营养领域的“登月计划”如何改变健康?

Nature can provide health benefits.
Nature can provide health benefits.Image: Brightseed/Nicola Parisi.
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  • 人们摄入的完整蔬菜、水果、坚果和谷物不足,而这些食物富含生物活性化合物。

  • 白宫饥饿、营养与健康会议为加快推进一项新的“营养登月计划”提供了契机。

  • 目前已有研究致力于绘制可食用和药用植物王国的图谱并加以了解,但我们还能做得更多。

人类在志存高远时最能展现自身的潜力。最著名的登月计划,就是让我们在1969年登上月球的那项计划。但在过去几十年里,还有许多其他重大进步:协作取得的科学突破改变了我们对地球和自身的认识。

人类基因组计划于1990年启动,由美国国立卫生研究院(NIH)资助,是一项成就卓著的生物学发现工程,使我们得以深入了解人类遗传学的基本构成;其研究成果如今已常用于医学诊断和生物技术,也是生物制药开发的重要工具。

连接组计划同样由NIH资助,是一项始于2009年、仍在进行中的登月计划,旨在破解人脑中的电路连接如何促成我们的思想、感受和行为,并对健康与疾病产生深远影响。航空、交通、电力等领域也有类似努力,还有拜登总统亲自宣布的登月计划,旨在攻克癌症。

近期发表在《自然·食品》上的一篇论文旨在为白宫饥饿、营养与健康会议提供参考,提出一项面向公众的倡议:在NIH下设立国家营养研究所,以加快推进新的“营养登月计划”。其目标是探索如何将营养转化为一项公共卫生行动。

什么是生物活性化合物?它们如何改变我们的健康?

实现这一目标最有力的工具,是自然界中的生物活性化合物,它们是规模更大的“植物代谢组”的一小部分。然而,尽管它们十分重要,我们对它们的了解仍然相对有限。如果得到支持,“植物代谢组”项目将加快积累必要的临床证据,推动植物生物活性物质研究,并验证其对人类健康的药用影响。这项计划有望改善地球上每个人的健康,应纳入NIH加快营养研究的十年战略计划。

这些小分子化合物就在我们身边。生物活性物质帮助植物生长和存活;我们摄入后,它们会激活体内特定受体,引发一系列生物反应,从各个层面促进健康。强效抗氧化剂番茄红素存在于番茄中,研究表明它与癌症、心血管疾病等慢性病风险降低有关。姜黄中的强效抗炎物质姜黄素有助于管理氧化和炎症相关病症、代谢综合征、关节炎、焦虑症和高脂血症。

生物活性物质会激活体内特定受体,引发一系列生物反应,从各个层面促进健康。

吉姆·弗拉特

科学界目前所知的天然生物活性物质不足1%——而这还是宽松的估计。其余99%合起来有望成为预防全球最具致残性的慢性病的药物。它们将助力开发未来的营养产品,制定把食物作为药物使用的指导,并明确如何种植和采购最佳植物品种,以最大限度发挥其功效。

美国人的每日水果和蔬菜摄入量远未达到建议标准,这加剧了慢性病带来的公共卫生危机。我们常把不良饮食理解为过量摄入糖、盐和脂肪,但《全球疾病负担研究》是全球对饮食如何影响人类健康所做的最全面分析。研究显示,这些疾病状态更多是由严重摄入不足完整蔬菜、水果、坚果和谷物所致,而这些食物富含生物活性化合物。因此,说发掘更多生物活性物质并绘制它们对人体生物系统的影响图谱,有望从根本上在全球范围内改变人类健康,并不夸张。

人工智能如何加速发现新的生物活性物质?

Brightseed正在开展研究,绘制并了解可食用和药用植物王国(包括真菌和微生物)的全部植物化学成分,并揭示它们对人体生物学的整体影响。这项工作的第一阶段已经启动。过去,寻找生物活性化合物如同大海捞针;绘制它们在人体生物学中的作用机制,则像是为一把未知的锁找到恰好匹配的钥匙。

Forager是Brightseed的人工智能系统,它以过去不可能达到的速度发现生物活性物质并预测其对人体生物学的影响。其发现过程比传统研究快10倍,命中率比典型药物发现高100倍;我们已经发现数千种新的生物活性物质,它们有望有益地调节人体生物过程,促进各器官和生物系统的健康。 到2025年底,Forager将把科学界已知的内容扩充100倍,实际上建成全球最大的天然化合物数据库。

推动营养登月计划需要什么?

私营部门的创新与学术界及非政府组织的项目相结合,例如食物元素周期表,正在丰富我们对植物的认识,为支持营养和健康公平的新方案奠定基础。随着这些发现而来的是第二阶段:快速发现必须配以快速验证,确保疗效和安全性。创新者、科学家和政府开展合作,有助于设计不带偏见的临床试验,为试验提供充足的资金和研究范围,并解读结果以建立对其应用的信任。这类伙伴关系可以发挥强大作用。2021年新冠疫苗的快速部署证明,只要意愿和资源充足,积极合作的伙伴群体就能比传统时间表更快地实现重大目标。

这种围绕生物活性物质展开的多元合作能够并且必将带来变革。 通过快速融入我们的食品和健康体系,安全有效的生物活性物质能够 重新定义我们所熟知的营养,推动新一类天然药物的研发,让“食物即药物”成为现实,并确立预防保健和个性化医疗的新标准。

这或许不如登上月球那般令人瞩目。但考虑到这项登月计划将改善如此多人的生活,我认为它会更有意义。

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