李梢出生于中醫(yī)世家，父親是首屆“國醫(yī)大師”李濟仁，母親張舜華是國家級非遺傳承人。他從小就跟父母采草藥、讀醫(yī)書、背湯頭，接受了傳統(tǒng)的中醫(yī)教育，本科就讀于北京中醫(yī)藥大學，然后回來跟隨父母抄方，在皖南醫(yī)學院碩士畢業(yè)后考回北京中醫(yī)藥大學，師從王永炎院士攻讀博士研究生。博士畢業(yè)后來到清華大學自動化系工作至今。今年7月13日，英國皇家化學學會發(fā)來賀信，祝賀李梢入選英國皇家化學學會會士。
中醫(yī)藥治病的原理是什么？怎么用現(xiàn)代科學手段進行驗證？為了“說清楚、講明白”中醫(yī)藥的科學原理，清華大學北京市中醫(yī)藥交叉研究所所長李梢教授潛心研究20余年，深入探索中醫(yī)藥復雜系統(tǒng)的奧秘，首次提出符合中醫(yī)藥整體特色的“生物網(wǎng)絡、網(wǎng)絡靶標”理論，開辟了中醫(yī)藥網(wǎng)絡藥理學方向。
做一名探路者可能比做醫(yī)生更有意義
“學醫(yī)過程中經(jīng)常有人問我，什么是上火、清熱？中醫(yī)藥治病的道理究竟是什么？中醫(yī)強調(diào)‘治未病’，為什么腫瘤等病發(fā)現(xiàn)時就已經(jīng)到晚期了？中醫(yī)能否更好地治??？”李梢說，在求學過程中，這些問題一直縈繞在他的腦海，但是回答這些問題并不容易。
幾千年來，中醫(yī)通過望聞問切、中藥方劑等手段診治疾病，以整體觀念和辨證論治為指導，但是患者體內(nèi)具體究竟發(fā)生了什么，中醫(yī)未能給出符合現(xiàn)代科學的闡釋。李梢指出，現(xiàn)代醫(yī)學生命科學經(jīng)常采用的是還原論，即在局部研究得很深入，但對于患者整體規(guī)律的理解還不夠。將一個整體拆成一個個零件相對容易，而將一個個零件重新組合成一個整體，尤其是組合成人體這么復雜的生物系統(tǒng)，則要困難得多。因此，探究中醫(yī)治病的原理，難以直接套用現(xiàn)成的方法。
“怎樣找到新方法？這是個艱巨的任務，探索很可能失敗，但總得有人去嘗試，因為中醫(yī)藥需要進行現(xiàn)代化轉型發(fā)展。”李梢說，“對我來說，做一名探路者可能比做醫(yī)生更有意義。”
正是抱著這種想法，1999年，在北京中醫(yī)藥大學讀博士二年級時，李梢提出了中醫(yī)藥和生物分子網(wǎng)絡相關的假說——中醫(yī)藥不是和單個生物分子有關，而是和生物分子相互作用的網(wǎng)絡、網(wǎng)絡的動態(tài)變化有關，這個網(wǎng)絡有可能表征中醫(yī)藥的整體。當時恰逢人類基因組計劃、生物信息學興起，自動化系“三論一智”（“三論”指信息論、系統(tǒng)論、控制論，“一智”指人工智能）的學科特點和中醫(yī)藥整體觀、系統(tǒng)觀的思維很契合。
在清華大學生物信息學專家李衍達院士的支持下，2001年，李梢進入清華大學自動化系，開始了“生物信息學與中醫(yī)藥現(xiàn)代化”的大跨度交叉學科研究，開啟了一段20多年中醫(yī)藥現(xiàn)代化探索之旅。
取宏觀之象、比微觀之類，力求守正創(chuàng)新
中醫(yī)藥、自動化的學科跨度很大，如何既守住中醫(yī)藥的底蘊，又把握住信息科學的原理，實現(xiàn)守正創(chuàng)新？
李梢介紹，打開中醫(yī)藥的運作機制謎題面臨三道難關：如果不深入到機體內(nèi)部，說不清傳統(tǒng)的中醫(yī)理論和現(xiàn)代基因、蛋白、細胞等微觀因素存在的關系，那就難以揭示中醫(yī)藥的科學內(nèi)涵；如果只采用目前醫(yī)學常用的單因素還原分析方法，則容易丟掉中醫(yī)寶貴的整體特色，難以“守正”；傳統(tǒng)中醫(yī)藥積累了豐富的經(jīng)驗，但在微觀層次的數(shù)據(jù)積累較為薄弱，如何從微觀和系統(tǒng)角度闡釋中醫(yī)藥的“整體”特色，這對信息科學也提出了挑戰(zhàn)。
面對這些難題，李梢熬白了頭。經(jīng)過反復思考，他提出了一個大膽的想法——能不能把中醫(yī)的整體思維用于微觀的生物層次，相當于在人體“黑箱”里建立一個導航系統(tǒng)，進而全面計算出中西醫(yī)藥與生物分子的關聯(lián)，用于支撐中醫(yī)藥的創(chuàng)新發(fā)展？
經(jīng)過多年的探索，李梢和他的團隊建立了中西醫(yī)藥分子網(wǎng)絡導航系統(tǒng)——UNIQ系統(tǒng)（基于網(wǎng)絡靶標的藥物網(wǎng)絡藥理學智能和定量分析方法與系統(tǒng)）。“UNIQ系統(tǒng)借鑒了中醫(yī)整體觀的‘取象比類’思想，這種思想在《黃帝內(nèi)經(jīng)》中就有廣泛運用。”李梢介紹，通過“取宏觀之象、比微觀之類”，從全局上看，人類表型網(wǎng)絡（人類疾病，包括中醫(yī)證候的臨床表現(xiàn)）、生物分子網(wǎng)絡（生物體內(nèi)部的基因、蛋白之間）、中西藥物網(wǎng)絡之間存在著一種“宏微觀模塊化關聯(lián)”關系。例如，臨床表型越相似，相關的基因和基因產(chǎn)物在網(wǎng)絡上越聚集?；谶@一規(guī)律，李梢?guī)ьI團隊研制了中西醫(yī)表型、生物分子網(wǎng)絡、中西藥物的“關系推斷”算法，實現(xiàn)同時期國際最高精度的致病基因、藥物靶標預測，通過計算，系統(tǒng)解析了疾病機制和藥物作用的關聯(lián)，在生物分子網(wǎng)絡上實現(xiàn)了疾病和藥物內(nèi)在關系的定位和導航。
“目前，我們已經(jīng)把中西醫(yī)表型—細胞—分子—中西藥物之間的關系都進行了全局性的預測，算法還在不斷發(fā)展完善。”李梢說，這些算法的研制，既使得中醫(yī)藥思維能在微觀層次發(fā)現(xiàn)規(guī)律，又使得現(xiàn)代醫(yī)學生命科學積累的大數(shù)據(jù)能為中醫(yī)藥所用，從一個全新的角度闡釋中醫(yī)藥科學原理，為大數(shù)據(jù)和人工智能時代中醫(yī)藥的傳承發(fā)展提供了新支撐。
胃癌“治未病”系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)胃癌“極早期”
UNIQ系統(tǒng)建立后取得了哪些新發(fā)現(xiàn)？
“借助于UNIQ系統(tǒng)，我們以中醫(yī)‘寒、熱’診療概念為切入點，構建出中醫(yī)‘寒證’‘熱證’的生物分子網(wǎng)絡，初步揭示了中醫(yī)寒熱證與代謝—免疫失衡相關的生物學基礎，還發(fā)現(xiàn)了寒熱相關疾病發(fā)生發(fā)展的機制和清熱、散寒藥物的作用機理。”李梢說，通過融合宏微觀信息，UNIQ系統(tǒng)幫助實現(xiàn)了中醫(yī)藥精準研發(fā)的關鍵技術突破，以UNIQ系統(tǒng)為核心的系列專利技術還在30余個中藥、標志物的研發(fā)中轉化實施。尤其值得一提的是，團隊利用UNIQ系統(tǒng)研發(fā)了胃癌“智能早篩—極早診斷—精準早治”三位一體的中西醫(yī)精準診療系統(tǒng)。
中國胃癌發(fā)病率占全球的44%，長期以來胃癌早診率低于10%，成為危害人民生命健康的一個現(xiàn)實難題。中醫(yī)強調(diào)“治未病”，《黃帝內(nèi)經(jīng)》也提出“脾胃之間，寒溫不次……大聚乃起”。受中醫(yī)經(jīng)典理論啟發(fā)，李梢認為在胃癌發(fā)生之前會有一個更早的、能夠預警癌變發(fā)生的階段，找出這個階段的特征、提前阻斷，有可能實現(xiàn)胃癌“治未病”。
利用UNIQ系統(tǒng)，結合大規(guī)模臨床病例的采集和檢測，李梢?guī)ьI團隊發(fā)現(xiàn)了胃癌“極早期”這一全新的階段，中醫(yī)上主要表現(xiàn)為本虛標實、寒熱失衡。從中醫(yī)典型病例中還發(fā)現(xiàn)寒、熱舌苔菌群等新型標志物，尤其是首次構建了胃炎癌轉化的單細胞網(wǎng)絡，發(fā)現(xiàn)了與胃早癌細胞高度接近的胃癌極早期細胞。經(jīng)2700余例胃炎癌轉化序貫病例樣本驗證，發(fā)現(xiàn)該標志物能夠使得胃癌發(fā)生的預判提前10個月，準確率達85%。探測出的胃癌極早期細胞如果處于萌芽期，進行中藥干預就可能延緩甚至阻斷其癌變，有望為解決我國胃癌早診率低的難題提供突破口。
“中醫(yī)強調(diào)‘治未病’，所以我們把胃癌‘智能早篩—極早診斷—精準早治’三位一體系統(tǒng)稱為胃癌‘治未病’系統(tǒng)。”李梢稱，圍繞胃癌“極早期”的中西醫(yī)特征，團隊還研制出了智能中醫(yī)管理系統(tǒng)，發(fā)現(xiàn)了精準預防中藥，開展了胃病中成藥機制解析，提升了胃炎癌轉化中醫(yī)藥精準診療水平；該成果還應用于胃癌高發(fā)區(qū)，支撐了國家慢性病綜合防控示范區(qū)建設。
醫(yī)學分中西，患者不分中西
在現(xiàn)代醫(yī)學突飛猛進的今天，中醫(yī)藥想要高質(zhì)量發(fā)展，守正創(chuàng)新是必經(jīng)之路。有人認為，中醫(yī)藥現(xiàn)代化實際上就是中醫(yī)藥西化。對此，李梢有不同的見解。
“中醫(yī)藥現(xiàn)代化并不是西化。醫(yī)學分中西，但是患者不分中西、科學技術也不分中西，攻克疾病、維護人類健康是中西醫(yī)學的共同目標。目前腫瘤等疾病高發(fā)，中醫(yī)、西醫(yī)都需要進一步發(fā)展。充分利用現(xiàn)代科學技術，建立符合中醫(yī)藥特色的科技創(chuàng)新體系，揭示中醫(yī)藥的科學原理，不斷提升中醫(yī)藥解決疾病、維護健康的能力，這是中醫(yī)藥現(xiàn)代化。”李梢強調(diào)，中醫(yī)藥與現(xiàn)代科學不是互斥的，而是能夠相得益彰、共同發(fā)展的。
在他看來，中醫(yī)藥診療思想和豐富經(jīng)驗中的“整體”特色，有可能孕育著新的醫(yī)藥研究模式，突破當前單因素還原論研究模式的局限，建立以中西醫(yī)學和生物大數(shù)據(jù)為基礎、以信息與系統(tǒng)為特點、融合人工智能、大數(shù)據(jù)等技術的中醫(yī)藥網(wǎng)絡藥理學等關鍵技術，有望建設符合中醫(yī)藥整體特色的自主創(chuàng)新體系，為揭示中醫(yī)藥奧秘、更好地維護健康、實現(xiàn)中醫(yī)藥守正創(chuàng)新提供一種新途徑。
經(jīng)過20余年的探索，在李梢看來，中醫(yī)藥科技創(chuàng)新不僅有望解讀出中醫(yī)藥學的奧秘，還有望促使中醫(yī)藥在疾病診療的原理上、實踐中發(fā)揮更大的作用，“中醫(yī)藥現(xiàn)代化需要中醫(yī)藥工作者與現(xiàn)代科技工作者之間打破隔閡，增進理解，共同推進。希望有更多的現(xiàn)代科學研究人員、青年學子能夠成為中醫(yī)藥現(xiàn)代化的建設者”。
清華大學北京市中醫(yī)藥交叉研究所
2020年，依托清華大學自動化系、凝聚多院系力量，清華大學北京市中醫(yī)藥交叉研究所成立，這是清華第一個中醫(yī)藥交叉研究機構，也是國內(nèi)外首個在綜合性重點大學依托信息學科成立的中醫(yī)藥交叉研究機構。
李梢的團隊匯集了來自自動化、計算機、中醫(yī)藥、生物學等不同專業(yè)背景的研究生。團隊在中醫(yī)藥交叉研究時，以問題為導向，多學科人才淡化各自專業(yè)的界限，朝著共同的問題和目標匯聚智慧和力量。
