复杂疾病通常由多种因素引起。但值得庆幸的是，它们也留下了不少蛛丝马迹，让我们有迹可循。

　　除了某些传染性疾病，可以治愈的人类疾病屈指可数。2009年至少有56万美国人死于癌症。虽然每年医生进行的冠状动脉搭桥手术多达25万例，但心脏病仍是美国人的头号杀手。 最难治愈的疾病是那些花最长时间形成的疾病。它们是人体数十年来发生的各种复杂分子反应积累起来的结果。然而，这种复杂性中也存在着机会。科学家发现这些分子反应在人体中留下了可辨识的特征。人体中的蛋白质、核酸以及代谢物分子(总称为生物标记，biomarker)时刻都在发生变化。医生希望在不久的将来，能够通过分析这些生物标记的复杂变化模式来检测疾病，甚至预测可能发生的疾病，以便及时采取相应措施。

　　生物标记绝非什么新发现。早在1986年，医生就开始通过测量血液中前列腺特异抗原(prostate-specific antigen，PSA)的蛋白质水平来监测前列腺癌的发生。但仅凭单一的生物标记检测就能诊断的疾病很少见，因为大多数疾病往往都涉及多种生物标记的复杂变化。 以精神分裂症为例，科学家将在2010年推出一种生物标记检测，来区分精神分裂症和其他精神疾病。这个测试包括了对血液中大约40种蛋白水平的测量。美国得克萨斯州奥斯汀的一家名为Rules-Based Medicine的实验室正在将该检测推向商业化。

　　为了寻找更多有潜力的生物标记，研究人员采集并分析了成千上万健康个体的血液样本。这些血液样本中的生物标记水平将被作为测试的正常基准水平。接着，研究人员对患有特定疾病(如糖尿病或乳癌)的病人进行同样的生物标记水平分析。如果正常组与疾病组之间出现的模式差异具有显著的重复性，科学家就可以根据疾病组出现的生物标记模式来诊断其他个体是否患有该种疾病。通过采集长期样本，研究人员还能够倒回去检测患病个体的早期样本，找出可用于疾病早期预测或高风险预测的表征模式。

　　Rules-Based Medicine的姐妹公司生物物理公司(Biophysical Corporation)是众多研发血液生物标记并进行市场化推广的公司之一(参见《环球科学》2006年第7期《终极验血》一文)。这家公司正在研发的生物标记涉及250多种癌症、炎症性疾病、心脏病及其他疾病。生物物理公司董事会主席兼首席执行官马克·钱德勒(Mark Chandler)表示，这些检测的真正价值在于长期监测。他解释道，人们可以每个月做一次这种检测，只是用针扎一下手指。根据血液中生物标记水平的一系列变化，我们可以断定这个人是否处于癌症早期。 然而，并非所有的专家都相信利用生物标记来诊断疾病的时代即将来临。

　　英国独立制药学顾问谢里尔·巴顿(Cheryl Barton)在2006年为《商业观察》(Business Insights)撰写了一份关于生物标记的市场分析报告。她在报告中指出，她对生物标记在临床上的实际用途仍持怀疑态度。2009年7月发表在《美国医药协会学报》的一项研究发现，6种心血管生物标记预测心脏疾病的准确度，只比根据是否吸烟或患有糖尿病等常规心血管风险因素的预测准确度稍好一点点。

　　个体还可能患有两种或两种以上的疾病，例如前列腺癌和心脏病，这又使情况更加复杂。没有人知道多种疾病会如何影响综合的生物标记特征，或者当其他疾病发生时，生物标记的表达模式将会如何变化。钱德勒说：“人在65~70岁时，可能会患上的疾病通常不止一种。我们现在还不知道要如何解决这个问题。”而且，科学家还必须分辨哪些生物标记是真正与疾病相关的。这项任务十分棘手，因为血液含有上万种蛋白质，而且各种蛋白的浓度差异更是横跨10个数量级。

　　一些公司通过完全回避血液样本来简化这种问题。LabCorp公司最近推出了一种生物标记检测，来分析大便样本中的结肠细胞中是否存在结肠直肠癌的特异化学分子。研发这项测试技术的生物技术公司是位于美国威斯康星州麦迪逊的精确科学公司(Exact Sciences)。巴里·伯杰(Barry Berger)是该公司首席医药官，他解释说：“大便与结肠的内壁细胞有紧密接触，所以从结肠癌细胞释放到大便样本中的这种稀少的化学分子远高于释放到血液中的数量。” 科学家相信，他们最终迟早会攻破难关，在大量干扰数据中找到显示疾病的特征分子。

　　伯杰提到：“复杂并充满多种未知因素的进化过程不会总给我们提供捷径，但它一定会为我们提供大量机会。”

　　水文征兆：环境变化可以预示疾病的传播，例如右图中越南湄公河三角洲的洪水。

 　　利用卫星资料预测疾病暴发卫星数据可以帮助科学家追踪并预测致命疾病的蔓延。

　　很多传染疾病是通过鸟类和蚊子之类的媒介来传播的。这类传播媒质又会随气温及降雨迁移。鉴于这种关联性，研究人员开始利用卫星数据来监测导致疾病的环境因素。美国新英格兰大学比迪福德分校的蒂姆·福特(Tim Ford)曾在2009年9月的《新发传染病》上发表了一篇关于这个课题的论文。他说：“在理想状况下，我们可以预测导致某些疾病大暴发的情况，包括霍乱、疟疾、甚至禽流感。”

　　卫星数据已经被用来分析H5N1禽流感在亚洲的发展情况。家鸭是东南亚栖居在稻田中的常见物种，也是H5N1禽流感病毒的头号携带者。美国俄克拉何马大学空间分析中心副主任肖向明(Xiangming Xiao)利用卫星图像绘制该区域的农业分布模式地图。这些地图显示了家鸭最可能生活的地区，也就是禽流感最可能蔓延的地区。 迁徙鸟类也会携带禽流感病毒，但它们的迁移模式更难预测。肖向明和他的同事将卫星图像与卫星收集的地球表面气温资料相结合，来估算这些禽鸟及病毒的迁移路线。随后，电脑模型将这些环境因素与禽流感在人群中的传播进一步联系起来。

　　当然，并非所有工作都可以由地球观测卫星来完成。肖向明认为，要从卫星图像来判断禽流感传播的严重程度，还需要了解当地人群的详细情况，比如某些社区饲养家鸭的可能性等。“卫星监测能够提供连续一致的观测资料，”肖向明说，“但从另一方面来讲，实地观测仍然十分重要，所以关键是将两者结合在一起。这才是真正的挑战。” 快速止血 很多受伤的人在送到医院前就死亡了，但如果急救技术员有更好更便宜的止血方法，就能让这类人数减少35%。

　　美国马里兰大学下属的Trauma Solutions公司研发了一种合成水凝胶。这种水凝胶能促使身体产生纤维蛋白(fibrin，一种愈合伤口的止血蛋白)，从而止血。未来，它还可以发展成能同时释放抗生素和止痛剂的产品。这种产品每次使用只需5美元，相比之下，某些天然止血剂的费用则高达500美元。 邮票上的实验室 肝脏损伤是艾滋病及结核病药物的主要副作用之一，但多数发展中国家没有足够的科学家及设备来监测这类副作用。

　　美国马萨诸塞州剑桥的非营利性科研机构Diagnostics For All研发了一种检测肝脏损伤的装置。该装置造价低廉，几乎完全由纸制成，只有手指甲大小，且测试时只需一滴血。纸片中有通道将血液引入显色区，根据血液中两种与肝损伤相关的酶含量，该区会显示出不同的颜色。 细菌牙膏 口腔中的变形链球菌可将蔗糖转化成侵蚀珐琅质(enamel)的乳酸，从而造成龋齿。

　　美国佛罗里达州一家叫做Oragenics的公司通过基因改造制造出一种新的细菌，能够将蔗糖转化成酒精而非乳酸。这种细菌能够永久地取代口腔中天然的变形链球菌，因此只须使用一次就可以永久保护你的牙齿。这种疗法目前正处于临床试验阶段。