大數(shù)據(jù)時代：谷歌創(chuàng)始人科學(xué)研究對抗帕金森癥

大數(shù)據(jù) 谷歌科學(xué) 帕金森癥

Kathy | 2015-12-08 18:19

【數(shù)據(jù)猿導(dǎo)讀】谷歌聯(lián)合創(chuàng)始人謝爾蓋·布林因家族遺傳帕金森病史，坐擁百億家產(chǎn)，卻一直走在預(yù)防病癥的道路上，作為IT行業(yè)領(lǐng)軍人物，大數(shù)據(jù)沒有理由不被其所應(yīng)用，利用大數(shù)據(jù)對疾病進(jìn)行科學(xué)研究也成為了布林生活的一部分

大數(shù)據(jù)時代：谷歌創(chuàng)始人科學(xué)研究對抗帕金森癥

谷歌聯(lián)合創(chuàng)始人謝爾蓋·布林(Sergey Brin)經(jīng)常練習(xí)跳水。“跳水這項(xiàng)運(yùn)動短暫而劇烈，”他說。“可以馬上提高心跳速率。”

但跳水對他來說還有另外一個好處。從家族遺傳學(xué)的角度來看，布林患上帕金森癥的風(fēng)險很高，而每跳一次水，這種風(fēng)險就會減少一點(diǎn)點(diǎn)。在布林身體的每個細(xì)胞內(nèi)，12號染色體的LRRK2基因都存在一種基因突變，它與帕金森癥的發(fā)病率關(guān)系密切。

不是每個有這種基因突變的人都會患上帕金森癥，但它確實(shí)增加了患病機(jī)會。普通美國人患這種病的風(fēng)險約為1%，但有這種基因突變的人患病率達(dá)到30%-75%。從布林本人的DNA來看，他患病的可能性是50%。所以他采取了一些保養(yǎng)措施，運(yùn)動、喝咖啡、喝綠茶……用環(huán)境因素來抵消DNA的影響。

他說，“飲食、運(yùn)動這些方法，可以讓我的患病風(fēng)險下降一半，到25%左右。”他覺得，神經(jīng)科學(xué)的穩(wěn)步發(fā)展，會把這種風(fēng)險再降低一半，把可能性降至13%左右。雖然這些是推測，不過他解釋得有理有據(jù)，讓人信服。

當(dāng)然布林絕不是普通人，他擁有百億美元身家，這為他提供了額外的好處。自從知道自己攜帶LRRK2基因突變之后，布林捐獻(xiàn)了至少5000萬美元給帕金森癥研究活動，他認(rèn)為這筆錢可以“真正改變局面”。隨著研究活動的增多，布林再次調(diào)整了自己的整體患病風(fēng)險，“風(fēng)險下降到10%以下。”這仍然普通美國人的10倍水平，但已經(jīng)比他本身50%的患病風(fēng)險下降了很多。

谷歌風(fēng)格的科學(xué)

這聽起來如此務(wù)實(shí)，如此顯而易見，差點(diǎn)讓大家忽視了一個驚人的事實(shí)：很多慈善家都資助了某些疾病的研究，他們自己也被診斷出患有這些疾病。但是，布林可能是第一個基于基因測試而捐獻(xiàn)科研經(jīng)費(fèi)，希望自己避免患上某種疾病的人。

布林的做法值得注意還有另一個原因。這不僅是一種公益科研創(chuàng)投，而且布林是在尋求一種完全不同的科學(xué)。大多數(shù)帕金森癥研究工作，就像一般醫(yī)學(xué)研究一樣，依靠的也是傳統(tǒng)的科學(xué)方法：假設(shè)、分析、同行評審、發(fā)表論文。但布林提出了一種不同的方法，使用計(jì)算能力和海量數(shù)據(jù)集來推動研究。這種方法來源于他對算法的理解，帶有谷歌那種對計(jì)算能力的信心，目的是加快科研步伐，增進(jìn)科研潛力。“我已經(jīng)習(xí)慣了互聯(lián)網(wǎng)界，在我看來，醫(yī)學(xué)界的研究步伐簡直和冰川移動一樣緩慢，”布林說。“我們可以查找很多東西，收集大量信息。如果能發(fā)現(xiàn)一個模式，就有可能找到出路。”

換句話說，布林希望另辟蹊徑，繞開盛行了幾個世紀(jì)的科學(xué)認(rèn)識論，轉(zhuǎn)向一種更具谷歌風(fēng)格的科學(xué)。他想先收集數(shù)據(jù)，再假設(shè)，然后發(fā)現(xiàn)有價值的模式。而且他也擁有足夠的資金和算法武器來做到這一點(diǎn)。

家族遺傳

布林對數(shù)字的信心，對“知識就是力量”的信心，來源于家族傳承，他的父母都是俄羅斯裔科學(xué)家。布林的母親在1996年出現(xiàn)一些癥狀時，聯(lián)想到自己姑媽患上帕金森癥的經(jīng)過。但當(dāng)時科學(xué)界認(rèn)為帕金森氏是不會遺傳的，所以布林并不理解母親的擔(dān)心。“我認(rèn)為她想太多了，太不理性。”他說。然而經(jīng)過進(jìn)一步的測試之后，布林的母親在1999年被診斷出患有帕金森癥。

LRRK2基因突變和帕金森癥的關(guān)系是在2004年發(fā)現(xiàn)的。2006年，布林的妻子安妮·沃西基(Anne Wojcicki)創(chuàng)辦了個人基因公司23andMe(谷歌是投資者之一)。布林作為alpha測試者，很早就看到了自己的基因組結(jié)果。不久23andMe公司就發(fā)現(xiàn)，布林和他母親都有LRRK2基因突變。

布林沒有驚慌。他花了數(shù)個月來考慮此事，請教專家。但很快，他就意識將這件事保密是不切實(shí)際的。布林說，“我還不如公開此事，這個信息似乎是值得分享的，甚至可能是有趣的。”所以在2008年9月的一天，布林開了博客。第一篇文章直接就叫《LRRK2》。

有毒的知識?

從某種意義上說，我們一直在使用遺傳學(xué)來預(yù)知自己患上疾病風(fēng)險。當(dāng)我們談?wù)摷易宀∈窌r，我們主要談?wù)摰氖荄NA，是對于我們自身的健康而言，父母的健康狀況提供了什么線索。遺傳掃描只不過是一種更現(xiàn)代的方式，來把我們的家族歷史和我們的未來可能性聯(lián)系到一起。

但是DNA檢測如此精確，可能會讓人覺得化學(xué)物質(zhì)決定了命運(yùn)，覺得它包含著黑暗的、冷酷無情的秘密。這就是為什么基因信息有時被說成是“有毒的知識”的原因。用斯坦福大學(xué)生物倫理學(xué)家漢克·格里利(Hank Greely)的話來說，讓人們可以直接訪問自己的遺傳信息，是徹頭徹尾的“魯莽之舉”。

在科學(xué)發(fā)展的早期，這倒也有幾分真實(shí)。但出人意料的是，基因信息“有毒”的觀念一直延續(xù)至今，可能是因?yàn)樗僭O(shè)人們?nèi)狈ψ晕伊私獾谋?。但研究表明這種假設(shè)是沒有根據(jù)的。

一項(xiàng)關(guān)于阿爾茨海默氏癥的研究稱，在告知人們患病風(fēng)險較高的壞消息時，“預(yù)期人們會做出災(zāi)難性的反應(yīng)。抑郁癥、自殺、辭掉工作，拋棄家庭。研究者想到了最壞的狀況。”

但是事實(shí)與之相反。那些被告知阿爾茨海默氏癥患病風(fēng)險較高的人，似乎能用正能量來處理這件事，在后來的生活中，他們往往選擇了更加健康的生活方式。“人們會去應(yīng)對問題，似乎并沒有產(chǎn)生任何明顯的抑郁癥狀。”

換句話說，對于看起來非常糟糕的消息，我們大多數(shù)人都會像謝爾蓋·布林那樣去應(yīng)對：研究一下我們究竟有哪些選擇，尋求建議，然后繼續(xù)生活。“每個人都面對著自己的挑戰(zhàn);每個人都有自己的問題要處理，“布林說。“這就是我的挑戰(zhàn)。它不過是我老了之后需要面對的諸多問題之一。最重要的是，我能對此做些什么?”

隨著布林對帕金森癥的日益了解，在與沃西基探討研究模型時，他意識到有一個更大膽的實(shí)驗(yàn)正在醞釀之中。

阿司匹林的教訓(xùn)

1899年，拜耳的科學(xué)家推出了阿司匹林。這種藥對感冒、腰痛和牙痛效果很好，但是它的作用機(jī)制當(dāng)時并不清楚。

直到20世紀(jì)60、70年代，科學(xué)家才開始逐步弄清阿司匹林的作用機(jī)制：阿司匹林可以抑制人體內(nèi)一種名為前列腺素的化學(xué)物質(zhì)，而前列腺素會引起炎癥和疼痛。明白了這一點(diǎn)，后來的一個發(fā)現(xiàn)就非常容易理解了：1988年時，人們發(fā)現(xiàn)，隔天服用阿司匹林能夠明顯降低心肌梗塞。因?yàn)榘⑺酒チ忠种屏饲傲邢偎兀种屏搜ǖ男纬桑虼艘簿徒档土诵募」Ｈ蛑酗L(fēng)的風(fēng)險。

阿司匹林的“二次發(fā)現(xiàn)”，被認(rèn)為是當(dāng)代醫(yī)學(xué)研究的成就之一。但布林認(rèn)為，我們應(yīng)該從這件事中總結(jié)出另一個教訓(xùn)——在阿司匹林最初推出之后，到人們發(fā)現(xiàn)它和心臟疾病有關(guān)系之前的那數(shù)十年里，“有數(shù)以百萬計(jì)的人服用阿司匹林，獲得了額外的健康益處。”但這些益處與阿司匹林之間的關(guān)系被忽視了，因?yàn)闆]有人去關(guān)注這些病人。“所有的數(shù)據(jù)都丟失了，”布林指出。

“購物籃分析”的力量

以布林的思維方式來看，我們每個人的生活都可以為科學(xué)洞見做出貢獻(xiàn)。我們平常過日子，做出各種選擇、吃東西、服藥、做這樣那樣的事情——產(chǎn)生了所謂的“數(shù)據(jù)廢氣”(data exhaust)。在一個世紀(jì)前，你當(dāng)然不可能真正利用這種信息的價值，特別是沒有一個具體的假設(shè)來指導(dǎo)研究人員在尋找什么東西的時候。但是今天，利用現(xiàn)代計(jì)算能力，研究者可以對這些數(shù)據(jù)進(jìn)行跟蹤和分析。“我們擁有的任何經(jīng)歷，或服用的任何藥物，都是個人的信息片段，”布林說。“單獨(dú)來看它們沒有什么價值。但綜合起來，它們可以變得非常有用。”

在計(jì)算機(jī)科學(xué)中，挖掘這樣的大型數(shù)據(jù)集來找到有用的關(guān)聯(lián)，這個過程被稱為購物籃分析(Market Basket Analysis)，常常被用于零售購買模式的推導(dǎo)中。比如亞馬遜就用它來告訴你，“購買X商品的用戶也購買了Y商品”。

布林在斯坦福大學(xué)讀書時，就對這個領(lǐng)域進(jìn)行了研究。他在1997年的一篇論文中說，只要有了正確的算法，你可以從各種非常規(guī)的“購物籃”中找到有意義的關(guān)聯(lián)。“不夸張地說，我們的患病經(jīng)歷就可能是其中之一。”

布林對“噪音數(shù)據(jù)”有很大的容忍力，這一點(diǎn)特別能說明問題，因?yàn)獒t(yī)學(xué)界傾向于認(rèn)為“噪音數(shù)據(jù)”不是好事。生物醫(yī)學(xué)研究人員往往把實(shí)驗(yàn)限制在可以嚴(yán)格測量的問題上。但強(qiáng)調(diào)純度就意味著可供研究的病人數(shù)量比較少，也就會導(dǎo)致數(shù)據(jù)集的規(guī)模比較小，從而限制了研究的“power”，即發(fā)現(xiàn)結(jié)果為真的概率。

但是，越來越多的科學(xué)家，特別是那些有計(jì)算和信息理論背景的科學(xué)家覺得，這種研究模型是可以反轉(zhuǎn)的。為什么不從海量的數(shù)據(jù)出發(fā)，來尋找模式和關(guān)聯(lián)呢?

科學(xué)的第四范式

已故的微軟研究人員、計(jì)算機(jī)科學(xué)家吉姆·格雷(Jim Gray)把這稱為“科學(xué)的第四范式”，從假設(shè)向模式演化是一個必然進(jìn)程。格雷預(yù)測，在各個學(xué)科領(lǐng)域，科學(xué)家會被數(shù)據(jù)洪水包圍，除非他們重新界定科學(xué)過程的概念，并使用大量的計(jì)算工具來處理數(shù)據(jù)。“科學(xué)世界已經(jīng)改變了，”格雷在2007年的演講中說。從現(xiàn)在開始，排在首位的將會是數(shù)據(jù)。

格雷的老東家比爾·蓋茨(Bill Gates)也在“第四范式”上壓下過一筆小賭注：波特蘭一家公司運(yùn)用大型計(jì)算來快速模擬傳統(tǒng)藥物研究的試錯法，蓋茨向其投資了1000萬美元。

謝爾蓋·布林當(dāng)然不是普通人。有多少人擁有足夠的資源來扭轉(zhuǎn)科學(xué)的曲線?又有多少人的配偶創(chuàng)辦過基因?qū)W公司?布林不僅擁有這樣的條件，而且他本人也有一種以數(shù)據(jù)為驅(qū)動力的思維方式，所以在談到基因知識的時候，他可能比我們大多數(shù)人都更加淡定。很少有人會把自己的困境當(dāng)作契機(jī)，促進(jìn)一種新科學(xué)的發(fā)展，這是布林的與眾不同之處。

但是我們之中的一些人，可能有一天也會面對布林那樣的挑戰(zhàn)，發(fā)現(xiàn)自己屬于某種無藥可治的疾病的高風(fēng)險人群。然后我們會更多地進(jìn)行鍛煉，開始吃不同的食物，做出各種努力，同時等待科學(xué)研究的發(fā)展。從這個角度來說，布林的故事不僅僅是一個億萬富翁的故事，也是每個人的故事。

來源：騰訊科技

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