美国斯坦福大学Michael Snyder教授
- Michael Snyder教授目前在斯坦福大学医学院遗传学系担任Stanford Ascherman讲座教授并担任系主任。他同时兼任斯坦福大学基因组学与个体化医疗研究中心主任。
- Michael Snyder教授是美国多家成功的生物科技公司（包括Personalis, SensOmics）的创始人。他在加州理工学院获得博士学位，然后在斯坦福大学进行了博士后研究。在应聘回到斯坦福之前，施耐德教授曾经在耶鲁大学医学院任教并在1997－2004年担任耶鲁大学分子细胞发育生物学系系主任。
- 他是国际基因组学及其蛋白质组学领域的泰斗。
- 他是个体化医疗及其精准医疗领域的奠基人。
是什么样的契机让这位基因组学及其蛋白质组学领域的泰斗开始致力于个体化医疗及其精准医疗领域的？我们来看看发生在Michael Snyder教授自己身上的故事。
Michael Snyder教授抱着好奇的心态测了自己的基因组后，得到了一些“惊喜”。他发现，自己是一名II型糖尿病易感基因的携带者，尽管在这之前，他并没在自己身上发现任何此类疾病的风险因素，包括肥胖、家族病史等等。在接下来的14个月，斯奈德持续监控了自己体内相应RNA的活性和蛋白表达情况。在一次感染呼吸道病毒后，他发现自己体内的蛋白表达发生了变化，并且有相应的生物学通路被激活。接着，他被诊断出了糖尿病。看起来，这场病就是由这次病毒感染所触发的。此后，他还在患上莱姆关节炎时，也监控了自己体内的蛋白表达变化。这时，他的研究已经产生了多达50Gb的数据，这还仅仅只是关于他个人的研究数据。随后他将这项研究扩展至100个人，并将研究目标扩展至13类“组学”（包括蛋白组、肠道菌群的转录组等等），而实际上，按照他的计划，要想真正做到预测疾病，还需要将研究对象增加至上百万个病人。如此这样，它将会带来多大的数据量？
Michael Snyder教授谈精准医疗具体能从哪些方面来改变人类的健康管理方式？
image.png
通过基因组测序来改变癌症的管理
比如我们通过研究发现一个结肠癌病人的EGFR区域出现了额外的拷贝，CDK6区域也出现了增值，通过药物的治疗来控制EGFR的过度表达，可以让术后的病人不再复发。而如果没有基因组学，这样的获益是不太可能实现的。
揭开某些神秘疾病的面纱
比如Michael Snyder教授实验中的一名患儿，在两岁的时候才发现得了重病，但是却不知道问题在哪里？后来采用基因组测序发现这名患儿有一个基因的变异，导致了免疫方面的缺陷。于是在给这个患儿进行脐血的移植后，完全恢复了健康。
通过基因组测序，我们或许可以轻松地找出这些疾病本质的问题出现在哪里，从而为治疗提供至关重要的信息。
产前诊断以及健康人潜在风险的预测
人体的血液、组织液中的许多成分包括抗体甚至微生物等，都记录着人体健康状态的宝贵信息，借助传统的技术手段能够获取的部分比较有限，基本上局限在反映当前健康状况的生物化学测试结果上，而基因组测序能够做到很多以前做不到的事情，帮助人类预测未来可能的健康问题。比如产前检查就可以在婴儿出生之前把母亲的一些液体进行检测，来预测婴儿将来的健康状况。
基因组测序可以预测某个人肥胖风险是多少，结合家族史和疾病史，可以判断出怎样的生活方式比较适合。再比如，有心脏病、糖尿病家族史的患者，通过基因测序，也可以大概了解今后患病的风险，及时与医生沟通来获得预防疾病发生的建议。还有在癌症风险的预测上，基因组测序能够找到一些基因的突变，从而指导药物的使用，甚至为新型药物的研发提供了指导思路。
我们来看下Michael Snyder教授在《细胞》子刊上的一项重大研究成果，给你节后减肥的动力！
《细胞系统》上发表了一项来自斯坦福大学医学院的研究成果。Michael Snyder教授领导的科学团队发现，“适当”地增加体重，竟然会对整个身体的微生物、代谢、基因表达等多个层面产生影响[1]！实验中，参与者在30天内增重2.8千克，体内菌群产生了明显的变化，炎症和免疫反应上调，甚至有一条与心脏病相关的分子通路也被激活了！
胖上五斤，对我们来说可能只是裤腰有点紧，对身体来说，好像是一场重大危机啊。
近年来，肥胖已经越来越引起我们的重视了，毕竟它已经和糖尿病、心脑血管疾病等人类杀手扯上密不可分的关系。既往的研究往往把肥胖和某个具体的疾病关联起来，探究它们之间的关系。但是，肥胖可不仅仅是脂肪细胞那点儿事儿，它的影响力太大了，只从某个角度来研究肥胖，恐怕结果也不甚全面。
Snyder教授有了一个想法——我们要搞清楚所有的细节！肥胖你能影响的范围广，那么我们就全研究一遍！
一次测量涉及这么多指标
说起来不容易，做起来更难。单个组学领域的研究已经足够复杂了，Snyder教授却想要把基因、转录、蛋白质、代谢、以及微生物等多个组学领域综合起来进行大数据分析，并且还完成了，不得不佩服科学家的执行力和毅力。
一言不合就拿自己当对照组
在这次试验中，研究者选择了23名参与者，他们的体重指数在25-35之间，也就是我们所说的超重，还没有胖到生病的地步。这批参与者中，一半人对胰岛素敏感，另一半则有显著的胰岛素抵抗，这是2型糖尿病的先兆。
研究者首先为参与者定制了为期30天的高脂饮食，体重达到峰值时保持了7天的无节制饮食，之后再用60天的时间把体重降下来。普遍来说，为了吃胖，男性参与者每天多吃了1000卡路里，女性则是750卡路里。这样吃的结果就是，一个月之后，他们平均胖了2.8千克。
嗯，这个周期看起来跟我们春节干的事儿差不多…
先吃胖，再减肥~实验组很不容易呀！
五斤说多还真不多，就个人体验而言，最松的裤子依旧能穿，双下巴也没出来。但是表面的平静下，还真是波澜起伏啊！
首先，在整个变胖过程中，研究者发现有318个基因的转录水平发生了显著变化，不出所料，很多都与脂质的代谢有关。进一步分析这些基因涉及的通路，研究者发现了一大批都与炎症反应有关！这炎症，可是糖尿病患者的面临的一个关键问题啊。
变胖路上各种生物指标都发生了明显的变化
涉及的多种通路，包括炎症反应
最吓人的是，研究者还发现，与扩张型心肌病（dilated cardiomyopathy）有关的一些基因表达也增加了！这会影响心脏的泵血能力，增加心力衰竭的风险。或许这可以解释为啥胖人爱得心脏病呢。
接下来，研究者分析了受试者肠道微生物的变化。这回有意思了，在胰岛素敏感（IS）参与者和胰岛素抵抗（IR）受试者之间，出现了很大的不同。
在胰岛素敏感受试者中，体重增加带来的是疣微菌科（Verrucomicrobiaceae）和嗜黏蛋白阿克曼氏菌（Akkermansia muciniphila）丰度有了显著的提高。A. muciniphila是近年来的明星菌种，早有研究者证实，无论是在小鼠还是人体内，在体重增加的情况下，A. muciniphila会帮助我们对付胰岛素抵抗，起到一种保护作用。而胰岛素抵抗参与者的菌群却没增加——或者说本来他们也没有多少。
ps：我们实验室拿糖尿病模型肥胖小鼠做过类似的研究肠道菌群的实验，结果确实是这样的
利用不同测序方法发现微生物种群的变化
按照Snyder教授的说法，这些激活的途径虽然并不意味着疾病的发生，但是却预示着，“某些事要开始了”。
不过也不用太害怕，当参与者把长的肉又减掉了之后，大部分的身体指标都回复了原来的水平，只有一小部分还会持续一段时间。 （划重点啦~就这一句话突然就有了减肥的动力了）
这项成果对研究者们来说倒是个确确实实的好消息。利用新的科研工具，跟踪体内数百万分子的波动，我们可以清楚了解体内到底在发生什么。一方面我们对生化指标与健康的关系有了更深一步的了解；另一方面，在医疗保健上，精密记录个体的生理指标变化，让我们又朝着个性化治疗迈出了新的一步。
参考资料：
[1]Piening B D, Zhou W, Contrepois K, et al. Integrative Personal Omics Profiles during Periods of Weight Gain and Loss[J]. Cell Systems, 2018.
网友评论