生命科学和医学,正在经历一次深刻而复杂的转变(transformation):人工智能开始介入生命研究和药物研发的关键环节;基因编辑正在重新定义我们对生物机制与进化边界的理解;在结束不久的新冠疫情之后,社会重新思考如何应对突发性人类灾难。

与此同时,PD-1,CAR-T等革命性治疗方法,将在未来十年内令癌症变成一个完全可治的慢性病;GLP-1药物所带来的糖尿病和减肥的神奇疗效,有可能真正实现“治未病”,将预防和“消费医疗”,改善身体健康状况,变成人们对生活品质的追求;Aβ抗体药的获批,人类对阿尔茨海默病的治疗终于获得突破。

这一系列的科学进展,加上抗衰老与再生医学的发展,正在改变我们对生命边界的认知。人类开始严肃地思考:生命可以被延展到什么程度?

近日,由高山书院主办的“AI生万物”论坛中,几位重量级嘉宾围绕“生命、未来与伦理选择”主题,展开了一场深度对话。以下是对话内容(经编辑):

嘉宾信息

鲁白,高山书院学术管理委员会委员、上海尚思自然科学研究院院长

丁胜,清华大学药学院原院长、全球健康药物研发中心主任、拜耳特聘教授

何大一,美国国家医学院院士、哥伦比亚大学医学院艾伦·戴蒙德艾滋病研究中心主任

宁光,中国工程院院士、上海交通大学医学院附属瑞金医院院长

王拥军,中国科学院院士、首都医科大学附属北京天坛医院院长

再生医学:细胞可以被“重编程”

鲁白:我们过去认为,生命过程是不可逆、不可控的。但现在,至少在细胞层面,我们已经可以把细胞“返回”到原始状态。请丁胜老师讲讲自己的研究。

丁胜:从我过去二十多年研究干细胞和药物转化的经验来看,这个领域发生了颠覆性变化。

第一,我们人体中的细胞,可以通过分子调控——不管是使用基因还是药物调控手段——被重编程成发育非常早期的细胞。这就是多能干细胞(pluripotent stem cell),以及正在研究的全能干细胞(totipotent stem cell)

有了这样的细胞,我们就可以基于发育生物学的认知,把它们分化成体内各种有功能的组织器官特异的细胞,用于移植。

传统制药有一个根本问题:每一款新药,几乎都是不可迭代的。你针对一个靶点开发新药,成功率大概只有 10%;换一个靶点,又回到 10%。但现在不同了。通过干细胞技术,加上基因编辑,我们可以从一个单一原料出发生产多款细胞药物,还可以不断修改、不断迭代升级。

CAR-T 本质上就是一款增强型的细胞产品。这意味着,细胞药物可以像软件一样,不断有升级版本。如果未来我们能够稳定、安全、可控地生产健康细胞,不断替换体内衰老、功能缺失或有害的细胞,理论上就可以延缓衰老,延长健康寿命。

如果再结合人工智能脑机接口(Brain–Computer Interface, BCI),那么人类的长寿,甚至更远的可能性,并不是一个特别遥远的未来。

下一次大流行,一定还会来吗?科学在进步,但人类容易健忘

鲁白 :我们也刚刚经历了一场在人类历史上都非常罕见的大流行病(pandemic)。它不仅改变了医学,也改变了社会本身:如果下一次再来,我们准备好了吗?

何大一:我认为,未来还会有更多的大流行病。过去一个世纪,我们经历了三次主要大流行:1918 年的西班牙流感;1980 年左右被认识的 HIV/AIDS;以及最近的 COVID-19。此外,还有很多“差一点”的例子,比如 SARS埃博拉(Ebola)、还有 尼帕病毒(Nipah virus)Hendra 病毒

这些病毒一直在从动物跳跃到人类。随着人口密度增加、交通更便利,这种情况只会越来越多。下一次大流行如果再来,我们在诊断、治疗、疫苗方面会准备得更好。

但问题在于,人类很容易在危机过去后变得松懈。这和预防医学一样:我们总觉得自己“应该没事”,直到真的出事。真正危险的病毒,往往是空气传播,感染部位在鼻咽腔。

除了抗体,我们还有一线防御:先天免疫(innate immunity)。如果能在局部激活这种防御机制,我们已经看到,它可以阻断流感、COVID-19 以及多种病毒感染。因为我们永远不知道,下一个敌人是谁。

靠 GLP-1 减肥,靠谱吗?

鲁白:大家都很关心 GLP-1(胰高血糖素样肽-1,Glucagon-Like Peptide-1)。它不断迭代,越来越有效。代谢疾病、肿瘤、免疫疾病和中枢神经系统疾病,是对人类影响最大的四大疾病。在代谢领域,糖尿病、肥胖未来会不会变成一个可控疾病?我们是不是正在进入一个治未病、消费代谢药物的时代?这对人类的 longevity(健康长寿) 会产生什么影响?

宁光你讲得非常对。代谢疾病的药物,尤其是 GLP-1,确实已经进入消费级。现在,通过医生处方使用的 GLP-1,在中国还不到一半。大量药物是通过网络、电商平台购买的。这是一个现象,也说明:这个药已经从“治疗药物”,走向“消费级产品”。

预计到 2026 年,GLP-1 市场将达到 700 亿美元,到 2030 年,全球可能达到 3000 亿美元。所以,它已经不再只是一个药,几乎就是一个消费品。

大家都希望能口服。但现在的问题是:肽类激素在消化道的吸收率太低。未来也许会出现每周一次、甚至每月一次的口服方案,那样它才真正变成一个“好用的药”。GLP-1 的主要作用部位是胃肠道,但它真正的调控中枢,其实在大脑下丘脑。本质上,它是一个抑制食欲的药物。但它最原始的作用,其实是刺激胰岛分泌。如果这个平衡做不好,会带来急性胰腺炎风险;作为生长因子,可能影响甲状腺;对食欲抑制太强,情绪变化明显,抑郁、自残、自杀风险上升;还可能诱导酮症酸中毒而现在,大量使用 GLP-1 的人并不是重度肥胖患者,这些风险就会更加突出

如果一个人变胖,基本上是80% 的脂肪增加在腹腔内,10% 左右在器官内,不到 10% 在皮下。皮下脂肪在某种程度上是有益的,但腹腔脂肪和器官脂肪(比如脂肪肝)是危险的。目前 GLP-1 的减脂是 general(泛化的),未来真正的方向是:靶向减少内脏脂肪。已经有药物进入 II 期临床,专门针对肝脏脂肪,但针对腹腔脂肪的药物,还没有真正进入临床。

为什么中国是“脑血管病大国”?

鲁白:心脑血管病是中国的第一大病。为什么在中国,脑血管病尤其突出?和生活方式、基因有什么关系?它和老年痴呆有什么关系?如果这些病都能治,我们还需不需要脑机接口?

王拥军:在中国,48% 的死亡与心脑血管病有关。将近一半的人,最终因为这类疾病离开。但最大区别是:中国是脑血管病为主;西方是心脏病为主。同样是高血压,在中国,你可能得四次中风,才换来一次心脏病。在白人中,正好相反。中国中风后,20% 是脑出血,白人只有 7%。我们的疾病谱和黑人非常像。

全球数据显示:高血压知晓率,与中风发生率呈完全线性关系。美国知晓率为80%,所以中风少;在中国,知晓率偏中等,中风人数高;在非洲部分国家,知晓率<20%,中风人数更多。

究其原因,中国人蔬菜水果摄入不足;再加上空气污染,血管长期损伤;就造成了这样的结果。

即使把中风和老年痴呆都解决了,脑的疾病仍然是最多的。欧洲最新数据:每年8000亿欧元 用在脑疾病上,等于其他所有疾病加起来总和。从出生到老年,脑一直在“生病”,全身单基因病 80% 在大脑。近些年,儿童孤独症明显增加;青少年好多患有失眠症,中国偏头痛约约 1 亿人,女性居多;成年工作后,抑郁、情绪障碍等各种疾病又来了;老年后,皮层老化带来阿尔茨海默病;皮层下老老化,带来帕金森症;脊髓前角细胞老化,又带来渐冻症(ALS)。

哪个地方老,哪个地方就出问题。

此外,大脑还有两个致命弱点,第一,它是唯一没有能量储存的器官。心脏 15% 的供血、人体 20% 的氧气,都要给大脑。第二,脑的再生能力几乎是全身最差的。即便现在发现神经元可以再生,对整体恢复的作用,仍然非常有限。

全球已经把“脑研究”当成国家资产。G7 峰会提出:Brain Capital(脑资本),国家未来的竞争力来自脑力,而不是体力。于是有了Brain Economy(脑经济)现在已经有科学方法可以评估脑老化程度,预测中风、痴呆、帕金森、ALS 风险。大多数脑疾病,是可以预防的,建议大家尽早去医院做个脑健康评估。

问答环节

Q:现在市面上有很多衡量衰老的“时钟”,衡量大脑的,有衡量器官的,有衡量 DNA 甲基化的,我们很多人都有运动设备、智能手环、各种体检,最后都会给你一个biological age(生物学年龄)。那我的问题是:第一,什么方法是最好的?第二,我们该怎么理解 biological age?有没有更好的测量方式?

丁胜:确实有非常多的方法,比如 DNA 甲基化、基因表达 panel、蛋白修饰等等。但我要讲一句实话:绝大多数研究是在动物中完成的。真正在人群中尤其是在临床干预层面,还没有得到统一验证。

但随着人工智能深度学习更多测量方法产生的衰老相关数据,再加上现在出现了像 GLP-1 这种可以潜在干预某些指标的药物或消费品,我们确实进入了一个阶段:可以开始尝试评价和干预“年龄状态”的阶段。未来几年,这里会投入非常多资源。

Q:干细胞要不要打?

鲁白:没有药监批准的,都只能算“玩玩而已”。这个概念非常重要。我知道在座有很多人去打干细胞。如果你是为了治病,那它必须是药。但一个药,必须满足三个基本标准:随机、双盲、安慰剂对照,必须经过临床试验,经过药监系统批准,否则就不是药。

你打干细胞,和吃红烧肉是一样的:你会感觉好一点,但那不叫治疗。什么人工智能、大数据,给你算一个“大脑年龄”“免疫年龄”,as far as I know(据我所知),没有一个是经过药监系统批准的。

Q:有哪些可靠的、有效的“衰老指标”?

宁光:在 aging(衰老)领域,biological aging(生物学衰老)是一个非常重要的概念。我有几个指标供你参考:

第一个指标:体重

你能不能长期保持体重不变?想一想你现在的体重,和你20 岁时相比,重了多少?为什么保持体重这很重要?因为随着年龄增长,尤其 60 岁以后:体重增加,主要来自脂肪;体重下降,来自肌肉和骨骼。80 岁以后,总体体重在下降,但腹腔脂肪明显增加,器官内脂肪明显增加。所以如果你 60 岁以后体重还在明显增加基本可以判断:增加的都是脂肪。而心脑血管病、肿瘤就是随着脂肪增加而增加的。

第二个指标:睡眠

随着年龄增长,如果你的睡眠变短、不规律,这是一个非常重要的信号。这个变化,大概发生在 50 岁以后

第三个指标:跌倒

70 岁以后,你有没有发生过跌倒?因为 70 岁后的跌倒,极有可能导致骨折,而骨折后的处理,会对大脑造成损伤。这三个指标,你就可以用来给自己算,也可以给家里人算。

第四个加分项指标,遗传

如果你的父母能活到 90 岁,你基本上可以活到 95 岁

Q:如何保证大脑健康

鲁白:压力,才是最大的敌人。stress is number one killer for your brain(压力是大脑的第一杀手)。创业也好,做投资也好,压力管理,是脑健康极其重要的一部分。

王拥军:现在在欧美有很多脑健康和脑训练门诊。他们先测大脑三件事:结构是否正常?功能是否正常?社会适应是否良好?什么叫功能正常?最核心的是抗压力能力。疫情期间同样得新冠,有人有脑雾,有人没有。有脑雾的人,就说明脑网络连接的韧性很差。现在有设备可以测,测完之后,会用数字疗法进行康复,目前没有药物或食物可以替代这个过程。