1985 年，勒罗伊·胡德 (Leroy Hood) 是应邀参加加利福尼亚州圣克鲁斯一次高级峰会的几位著名的分子生物学家之一。会议的目的是决定是否在那里建立一个研究所来对整个人类基因组进行测序——这是一项成本高昂且复杂的任务。这一想法受到了怀疑者的质疑，但胡德 (Hood) 认为这项工作对于创建基于信息的医学至关重要，并最终能在基因层面治疗疾病。他的观点占了上风，该项目于 2003 年完成了其著名的人类基因组完整图谱。
在掌握了海量信息后，胡德 (Hood) 正在推行一种新的医学方法，他称之为 P4——预测性、个性化、预防性和参与性。“P4 医学的基础理念是，在不久的将来，我们将拥有将 3 亿美国人的海量复杂数据简化为关于每个人健康和疾病的简单假设的工具，”他说。到目前为止，治疗遗传疾病的收益还很有限。但最近的一系列突破让胡德 (Hood)——现任西雅图系统生物学研究所所长——看到了希望，他相信自己用于挖掘基因组并研究其与环境相互作用的优雅新技术将很快改变医学。
您曾说过医学正处于“信息革命”的边缘。您能解释一下吗？ 在不到十年的时间里，我们每个人都将被海量的、数十亿个医学数据点组成的虚拟云包围。基因组测序的成本将仅为几百美元，因此这将成为每个人医疗记录的一部分。一滴血将用于测量 2,500 种血蛋白，这些蛋白可以评估您 50 个主要器官中每个器官患病的可能性。医学将是个性化和预防性的：您的基因组可能预测您到 50 岁时有 80% 的几率患上乳腺癌，但如果您从 40 岁开始服用预防性药物，几率将降至 2%。我们将拥有将所有这些信息连接起来的计算工具，从而获得关于健康和疾病的巨大见解，并打造出令人难以置信的未来预测医学。
25 年前，是什么促使您推动了 人类基因组计划？
我意识到我们无法一次只通过一个基因或一个蛋白质来理解复杂性；我们需要一份包含所有人类基因及其编码蛋白质的零件清单。我在加州理工学院（当时胡德 (Hood) 在那里工作）的团队开发了分析基因组的赋能技术，这是一种自动 DNA 测序仪，它使用荧光染料对构成 DNA 链的四种不同碱基——A、C、T 和 G——进行着色编码。这就像有一串项链，上面有四种不同颜色的珠子。如果你能一次剪掉它们并确定它们的颜色，你就可以确定项链上珠子的顺序。通过确定珠子的顺序，我们就确定了给定基因的 DNA 序列。
您还为推动基因组学革命做出了哪些贡献？
我们在华盛顿大学（胡德 (Hood) 之前的另一个工作地点）的两位教职员工发明了蛋白质组学（研究细胞、器官或个体生物体中发现的蛋白质）的第一个关键方法。我们开发了一种高速细胞分选仪来分离不同类型的细胞。我们还帮助开发了 DNA 阵列——包含与基因部分匹配的短 DNA 序列的芯片。对于任何给定的细胞或组织样本，这些阵列都可以探测对理解健康或疾病的根本状态至关重要的基因。
2000 年，您离开了学术界，创立了非营利性的系统生物学研究所。为什么？
人类基因组计划为我们提供了基因及其蛋白质的零件清单，但我们仍然需要了解它们在整个生物系统中的作用。这包括连接基因和蛋白质的网络，将它们组织成细胞、组织、器官、个体和群体。在每个层面上，环境都会影响来自 DNA 的信号并改变它。当时的一个重大误区是，基因组学可以给我们一切答案。它可以提供一些见解，但除非你将它们与更高级别的信息结合起来，否则你无法理解正在发生的事情。这种整合就是“系统生物学”。
今年，您的团队和贝勒医学院的另一个团队 发表了里程碑式的研究，通过对患有某种疾病的整个家庭进行基因组测序，将特定的基因与特定的疾病联系起来。你们做了什么？
过去的研究着眼于大量不相关的个体，并得出了许多基因的长列表，这些基因可以被归类为在特定疾病中表现出异常行为。但由于设备造成的 DNA 测序错误太多，很难确定是哪个基因导致了疾病。一年前，我们开始想，为什么我们不选择一个患有有趣疾病的家庭，看看研究一小群相关个体是否有可能识别出与该疾病相关的基因呢？在我们选择的家庭中，父母是健康的，但两个孩子都患有两种单基因疾病：纤毛运动障碍，其缺陷基因是已知的；以及米勒综合征，一种颅面畸形，其致病基因是未知的。我们的分析找到了导致米勒综合征的基因。这很重要，因为它表明我们可以找到疾病的遗传原因——即使是涉及许多突变的常见疾病——如果我们对家庭基因组进行测序的话。
为什么研究一个家庭能获得您从早期对大群体研究中无法获得的信息？
对于一个家庭，我们可以利用孟德尔遗传学的原理来纠正设备和化学反应造成的 70% 以上的 DNA 测序错误。怎么做？如果你知道母亲的基因组和父亲的基因组，并且你发现孩子们拥有父母都没有的一些基因，那么你就知道这种差异是突变还是处理错误。当我们进行这种校正时，我们终于能够研究遗传疾病的模型。就这么简单。我们学习并成长。
您现在会使用家庭基因组测序来研究其他更常见、更复杂的疾病吗？
我们已经选择了另一个单基因性状——亨廷顿病。在此之后，我们计划研究阿尔茨海默病，它实际上是一系列疾病。在找到相关基因之前，我们必须将阿尔茨海默病患者分层为不同的类型。到目前为止，我们已经识别出约 100 种特异于大脑的血蛋白。每种蛋白质都代表了合成它的脑网络的运作。如果大脑正常，每种蛋白质的表达水平都将是相同的。但如果大脑有病，一部分蛋白质的浓度就会发生变化。每种形式的阿尔茨海默病都会扰乱不同的脑网络，从而影响血液中可测量的不同蛋白质的浓度。
您的 P4 概念将如何改变医疗保健的整体格局？
系统方法将使医学从关注疾病转向预测性、个性化、预防性和参与性模式，重点是健康。这种转变将扭转不断上升的医疗成本，我认为我们可以将 P4 医学推广到欠发达国家，并实现五年前完全无法想象的医疗保健民主化。
