标、病理组织切片和系统生物学等角度评价糖肾方对DN的治疗作用，并阐释其相关机制。结果表明，糖肾方可显著抑制自发性2型DM和DN模型小鼠血糖升高，抑制尿白蛋白排泄增加；改善DN发展所致胰岛形态不规则，胰岛内细胞数量减少且排列分布不均匀等胰岛组织病变；同时可减轻模型动物肾小球肥大，减轻纤维化程度；以上研究结果提示糖肾方可减缓DN发展，减轻肾组织损伤[10，11]。采用LPS（脂多糖）刺激的小鼠巨噬细胞系RAW264.7，在细胞水平证实糖肾方可剂量依赖性抑制LPS引起的RAW264.7小鼠巨噬细胞NO、PGE2和ROS的含量增加，具有一定抗炎活性。

图3 糖肾方与糖尿病肾病

血清和尿液代谢组学研究表明，糖肾方通过对脂类代谢、嘌呤嘧啶代谢、糖代谢、胆汁酸代谢和氨基酸代谢等代谢途径的调节改善DN发展。蛋白质组学研究结果表明，糖肾方干预12周后，模型动物肾组织中ICAM-1降低，可使循环免疫细胞被招募到肾脏过程减弱；趋化因子MCP-1表达下调，降低MCP-1对免疫细胞诱导，减少其对ICAM-1等粘附因子的诱导；CSF-1表达降低，减弱其对巨噬细胞的促增殖作用；TNF、IL-1、IL-6的表达下调，可能与糖肾方减弱巨噬细胞等炎症细胞分泌作用相关；此外，通过竞争抑制JAK/STAT炎症信号通路和炎症介质的生成起到抑制炎症反应的作用，也是糖肾方延缓肾脏纤维化的重要途径之一。基因组学研究结果表明，JAK/STAT炎症信号通路在DN发展和糖肾方治疗中发挥重要作用，该通路关键基因JAK1、JAK2、STAT3、SOCS1、SOCS3和SOCS7经糖肾方治疗后表达被激活，而Stat4的表达被抑制；糖肾方使SOCS家族过度表达，负反馈调节Stat4的表达，从而使血糖水平得到控制，改善DN肾组织的生理病理特征，从而调节JAK/STAT/SOCS通路，进而达到对DN的治疗作用[10]。

采用Luciferase reporter信号通路药物筛选技术平台，选择与DN发生发展密切相关的TGFβ/smad通路、AP-1通路和NRF2通路评价了糖肾方不同提取方法，不同配伍组合、单味中药及其中10个单体化合物对不同信号通路的影响。结果表明，糖肾方中毛蕊异黄酮苷（黄芪）通过调节氧化应激而起到抗炎作用；大黄和卫矛具有抗纤维化作用。

以上研究基于“系统-系统”的研究模式，从整体动物、细胞模型等不同水平，从经典药理学、分子生物学和系统生物学等不同角度验证了糖肾方可有效治疗DN，其作用机制与对炎症反应的抑制等相关，构建了糖肾方治疗DN的分子调控网络。

2.4 病-证结合研究

开展了横断面临床系统生物学分析的“病-证结合”研究，研究内容见图4。

2.4.1 “病-证结合”的临床研究

对DM和DN患者主要临床生化指标，包括血糖控制指标（空腹血糖、餐后2 h血糖、糖化血红蛋白），肾功能指标（尿蛋白、血肌酐、尿素氮、肾小球滤过率估算值）和血脂指标（胆固醇、甘油三酯、高密度脂蛋白和低密度脂蛋白）进行统计分析，尿素氮、血肌酐、收缩压和糖化血红蛋白在DN患者中显著升高，在一定程度上指示着DN病程的发展，但对于糖尿病肾病的早期诊断仍不够灵敏。通过气阴两虚偏阴虚、气阴两虚偏气虚和阴阳两虚等中医辨证分型与主要临床生化指标的相关性分析，发现在中医辨证发展过程中，表现出显著差异的主要指标为尿蛋白、肾小球滤过率、尿素氮和血肌酐，均为表征肾脏功能的指标。对中医证候和症状评分与肾功能指标相关分析结果表明气虚证、阳虚证、血虚证和湿浊证与疾病肾功能变化显著相关；血虚证（唇甲色淡）与肾功能关系最为密切；这与中医理论中“肾为水脏，主藏精而化血”，“肾虚精亏，骨髓空虚，精不生血，则致血虚；肾虚火不生土，必致脾肾两虚，脾虚则生化乏源，后天之精不得滋养先天之精，致精亏更甚，脾虚不得生化气血，使血虚不断加重”等理论相符。然而，肾功能指标无法准确区别不同中医辨证分型。

2.4.2 病-证结合的代谢组学研究

DN是一种代谢综合征，以代谢组学为重点开展系统研究。本研究分别建立了血浆样本代谢指纹谱（整体效应）分析、7大类百余种磷脂（细胞膜形成、脂质代谢异常、活性氧自由基）、15种脂肪酸（脂毒性、胰岛素分泌抑制）、21种嘌呤嘧啶相关代谢物（调节肾素释放、肾血流能量代谢异常）和8种硫醇氨基酸（机体氧化应激状态、糖代谢、肾脏功能）的定量代谢组学分析平台，聚焦4个关键代谢循环，定量表征生物标志物与中医证候、西医病理分期的相关性[12-18]。

代谢轮廓谱分析结果表明，溶血磷脂酰胆碱、嘌呤嘧啶代谢物、氨基酸类代谢物和激素类代谢物是西医病理进程和中医辨证分型共同的代谢物质基础。定量代谢组学研究发现胞嘧啶、尿苷、腺苷、胸苷、PE750、PG747和PC802为糖尿病肾病“病-证”相关代谢标志物群；随着西医DN疾病进展：磷脂类代谢物呈下降趋势，而嘌呤/嘧啶核苷类代谢物呈上升趋势。随着中医证候由阴虚向阳虚的转化：磷脂类代谢物呈下降趋势，而嘌呤/嘧啶核苷类代谢物呈上升趋势；DN疾病进展与中医证候演变具有良好的相关性，为DN中医证候研究提供了科学依据。DN气阴两虚证可见临床指标肾小球滤过率降低、血肌酐和尿素氮上升，阴阳两虚证进一步加剧，由于浊毒内停、气血损伤导致这些病例可见明显的浊湿证症状，体现了“因虚致实”病机；从代谢指标上看，S-腺苷同型半胱氨酸在DN气阴两虚证显著偏高，阴阳两虚证进一步加剧，而S-腺苷同型半胱氨酸据报道对肾小管细胞具有毒性作用并影响血流动力学，可能体现了“毒损肾络”病机，另外考虑到血液中高浓度S-腺苷同型半胱氨酸损害血管内皮细胞，与中医“痰浊、血瘀”等DN病机理论有一定关联。

2.4.3 病-证结合的基因组学研究

图4 糖尿病肾病“病-证结合”临床研究

采用RT-PCR建立了包括DM易感基因；CDKAL1、CDKN2A、CDKAN2B、IGF2BP2，4个糖代谢相关基因；醛糖还原酶（AR）、糖基化终末产物受体（AGER）、受体葡萄糖转运蛋白1（GLUT1）和胰岛素样生长因子2（IGF2），4个血流动力学相关基因；血管紧张素原（AGT）、β3-肾上腺素受体（ADRB3）、血管紧张素II受体-2（AGTR2）、血管紧张素转换酶（ACE）及与基础代谢相关的蛋白激酶C（PRKCA）和5，10-亚甲基四氢叶酸还原酶基因（MTHFR）等14种DN相关基因的定量方法学平台。AR、IGF2BP2、AGT、CDKAL1和MTHFR等5个基因在Mongensen各期之间，以及不同中医辨证分型之间有显著性差异，可作为潜在标志物，从基因角度揭示中医辨证分型的物质基础及中西医之间的联系[19]。

2.4.4 DN分期与早期评价

根据Mogensen分期和DN的自然发展过程，在DM出现后的较短时间，患者处于DN的1期和2期，但由于临床表现不显著，病理性变化不明显，很难诊断。研究表明在疾病出现的早期，选用合适的药物可逆转一定的微量蛋白尿，并可长期将疾病控制在2期，故亟需能进行疾病早期风险评估的指标。本研究应用建立的整合生物标志物体系，结合ROC曲线用以评价各个潜在生物标志物对DM和DN的区分和诊断能力，发现结合代谢物肌苷含量和肾小球滤过率（Estimated Glomerular Filtration Rate，eGFR）水平的方法可用以区分DN1期和2期。其中肌苷的风险范围为0.086-0.162 mg·L-1，利用这个范围可将糖尿病人分为糖尿病组（肌苷浓度＜0.086 mg·L-1）和肾病风险组（肌苷浓度=0.086-0.162 mg·L-1）。由于肾病风险组的病人肌苷浓度低于DN 3期，且无持续性蛋白尿，我们将其定义为DN 1期和2期；然后根据DN 1期病人中肾脏机能亢进和高滤过，常常出现肾小球滤过率增加的现象，而eGFR的正常范围为60-120 mL/min/1.73m2，将肾病风险组中eGFR值大于120 mL/min/1.73m2的病人定义为DN1期，小于120 mL/min/1.73m2的病人定义为DN2期[20]。加拿大卡尔加里大学Matthisa教授以“代谢组学与2型DM，从基础研究到临床应用”为题，对这一成果给予了高度评价[21]。

2.4.5 整合生物标志物体系

对大量临床生化指标，中医证候、症状，基因-蛋白-代谢标志物进行聚焦，创建了DN整合生物标志物体系，包括4个临床生化指标（尿蛋白、肾小球滤过率、尿素氮、血肌酐）和12个代谢标志物（PC792、PC802、PE750、PE742等4个磷脂类代谢标志物，S-腺苷同型半胱氨酸、同型半胱氨酸、谷胱甘肽、胱氨酸等4个硫醇氨基酸类代谢标志物以及肌酐、尿嘧啶核苷、肌苷、肌氨酸等4个嘌呤嘧啶类代谢标志物）的综合指标体系，该体系可区分其亚型和病理进程。按照中医辨证标准分为DN气阴两虚证和阴阳两虚证，气阴两虚证进一步细分为偏阴虚组和偏气虚组两个亚型，DM组和正常组作为对照，基于上述模式的整合研究筛选确定了包括4个临床生化指标（尿蛋白、肾小球滤过率、尿素氮、血肌酐）、4 个临床系统生物学指标（肌苷、腺苷、胞嘧啶、S-腺苷同型半胱氨酸）和5个中医症状评分代表的中医证候量化指标（倦怠乏力、腰膝酸软、气短懒言、手足心热和浮肿）3方面组成的DN中医证候诊断整合指标体系，如图5所示。该指标体系体现了整体表征与局部特征的整合、定性分析与定量测定的整合、多层面指标体系的整合和聚焦，对多因素复杂性疾病的诊断和疗效的综合评价具有优势并能够被现代医学所理解和接受，对精准医学研究具有重要的借鉴意义。上述指标体系不仅为DN中医证候客观化诊断提供了可行性，而且通过相关性研究发现还可为诠释中医证候和病机理论提供参考。详见图5。

2.5 方-病-证整合研究

临床合作单位北京中日友好医院等开展了糖肾方治疗DN的多中心、随机、双盲、安慰剂对照临床试验，试验组在西医常规治疗基础上给予糖肾方，对照组在西医常规治疗基础上给予安慰剂。主要疗效指标是尿蛋白，估算eGFR，中医证候积分是次要疗效指标。干预24周后，针对尿蛋白水平在0.5-2.0 g的DN患者，糖肾方降低24 h尿蛋白量，升高eGFR，改善了中医证候积分证实了糖肾方是治疗DN的有效方剂[22]。临床代谢组学研究结果表明，糖肾方可逆转DN患者显性蛋白尿期的整体代谢水平。

图5 糖尿病肾病气虚血瘀证对应的代谢标志物群

糖肾方治疗气阴两虚夹瘀证2型DN患者疗效优于安慰剂治疗，且具有时-效关系，即随着治疗时间延长，治疗6个月疗效优于3个月，这些结果也得到了其它临床观察指标的验证。对定量代谢组学筛选得到的生物标志物与中医证候、临床疗效评价指标进行相关性分析，发现肌苷、腺苷、胞嘧啶、s-腺苷同型半胱氨酸和磷脂的含量变化是与DN患者疾病进展密切相关并能反映药物治疗变化的敏感性指标，这些疗效指标的含量与尿蛋白、血肌酐、肌酐清除率等关键临床指标具有显著相关性。与安慰剂组相比，糖肾方可改善由于DN引起的体内代谢紊乱，并向正常水平发展，表明糖肾方在保护和恢复肾功能方面具有显著疗效，与临床其他指标的有效性具有良好相关性。从临床基本指标与系统生物学指标体系多个层面证实了益气养阴活血通络法治疗DN的有效性和安全性，为其推广应用提供了可靠的临床研究证据。

临床系统生物学研究也阐释了糖肾方治疗DN的作用机制：糖肾方通过对细胞因子-细胞因子受体相互作用信号通路、JAK-STAT信号通路、脂肪细胞因子信号通路、PPAR信号通路、细胞黏附因子信号通路和Toll样受体信号传导通路等的调节作用，调控机体的免疫功能、炎症反应、代谢紊乱及细胞凋亡等功能，发挥其治疗DN的作用。

方-病-证整合研究可得出一套整合生物标志物体系，针对各种具体用途，可聚焦得出相应的整合生物标志物群。如对DN的分期，可得出4个生化指标和4个代谢物（包括2个用于早期诊断的潜在生物标志物）的代谢标志物群（见表1）。对糖肾方疗效评价则从整合生物标志物体系中聚焦成另一疗效标志物群。

2.6 小结

本研究建立了一种基于“药物系统-生物系统”模式的DN疗效评价和作用机制阐释模式。运用“方-病-证”整合的循证医学与系统生物学方法，证实了具有益气养阴活血通络作用的中药（糖肾方）的临床疗效。实现了3个创新，即：①研究模式创新：基于“系统-系统”的中药复方整体研究模式将为基于整体观的中药复方配伍的物质基础和作用机制及新药研发提供新的思路、策略和方法平台，具有良好的示范效应；②研究体系的创新：“临床-实验室-临床”的医药一体化研究体系为中医药基础理论与现代最新科学技术提供融合的平台；③中药复方疗效评价方法的创新：整合指标体系（综合评价）将为基于整体观的中药复方在临床和实验室研究中提供新的疗效评价方法和途径。本研究为中药研究明确了方向：药物系统以君臣佐使药材配伍、君臣佐使组分配伍及君臣佐使成分配伍（中药、植物药、西药复方）为3个层次递进深入研究，对应于以通路（基因、蛋白质及代谢物3个层面）为主，靶点为辅表征整体药效和相互作用是新医药学新药研发及疗效表征的新模式，在此基础上可开发“成分明确，质量可控，作用机制清晰”的组分中药新药。本研究对中医治法治则进行了有效的诠释。不足之处是现代科学技术的应用和整合生物标志物体系的形成，如何来影响、启迪新的治法治则上没能做有益的探索，今后应加强这方面的创新研究。

3 精准医学对创建新医药学的启示

精准医学关注生命全过程，健康全过程，是现代医学发展的必然。为患者提供“量体裁衣”式的最佳治疗。实现“在合适的时间给合适的病人合适的治疗”。中国科学家提出“精准医学是我国在医学发展中占领国际制高点的历史机遇”。精准医学对创建新医药学有3方面启示。

3.1 精准医学是现代医学的一个里程碑式发展

21世纪的西医学正在迈向现代医学。系统生物学（各种组学）的广泛应用，标志着对疾病的认识从生化指标等表象指标，深入到构成生命体的3个基本层面，即：基因、蛋白质和代谢物，3个层面的系统论。转化医学给出了方向，以临床为导向，将生命科学研究成果转化到临床应用。精准医学给出了实现途径，即以生物标志物为抓手，正在凝练疾病与健康的整体解决方案。某种程度上而言，正在创建新医药学。

3.2 中医药需创新发展，避免边缘化

西医学谋求改变，正在走向整体观、系统论之路。某种程度上中医药和精准医学有相似之处，但更多的是不同。科学层面不同：中医药更多表现为哲学理念指导下的经验科学的大成；科技内涵不同：精准医学是在临床基础上高层次的深入研究。西医学在中国是主流医学，在国际上更有绝对优势。中医药学作为一种处于弱势，又有局部优势的文化科学如何崛起，“中学为体，西学为用”是一种弱势策略。习近平主席指出：“我们应该抓住新一轮科技革命和产业变革的重大机遇，就是要在新赛场建设之初就加入其中，甚至主导一些赛场建设，从而使我们成为新的竞赛规则的重要制订者，新的竞赛场地的重要主导者”。我们应采用进取性的“一带一路”和建设亚投行的策略[1]。中医药现代化已20年了，是时候提出中医药理论体系的全面创新发展，创建新医药学。只有这样中医药才能在科技日新月异之际，摆脱边缘化的困境，摆脱辅助用药的遭遇，浴火新生，达到新高度。

表1 糖尿病肾病不同分期整合生物标志物体系

3.3 创建新医药学的大好时机

为了推动新医药学的创建，从我们的研究实践出发，提出了新医药学的定义、研究内容等[1]。新医药学，或称整体系统医学（Holistic Systems Medicine，HSM），是以维护人体系统的整体健康为根本目标，融合现代医学、现代中医药学和现代生命科学，创立兼取所长，既高于现代的中医，也高于现代的西医，解决人类整体健康和疾病预防、治疗的整体系统医学[3]。

我们坚信，中医的证具有物质基础。前述糖肾方的临床循证医学和精准医学研究表明，中医的证可以和临床生化指标一样，本身就作为疾病的一类生物标志物。证也可用更深一层次的代谢生物标志物来量化表征。我们相信心脑同治、同病异治、异病同治等是可以用物质基础（生物标志物）来表征的；同样，“血瘀”对心脑血管或肾病等不同疾病，也可用不同的生物标志物来表征。精准医学的深入研究将使这些原则成为中西医共识的治疗体系。广东药科大学郭姣教授团队针对西医临床中将糖代谢和脂代谢病人分离的现况，从中医整体观出发，提出了一系列糖脂代谢综合征的诊断治疗方法和体系，取得良好临床效果就是成功范例。

1998年在申报中医药界第一个国家973课题时，我们提出了中药现代研究的“一二三四原则”，即坚持一个结合（中药化学和中药药理研究相结合），做到两个基本讲清（基本讲清药效物质基础，基本讲清作用机理），开展三个化学层次（药材配伍、有效部分配伍、成分配伍）和四个药理水平（整体动物、器官组织、细胞亚细胞、分子生物学）的研究，实现中药现代化[23，24]。值此创建新医药学之际，我们提出新的“一二三四原则”，即开展一个“药物系统-生物系统”的研究模式，做到“二个结合”（医学研究与药学研究结合，临床研究和实验室研究结合），实现三个层次发展（中西医结合、整合、融合），开展四个方面创新（新医药学理论体系创新、研究方法创新、医疗技术创新和诊治方案的集成创新）。

毛泽东主席指出：“将来只有一个医，应该是唯物辩证法作指导的一个医，而不是两个医”。这个医是“中医中药的知识和西医西药的知识结合起来”形成的“中国统一的新医学新药学”。习近平主席提出“要处理好继承和创造性发展的关系，重点做好创造性转化和创新性发展”。中国能提出创新大科学的领域基本上没有。能否提出建立新的赛场，是对中国科学家的挑战，也是一项历史使命。坚冰已经打破，现在正是从跟踪到引领的最好机遇。我们愿意为创建新医药学撸起袖子，奋斗一生。

1 罗国安,王义明,梁琼麟,等.我们的中国梦:新医药学——四论创建新医药学.世界科学技术-中医药现代化,2015,17(10)：1963-1971.

2 罗国安,谢媛媛,梁琼麟,等.中医药整合医学——三论创建新医药学.世界科学技术-中医药现代化,2015,17(1)：7-15.

3 罗国安,梁琼麟,王义明,等.中医药发展亟需第二次思想解放——二论创建新医药学.世界科学技术-中医药现代化,2015,17(1)：1-6.

4 罗国安,王义明,梁琼麟,等.新医药学与转化医学.世界科学技术-中医药现代化,2011,13(1)：1-8.

5 罗国安,王义明,梁琼麟,等.中医药系统生物学.北京:科学出版社,2010.

6 Luo G A, Liang Q L, Wang Y M,et al.Systems biology for traditional Chinese medicine. Hoboken: John Wiley & Sons, Inc., 2012.

7 梁琼麟,谢媛媛,罗国安,等.中医药临床系统生物学研究体系与实践.世界科学技术-中医药现代化,2013,15(1)：1-8.

8 Thomas L J, Bell D, Sordella R,et al. Activating mutations in the epidermal growth factor receptor underlying responsiveness of nonsmall-cell lung cancer to gefitinib.N Engl J Med, 2004, 350(21)：2129-2139.

9 Zhao T T, Sun S F, Zhang H J,et al. Therapeutic effects of Tangshen formula on diabetic nephropathy in rats.PLoSOne, 2016, 11(1)：e0147693.

10 Hu J J, Fan X M, Meng X S,et al. Evidence for the involvement of JAK/ STAT/SOCS pathway in the mechanism of Tangshen formula-treated diabetic nephropathy.PlantaMed, 2014, 80(8-9)：614-621.

11 张并璇,孔勤,张浩军,等.糖肾方对db/db小鼠肾脏氧化损伤的保护作用.中华中医药杂志,2016,31(6)：2150-2153.

12 Pang L Q, Liang Q L, Wang Y M,et al. Simultaneous determination and quantification of seven major phospholipid classes in human blood using normal –phase liquid chromatography coupled with electrospray mass spectrometry and the application in diabetes nephropathy.JChromatogrB, 2008, 869(1-2)：118-125.

13 Xia J F, Liang Q L, Liang X P,et al. Ultraviolet and tandem mass spectrometry for simultaneous quantification of 21 pivotal metabolites in plasma from patients with diabetic nephropathy.J Chromatogr BAnalyt TechnolBiomedLifeSci, 2009, 877(20-21)：1930-1936.

14 Xia J F, Liang Q L, Hu P,et al. Correlations of six related purine metabolites and diabetic nephropathy in Chinese type 2 diabetic patients.ClinBiochem, 2009, 42(3)：215-220.

15 Xia J F, Hu P, Liang Q L,et al. Correlations of creatine and six related pyrimidine metabolites and diabetic nephropathy in Chinese type 2 diabetic patients.ClinBiochem, 2010, 43(12)：957-962.

16 Han L D, Liang Q L, Wang Y M,et al. A new metabonomics method for simultaneous determination of EFAs and NEFAs in plasma using GCMS and its application.ChineseChemicalLetters, 2009, 20(9)：1103-1106.

17 Jiang Z T, Liang Q L, Luo G A,et al. HPLC-electrospray tandem mass spectrometry fro simultaneous quantitation of eight plasma aminothiols: Application to studies of diabetic nephropathy.Talanta, 2009, 77(4)：1279-1284.

18 Han L D, Xia J F, Liang Q L,et al. Plasma esterified and non-esterified fatty acids metabolic profiling using gas chromatography-mass spectrometry and its application in the study of diabetic mellitus and diabetic nephropathy.AnalyticaChimicaActa, 2011, 689(1)：85-91.

19 何永鑫,李雪,范雪梅,等.糖尿病肾病患者AR基因表达量测定.高等学校化学学报,2010,31(2)：293-295.

20 Huang M, Liang Q L, Li P,et al. Biomarkers for early diagnosis of type 2 diabetic nephropathy: a study based on an integrated biomarker system.MolBiosyst, 2013, 9(8)：2134-2141.

21 Klein M S, Shearer J. Metabolomics and type 2 diabetes: translating basic research into clinical application.J Diabetes Res, 2016, 2016：3898502.

22 Li P, Chen Y P, Liu J P,et al. Efficacy and safety of tangshen formula on patients with type 2 diabetic kidney disease: a multicenter doubleblinded randomized placebo-controlled trial.PLoSOne, 2015, 10(5)：e0126027.

23 罗国安,王义明.中药复方的化学研究体系.世界科学技术-中医药现代化,1999,1(1)：16-19.

24 罗国安,王义明.中药复方物质基础和药效相关性研究.世界科学技术-中医药现代化,1999,1(1)：11-15.

Precision Medicine and Modernization Research on Traditional Chinese Medicine——The Fifth Discussion on the Proposal of Holistic Systems Medicine

Luo Guoan, Xie Yuanyuan, Wang Yiming, Fan Xuemei, Liang Qionglin
(Department of Chemistry, Tsinghua University, Beijing, 100084, China)

The origin of precision medicine was discussed in this article， as well as its advantages and deficiencies at this stage. “Tangshen formula” was taken as an example to explain a rational and ideal mode of traditional Chinese medical (TCM) precision medicine research under the guidance of TCM theory. In view of the two major problems existing in the TCM modernization research， including the separated strategy among“formula-disease-syndrome” and independent research approach using genomics， proteomics and metabonomics，critical scientific issues on developing the “drug system to biological system” research mode and solutions for integrating “formula-disease-syndrome” were proposed here， and the roadmap and total framework of top design were also provided. The specific methods and the corresponding research results on “Tangshen formula” at the three stages concluded as “formula-disease related”， “disease-syndrome combinated” and “formula-diseasesyndrome integrated” were introduced and summarized. At this time for the innovative breakthrough development of TCM， precision medicine will promote the TCM modernization research， and also will provide a powerful driving force for the establishment of holistic systems medicine.

Precision medicine， holistic systems medicine， traditional Chinese medicine modernization research，“drug system-biological system” mode， integration of formula-disease-syndrome

10.11842/wst.2017.01.003

R2-03

A

（责任编辑：朱黎婷，责任译审：朱黎婷）

2017-01-04

修回日期：2017-01-04

＊ 国家自然科学基金委重点项目（81130066）：基于整体观的中药复方现代化基础研究，负责人：罗国安；国家自然科学基金委重点项目（81230079）：细胞膜色谱技术用于安全性和有效性评价的基础研究，负责人：王义明；中国人民解放军1226重大专项（AWS16J018），负责人：罗国安；国家自然科学基金委面上项目（81473174）：基于整合生物标志物体系的补肾中药延缓衰老作用基础研究，负责人：谢媛媛。

＊＊ 通讯作者：罗国安，本刊副主编，教授，博士生导师，主要研究方向：新医药学。