三年前的今天，一座引人注目的新建筑在剑桥生物医学园区落成，迅速成为周边许多工作人员羡慕的对象。
这座建筑采用青铜包覆，造型独特——从上方看去，其设计意在形似一对肺部，它优雅地坐落于一个鸭塘之后，更重要的是，紧邻皇家帕普沃思医院（Royal Papworth Hospital），这家医院是心血管和呼吸系统疾病治疗领域的世界领导者。
这就是Victor Phillip Dahdaleh心脏与肺部研究所，这是剑桥大学与两家英国国民保健服务（NHS）医院信托机构——皇家帕普沃思医院和剑桥大学医院合作的成果。该研究所汇聚了欧洲最大规模的心脏与肺部医学科学家和临床医生团队。
这座建筑以加拿大企业家兼慈善家维克多·达赫代尔（Dr Victor Dahdaleh）博士的名字命名，他捐赠了1600万英镑，加上英国研究合作伙伴投资基金的3000万英镑、英国心脏基金会的1000万英镑，以及沃尔森基金会、皇家帕普沃思医院慈善基金会和囊性纤维化信托基金会的额外资助，使该建筑得以建成。
研究所的主任是夏洛特·萨默斯教授（Professor Charlotte Summers），她在附近的阿登布鲁克医院（Addenbrooke’s Hospital）专攻重症监护医学，她本人的研究聚焦于急性呼吸窘迫综合征（ARDS）的发病机制。这种疾病会导致身体无法供氧，尽管已有超过50年的认知，但死亡率几乎没有改善。
萨默斯将研究所描述为一个多学科、多组织机构的研究所，旨在“改善每个人的心血管和肺部健康，无论他们居住在哪里。我认为最后一部分很重要，因为我们非常注重全球视角。”
研究所共有来自大学和NHS的450名员工，他们的目标是“专注于预防、诊断和早期治疗——而不是疾病本身，因为预防永远优于治疗”。
他们的研究涵盖从细胞和亚细胞层面的基础科学，到临床研究设施中的患者研究，直至大规模人群数据科学。
萨默斯表示：“我们利用这些能力来理解复杂的问题。我认为这就是我们的独特卖点。你可以拥有一个出色的基因学研究所、细胞生物学研究所或数据科学研究所，但其中任何一个单独都无法对心血管或肺部健康产生重大影响，因为它们都需要。我们有来自剑桥大学的研究人员以及来自帕普沃思和阿登布鲁克医院的临床工作人员，与工业界和慈善机构合作。这正是我们强大和与众不同的原因。”
她说，这种不同学科的并置，意味着基础科学家能够更好地理解他们工作的临床背景。
“你可能以抽象或理论的方式了解心血管疾病，但听到有人昨天在诊所里见过患者时，那是完全不同的体验。”
研究所每月举办一次研讨会，其中这种学科间的互动是核心内容。每次总是有两位演讲者，一位来自内部，一位来自外部，他们总是谈论不同类型的科学，例如，一位更偏向临床，一位更偏向基础研究。
“我们努力确保每个人都能接触到他们以前可能从未见过的内容，”萨默斯说。“我们喜欢让每个人都有一点点不适。”
这种做法已经取得了成效。2024年，研究所的研究人员发表了超过250篇经过同行评审的研究论文。其中一些研究已经改变了临床实践指南，意味着它们对患者的护理产生了影响。例如，心血管流行病学单位的研究影响了欧洲心脏病学会关于使用遗传风险评分预测心血管疾病的指南修订，而安德烈斯·弗洛托（Andres Floto）教授的研究则推动了旨在减少囊性纤维化患者“急性发作”的创新。
在未来的几年里，萨默斯希望研究所能增加与工业界和生物科技公司的合作，创造更多的衍生企业，并与大型制药公司建立更紧密的联系。
“我们做科学研究很好，因为科学本身很有趣，但这座建筑存在的意义是改善患者和人群的生活，要做到这一点，我们需要确保我们的创新和发现得到转化。”
她感谢达赫代尔博士的持续支持。没有他对大学的捐赠，研究所根本不可能存在。自研究所成立以来，他还额外捐赠了400万英镑用于设立研究所的新捐赠基金，并捐赠了100万英镑，用于在三一学院（Trinity College）设立一项永久性的博士奖学金，资助在研究所内工作的博士生。
达赫代尔在做出这项最新捐赠时表示：“通过投资研究并培养下一代科学家，我们可以改善全球的心血管和肺部健康。他在三一学院设立的奖学金将在培养新兴人才并为研究所的研究生态系统做出贡献方面发挥关键作用。”
虽然萨默斯表示她尽量不为任何事情感到骄傲，但她承认，当她看到研究所影响报告的初稿，并读到一位博士生的引言时，她还是忍不住感到一丝自豪。这位博士生形容研究所是一个工作的好地方，文化氛围让人们能够茁壮成长。
博士生安吉拉·巴利斯特里（Angela Balistrieri）在报告中告诉作者：“这个建筑真的很棒，因为它非常开放，因此很容易与附近实验室的其他人交流。每个人都非常乐于助人，愿意分享他们的知识。”
萨默斯补充道：“正是这种交叉融合，理解你在拼图中的那一块，并找到拥有不同拼图块的人——大楼里的各种科学家和研究人员都非常乐于与不同背景的人合作——这才是这个地方特别的原因！”
让临床试验更加可及
嵌入在心脏与肺部研究所内的一个设施正在改变临床试验的进行方式——特别是如何让它们变得更加可及。
自临床研究设施开放两年来，已有大约40项研究在此启动，其中一些已经完成。研究重点是早期临床试验，研究人员首次在患者中测试新疗法。
传统的临床试验通常要求患者定期前往诊所接受评估。这对住在较远地区或需要请假、甚至承担交通费用的患者来说可能具有挑战性。
为了解决这个问题，马克·托什纳博士（Dr Mark Toshner），剑桥大学呼吸医学副教授兼皇家帕普沃思医院顾问医生，正在使用数字工具远程监测参与者。
参与者可以选择使用应用程序和智能手表，或植入皮下甚至直接植入胸部肺动脉（将血液输送到肺部的动脉）的监测器。这一过程只需在计划进行的右心导管插入术中额外花费15分钟即可完成。
“我们基本上可以为患者提供一套量身定制的评估和随访方式，让他们无需频繁前往医院。”
他的团队已经利用这项技术进行了三项随机对照试验，参与者来自远至普利茅斯（Plymouth）的地方。“这意味着试验对患者来说更加公平。”
他承认，这种技术并非适合所有人。通过公众和患者的参与，他发现五分之四的人接受并热衷于这项技术，而五分之一——一个相当大的少数群体——则不希望使用它。
“随着我们向前推进，我们将使用一系列不同的方式来招募试验参与者。这是最包容的做法。除了传统的面对面或电话预约外，我们还在研究是否可以通过更简单的方式，例如患者的手机或智能手表，获得同样质量的数据。”
托什纳相信，这些技术在不久的将来将成为标准临床护理的一部分，向患者本人、他们的顾问医生或全科医生反馈数据。但他也警告说，这将带来自身的挑战。
“目前，我们习惯于每隔几个月获取一次数据。但如果这些数据在后台持续积累，我们该怎么办？我们如何监控并充分利用它？我们应该设定一个目标，即这项技术对患者有益，并以一种为医疗系统增加价值而非增加负担的方式运作。”
遗传疾病的新型治疗方法
魏莉博士（Dr Wei Li）体现了心脏与肺部研究所的精神。尽管她从事的是基础科学研究，但萨默斯教授称她是“研究所最具转化能力的研究人员之一”，因为她有创办衍生公司和与工业界合作的历史。
魏莉是英国心脏基金会基础科学研究员，她关注的是一种名为内皮糖蛋白（endoglin）的特殊蛋白质。它在许多生物过程中发挥着关键作用，因此当它出现功能障碍时，可能导致严重的疾病。这些疾病包括遗传性出血性毛细血管扩张症（HHT）和肺动脉高压，两者都是影响血管的遗传性疾病。目前尚无治愈方法，治疗选择也很有限。
“这种蛋白的任何功能丧失或异常都会导致血管内皮发生变化，”她说。“显然这是一个非常重要的蛋白，但我们并未完全理解它的功能。我正在努力弄清楚这一点。”
她目前正在与Apollo Therapeutics合作，寻找治疗这些疾病的新方法。“我们正在尝试开发新型抗体，以修正endoglin中失去或改变的功能。”
她之前曾与研究所成立时的临时主任尼克·莫雷尔（Nick Morrell）教授共同创办了一家衍生公司Morphogen-IX，后来该公司被Centessa Pharmaceuticals收购。她希望再创办第二家衍生公司，针对一个包含约30种信号分子的家族——这些微小的信息传递者帮助细胞相互沟通，而在血管疾病中它们会出现功能异常。
魏莉从校园内一栋最古老的建筑搬到了研究所，因此她享受着新设施的现代化。但对她来说，最宝贵的是能与皇家帕普沃思医院和阿登布鲁克医院的临床科学家成为邻居。
“我们都在同一层楼，所以经常在走廊上碰面并交换想法，这非常有用。我认为这种地理位置的接近真的非常重要。此外，研究所的环境也很宜人！”
打破治疗障碍
乔纳森·菲尔德医生（Dr Jonathan Fuld）是剑桥阿登布鲁克医院的顾问医生，专长于呼吸系统疾病，例如慢性阻塞性肺病（COPD）。他是吉顿学院（Girton College）的拜研究员（Bye-Fellow），去年被任命为NHS的国家呼吸系统疾病临床主任。
COPD是一种长期肺部疾病，通常由吸烟或暴露于有害污染物引起，导致肺部炎症和阻塞，使人难以呼吸。它对人们的生活质量和工作能力产生深远影响。
该病的主要治疗方法之一是肺康复，这是一种每周两次、持续六周的小组锻炼和教育课程。每年有大约2.5万人在英国完成该课程。
“肺康复能让人们感觉呼吸不那么困难，因为他们变得更加强壮，更能进行锻炼，体能也得到了改善，”菲尔德解释道。“他们也更好地理解了呼吸困难，并在管理它时感觉更安全，对自己在活动中的反应更有信心。课堂还意味着患者可以结识处于类似情况的人，一起解决问题。”
尽管这种治疗方法已被证明有效，但许多患者——特别是在全球多数族裔和贫困地区的人群——选择不参与。为了理解原因，菲尔德正领导一项由国家健康与护理研究所（NIHR）资助的UPTURN研究。
他说，一些障碍可能难以解决，例如往返课程的时间安排、可能需要请假，但其他问题则可能更容易解决。例如，人们对肺康复的具体内容存在误解。
“他们没有被充分帮助去理解肺康复将如何使他们受益。人们需要知道会发生什么。他们需要知道在课程中他们会感到舒适和安全。”
他说，在南亚社区中，决策往往是集体的，“因此他们的家人和同伴的看法非常重要。他们所在社区如何看待治疗也很重要。例如，他们关心小组中的人，特别是如果她是女性，她会希望感到安全和受欢迎。”
他与阿斯玛+肺部英国（Asthma + Lung UK）合作，特别针对孟加拉裔和非洲加勒比裔社区，设计一种尽可能包容的方法，帮助人们克服障碍，“让他们觉得这是为他们量身定制的，让他们感受到归属感。我们必须确保我们所做的工作不会无意中加剧健康不平等。”
明年将在英格兰多个地点进行一项大规模随机试验，以评估所开发的方法是否有效。
基于人群的数据科学
安吉拉·伍德教授（Professor Angela Wood）是一名专注于从电子健康记录中挖掘洞察以改善公共健康的健康数据科学家。她认为英国在这一领域具有独特优势。
“这是世界上唯一一个拥有如此规模的全民人口数据的国家。更重要的是，它涵盖了所有种族、所有年龄段和全国所有地理区域。”
如此庞大的数据集带来了重大挑战。“这是首次在如此大规模的数据基础上开展研究。传统的分析方法根本无法胜任。要以技术可行且环境可持续的方式处理来自5700万人的数据记录，我们需要重新思考我们如何构建、整理和分析这些数据。”
伍德是英国心脏基金会数据科学中心（British Heart Foundation Data Science Centre）的副主任，该中心隶属于英国健康数据研究机构（Health Data Research UK）。通过NHS英格兰的安全部门环境，她的团队可以访问一系列数据集——包括初级护理记录、医院统计数据、心脏病登记数据以及新冠数据集——以研究新冠大流行对健康的影响。他们的研究重点在于理解新冠如何影响心血管疾病及相关疾病如肥胖。一个关键优先事项是研究在数据驱动研究中历来代表性不足的人群，包括孕妇和儿童。
伍德强调保护隐私和维持公众信任的重要性。这就是为什么她和她的团队定期与公众和患者团体会面，讨论研究计划和发现，倾听他们的担忧，并确保他们“提出的是真正重要的问题”。
英国政府和维康基金会（Wellcome）最近宣布了一项6亿英镑的合作项目，旨在创建一个健康数据研究服务，目标是“简化对健康数据的安全访问并加速研究，以更好地理解疾病，为疾病预防、诊断和治疗工具的开发创造机会”。该服务将设在距心脏与肺部研究所仅15分钟车程的维康基因组园区（Wellcome Genome Campus）。伍德希望剑桥能在这一项目中发挥关键作用。
“这是人口健康数据的变革时代。负责任地使用这些数据具有巨大的公共利益潜力，”她说。
“数据科学听起来可能并不令人兴奋，但当它能对人类生活产生实际影响时，它就变得令人振奋且意义非凡。我们已经建立了一个富有才华的团队，大家愿意合作实现这一目标。我对我们已经取得的成就和未来前景感到非常自豪。”
对伍德而言，进入研究所的多学科环境中工作是非常有帮助的。“我在心脏与肺部研究所最欣赏的是每天都能与临床医生——尤其是心脏病专家——交流的机会，他们帮助确保我们的工作能够应对现实世界的临床和公共健康重点。”
改善血液捐献
作为国家健康研究院（NIHR）献血与移植研究单位——献血者健康与行为研究单位的主任，埃马努埃莱·迪安杰兰托尼奥教授（Professor Emanuele Di Angelantonio）致力于研究如何提高献血的效率和安全性。
“我们正在解决一些非常实际的问题，例如人们应该多久献一次血、献多少血，以及我们如何防止献血带来的副作用，”他说。
迪安杰兰托尼奥与英国国家输血服务（NHSBT）合作。“由于我们之间有非常紧密的联系，我们的许多工作已经在英国输血服务中实施或即将实施。”
最近，他的研究涉及献血的多个方面，包括如何防止献血者晕厥。为此，他领导了一项涉及140万英国献血者的试验，测试四种不同的干预措施，并评估当前的做法——喝一杯水并进行少量运动——是否可以通过其他献血机构采用的方法加以改进。结果显示，这种已有数十年历史的做法仍然是最合适且最具成本效益的。
他研究的另一个方面是，如何评估献血者的血红蛋白水平，以确定他们是否适合献血。目前的方法是观察一滴血液在硫酸铜溶液中下沉的速度。迪安杰兰托尼奥的研究表明，在献血后筛查血液更为有效。因此，NHSBT正在进行一项可行性研究，测试这种方法的实施可能性。
“这可能会更昂贵，”他承认，“但同时它对献血者来说更安全。它将使献血服务在调节个人两次献血之间的时间间隔方面更加灵活，因为你可以更精确地测量血红蛋白水平。”
第三项工作与血液科的尼古拉斯·格利德尔（Dr Nicholas Gleadall）博士合作，帮助NHSBT制定针对频繁输血接受者的基因分型策略，例如镰状细胞病或其他血液疾病患者——即使用遗传信息更好地匹配献血者和受血者。他感兴趣的是是否可以开发并实施一个平台，允许对献血者进行基因分型，“从而实现更个性化的献血和输血”。
他表示，身处心脏与肺部研究所提供了“一个与拥有不同技能和兴趣的人合作的巨大机会”。“多学科合作对我们来说非常关键，能够利用不同的专业领域和方法，同时也通过分享我们的数据和专业知识为其他人的研究做出贡献。”
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