多学科交叉助力中药现代“话”

  非常荣幸被授予第十届树兰医学青年奖，也非常感谢树森·兰娟院士人才基金的支持。能获此殊荣，既是对我个人和科研团队的激励，也是对我所从事的中药系统生物学研究和采用的多学科交叉方法的肯定。回首我的科研之路，“交叉”是贯穿其中的关键词。2008年回国工作后，我依托浙江大学这一综合性大学的学科优势，组建了“TCM+X”交叉团队，以“发展多学科交叉手段，推动中药现代‘话’，助力产业高质量发展”为目标，在张伯礼院士和程翼宇教授的支持和指导下，开展了系列探索和研究。

一、交叉制胜破难题，开启领域新篇章

  传统中医药讲求辨证论治、方剂配伍，充分体现了中国传统文化中的“和合”理念。然而，中药成分和效应复杂，面对宏伟的中药宝库，我时时思考：如何用现代科学方法打开中药的“黑箱”，讲清楚其科学原理？

  2005年，我博士毕业后赴美国FDA从事博士后研究工作，参与组建了MAQC国际组学大数据质量控制学会。自此之后，我开始进入系统生物学研究领域，并陆续在转录组应用方法学方面发表了系列研究成果。回国后，我连续两届当选中国药典委员会委员，并受药典委委托牵头起草标准核酸序列建立等指导原则，这为我采用转录组学开展中药有效性及安全性研究提供了坚实的方法学指导。

  众所周知，中药通过多种药效物质协同互济，融拮抗、补充、整合、调节等多种功效而起到治疗作用，其疗效取决于功效成分群与机体生物调控网络间复杂的网状交互作用。为破解精准描述中药对生物网络整合调控的异质性难题，近年来，我带领团队进一步聚焦单细胞和空间组学，开发了单细胞注释scCATCH、scDeepSort，配受体互作CellTalkDB、SpaTalk、MiRTalk，空间重构Bulk2Space、scSpace、SpaTrio等系列工具；并将单细胞测序与LCM等集成，创建了空间转录组测序Spatial-seq技术，构建了小鼠脑组织空间转录组图谱、诠释了丹参对心梗后损伤修复的关键免疫细胞亚群及其动态调控作用、比较了人参—三七治疗缺血性脑卒中的空间网络调节差异以及参麦方治疗气虚血瘀型冠心病的时空动态网络调控机制。新技术为揭示中药整合调节机制提供了新的研究范式，阶段性成果发表在Nat Commun、Cell Genom、Trends Biotechnol、Nucleic Acids Res等期刊，并有幸入选2022年度中医药十大学术进展。

二、解析“成分—效应”网络，提供研究新策略

  我在研读《黄帝内经·素问》时深受启发，中医药讲究“从其气则和，逆其气则病”，因此，我就想机体的状态和生物分子网络之间或许存在某种关联。进一步，根据中医药理论，我提出了一种“失和/求和”网络建模策略，即疾病可视作机体生物分子网络从正常平衡状态变为疾病失衡状态（失和），中医药治疗视为调节疾病相关生物分子网络（求和），使机体恢复平衡（和合）。有了这一契合中医药理论的研究思路，我们就可以定量描述出中药组分与机体生物分子网络间的网状关系，既有望从网络整体调控角度开展配伍优化，还能从“成分—效应”的角度阐释中医药功效的科学内涵。

  我与团队成员进一步将转录组与网络生物学相融合，从基础数据库构建、“失和/求和”网络建模、多成分互作网络建模、网络关键节点发现等环节进行攻关，发布了CHD@ZJU、T2D@ZJU、TCM-PTD等多个平台软件，创建了可定量描述中药对机体生物分子网络修复能力的调控效力指数，发展了KANO、TCM-seq等中药化学组成与机体生物网络间相关性研究策略，构建了“整体模型实验—分子机理解析—多源整合阐释”三位一体的网络方剂学研究框架。

  基于这一研究框架，采用系统生物学技术，我们首次从分子网络层面阐释了芪参益气方“君臣佐使”配伍的科学内涵、揭示了五种四逆汤类衍生而来的类方在治疗冠心病上的功效差异。相关论文在Nat Mach Intell、Small methods、Adv Sci、Protein Cell等期刊发表后取得了良好学术影响，阶段性成果已经参与荣获国家科技进步一等奖和浙江省科技进步一等奖，并受邀在欧洲药用植物和天然产物研究学会（GA）的学术年会以Impulse Lecture进行详细介绍。

三、守正创新深耕耘，携手奋进新征程

  张伯礼院士曾指出，要促进中医药与多学科交叉融合、联合研究，用现代科学解读中医药学原理，推进中医药现代化，解决好中医药传承与创新之间的关系。在中药研究领域，“交叉”不仅意味着独辟蹊径，也意味着复杂和未知。研究者需要以过人的勇气和毅力去不断试错、反复验证，在出成果前可能需要坐多年的“冷板凳”。近年来，国家出台了一系列支持中医药发展的政策文件，为中医药传承发展带来大好机遇，也让学界意识到多学科交叉在中医药传承创新中的重要意义。

  我很幸运，回国后在老一辈学者的鼎力支持下，以副高身份组建了独立的研究团队，吸引到一群同样有志于投身中医药守正创新事业的年轻人，共同用交叉融合的现代科学技术解读、诠释和发展中医药的传统理论和应用价值。同时，作为一名高校教师，我也希望我的学生们不仅能从我和导学团队处习得专业理论和前沿方法，更要能够保持对科学研究的好奇与热爱，建立起自己的知识框架，点亮个人“技能树”。

  刚过去的2023年，是中医药创新发展的突破之年。2023年4月，新时代中医药高质量发展高峰论坛在乌镇隆重召开，20余位院士出席。在中医药交叉创新平行论坛上，我代表团队发布了《交叉创新促进中医药高质量发展倡议》，呼吁合理、广泛、深度、持续开展交叉创新，共同研究、共建平台、共享成果，共同努力，为中医药高质量发展共同奋斗。今后，我也将不忘初心，带领团队不断深化人工智能、系统生物学、复杂网络科学等与中医药的交叉融合，用现代学术语言解释中医药学原理，为实现中药现代“话”贡献力量。