Capomics 能力组学与 mIC 向量
Capomics(能力组学)是 module-level intrinsic capability(mIC,模块级内在能力)的测量框架,DNA 甲基化是其首个可计算原型。mIC 向量是 SteeraMed 提出的跨模型互操作状态表示格式,为生物医学世界模型提供统一的状态语言。
从 WHO 内在能力到 mIC
WHO 内在能力(Intrinsic Capacity, IC)
2015 年,世界卫生组织(WHO)在《老龄化与健康世界报告》中提出"内在能力"概念——将健康定义为个体可以利用的所有身体和心理能力的综合,而非简单的不患病。WHO IC 涵盖五个核心领域:认知、运动、活力、感觉、心理。
WHO IC 是一个整体人(whole-person)层面的概念,它革命性地将医学焦点从"疾病"转向"能力"。但它留下了一个关键问题:能力从哪里来?如何测量?如何干预?
mIC:把"能力"下沉到模块层面
SteeraMed 框架提出 module-level intrinsic capability(mIC,模块级内在能力),把 WHO 的整体人层面 IC 类比下沉到模块层面:
mIC 定义一种类似 IC 的属性,但它属于模块化的生物结构与功能——包括信号通路、基因网络、细胞程序、组织模块、器官子系统。
这意味着:
- 一个信号通路有它的 mIC(该通路的功能储备)
- 一个细胞程序(如自噬)有它的 mIC
- 一个器官子系统(如肝代谢)有它的 mIC
- 把所有模块的 mIC 组合起来,就接近 WHO 的整体 IC
mIC 的价值:让"能力"从哲学概念变成可计算、可定位、可干预的工程量。
Capomics:mIC 的测量框架
定义
Capomics(能力组学) 是 SteeraMed 框架提出的全新学科概念,定义为:
研究生物模块与人体尺度上 mIC 的组学与测量科学。
Capomics 不是某一种具体技术,而是一个测量框架——它规定如何用组学数据去估算各模块的内在能力。
DNA 甲基化:首个可计算原型
Capomics 的首个可计算原型是 DNA 甲基化。选择它的理由:
- 稳定性:DNA 甲基化是半永久性表观遗传修饰,忠实地记录环境对基因表达的长期影响
- 可测量性:高通量芯片/测序技术可一次性读取数十万 CpG 位点
- 生物学解释力:甲基化模式直接反映基因调控状态,与功能储备强相关
- 无创可重复:唾液样本即可检测,支持纵向追踪
DNA 甲基化是 Capomics 的第一个原型,但不是唯一可能的底物。未来代谢组学、蛋白质组学、生理读数都可纳入 Capomics 框架。
与传统组学的区别
| 维度 | 传统组学(如表观基因组学) | Capomics 能力组学 |
|---|---|---|
| 测量对象 | 分子状态本身 | 分子状态背后的能力储备 |
| 问题导向 | 这是什么状态? | 这个状态有多少余量? |
| 输出 | 位点/通路活性 | 模块级 mIC 值 |
| 干预视角 | 描述现状 | 指导如何重建储备 |
| 与WHO IC | 无直接关联 | 直接对应 WHO IC 五领域 |
mIC 向量:跨模型互操作的状态语言
问题:不同世界模型用什么"语言"对话?
当前生物医学世界模型百花齐放——数据驱动模型、LLM 驱动模型、虚拟细胞模型——每家内部用不同的状态表示。这导致:
- 模型之间无法直接比较
- 一个模型的输出无法作为另一个模型的输入
- 验证和审计缺乏统一基准
SteeraMed 的提案:mIC 向量作为通用状态格式
SteeraMed 框架提出 mIC 向量作为跨模型互操作的状态表示格式:
不同生物医学世界模型可以用不同内部方法估算模块状态,但对外输出 mIC 格式的向量,以支持跨模型比较、组合与验证。
mIC 向量的结构:
- 每个分量对应一个生物模块(通路/网络/细胞程序/器官子系统)
- 分量值 = 该模块的内在能力水平(标准化到可比尺度)
- 向量长度 = 模块词典的规模
工程意义:mIC 向量之于生物医学世界模型,就像 RGB 向量之于颜色表示——不同设备用不同传感器测量,但都输出 RGB 格式,于是可以互通。
Capomics 的五层架构
Capomics 在 SteeraMed 框架中承担五个层级角色:
| 层级 | 角色 | 对应内容 |
|---|---|---|
| 理论层 | 定义第一性原理假设 | 生命是适应能力的集合;环境与干预映射为模块响应模式 |
| 架构层 | 定义最小世界模型控制结构 | CP1-CP5 五约束检查点 |
| 状态层 | 定义通用状态表示 | mIC 向量 |
| 原型层 | 让状态表示可计算 | Capomics 作为 mIC 的测量框架;DNA 甲基化作为首个原型 |
| 生态层 | 在纵向干预建模中实现框架 | CAPOVIME(Capomics Virtual Intervention Model Ecosystem) |
mIC 与根因医学 L1/L2/L3 的关系
mIC 向量天然映射到 DeepoMe 根因医学的三层信息流框架:
| 根因医学层级 | 对应 mIC 模块类型 | 含义 |
|---|---|---|
| L3 因果组层(储备层) | 表观遗传/干细胞/线粒体/端粒/免疫多样性 模块的 mIC | 仓库里还有多少库存 |
| L2 功能组层(执行层) | 代谢/免疫/神经内分泌 网络模块的 mIC | 运行时系统能否执行 |
| L1 表型组层(投影层) | 临床症状/体征 模块的 mIC | 最终表现如何 |
关键洞察:L1 层的异常是 L2 层 mIC 不足的投影,L2 层的紊乱根源于 L3 层 mIC 的耗竭。真正的医学干预必须遵循 L3→L2→L1 的 mIC 重建逻辑。
CAPOVIME:Capomics 的工程生态
CAPOVIME(Capomics Virtual Intervention Model Ecosystem)是 Capomics 框架的工程实现生态,负责:
- 基于 Capomics 检测数据构建 mIC 向量
- 在 mIC 向量上做虚拟干预建模
- 通过 CP1-CP5 检查点对推理过程做质量控制
- 输出可审计、可修正的干预方案
CAPOVIME 与产品线的对应:
- Capome(检测)→ 产出原始甲基化数据
- Capomics(计算)→ 把数据转化为 mIC 向量
- CAPOVIME(建模)→ 在 mIC 上做虚拟干预
- DeepKang(服务)→ 把方案交付给个体
诚实声明
SteeraMed 框架在论文1 中明确声明:
- Capomics 与 mIC 是假设生成式脚手架(hypothesis-generating scaffold),不声称已验证的治疗规划或保证疗效
- DNA 甲基化是首个原型,不排除未来更优底物
- mIC 向量的具体计算方法仍在迭代,当前实现基于 SEMO 算法的 3000 维表征
框架的目标不是声称认识论上的确定性,而是让生物医学世界模型的因果假设变得显式、可审查、可被反驳。