雁栖湖数学院用数学模型解析疾病成因
本报讯（记者 刘苏雅）复杂疾病的成因如何，怎样才能有效防治？北京雁栖湖应用数学研究院研究员邬荣领、吴杰团队创新运用数学手段构建新模型，为解析复杂疾病成因、指导复杂疾病治疗及相关药物设计提供了新思路。昨天，研究院举行发布会，解读了这一科研成果。
疾病发生发展的背后，往往有着错综复杂的影响因素。“常见的研究方法多为分析单个因子的作用，没有解析因子之间的作用。”邬荣领说，传统统计学理论仅能反映因子间的连接关系，无法解析二者的因果关系、调控关系等。要揭秘复杂疾病成因，必须创新研究手段，建构一套系统的解释理论。于是，科研团队将数学理论引入疾病研究，构建起统计物理学网络模型idopNetworks（爱豆网）。
炎症性肠病成了模型的“试验田”，在输入科研机构公开发表的185种代谢物数据后，模型“跑”了起来，多个中心代谢物及其交互网浮现：比如，甲基咪唑乙酸是典型代谢物之一，它参与组胺合成，组胺则有抑制肠道炎症反应的功能；在炎症性肠病患者体内，亚麻酸盐被抑制的程度会加深。“通过模型可以看到，改变代谢物间的调控关系，会导致代谢物自身作用的改变。这些联系用普通方法很难看见。”邬荣领说，模型还揭示出健康与疾病状态转化时，代谢物互作关系的变化，这将为药物研发提供新靶点。
至此，科研团队提出了复杂疾病的代谢物理学，相关研究成果近日在国际学术期刊上发表。“这套模型像是一棵树，数学是根，提供了坚实的理论基础和计算工具。枝条能延展到不同领域，枝上的叶子可以是代谢物、微生物，也可以是基本粒子、国民生产总值乃至人际关系等。”邬荣领说。
目前，研究团队正在与北京协和医学院等单位开展深入合作，依托高质量科研数据，探究复杂系统现象和规律。未来，模型不仅能惠及医学研究，还可服务药物研发、环境污染防治、新材料合成等诸多领域，为理解、分析和预测复杂现象提供通用方法。吴杰说，应用导向的研究还能反哺基础数学，进一步探寻复杂网络的拓扑学基础。
“研究院成立的目标，就是探寻自然界和人类社会中存在的规律，并解决其中产生的问题。”雁栖湖数学院院长、中国科学院外籍院士丘成桐说，该院采取25%基础数学、75%应用数学的研究模式，目前已汇聚了百余名全职科研人员，未来科研人员预计将超过300名，“我们将通过有效、高效、前沿的桥接，让抽象数学与现实世界相连。”