同一种细菌，可以在一个人的胃里生活几十年而不造成严重伤害；但在另一个人身上，它却可能最终诱发胃癌。莱镇居民张超（Chao Zhang）希望弄清楚其中的原因。
张超现任波士顿大学 Chobanian & Avedisian 医学院助理教授。近日，他获得了美国国立卫生研究院（National Institutes of Health，NIH）一项为期五年、总额220万美元的科研资助，用于研究人体与微生物组之间的相互作用如何随时间发生变化。所谓微生物组，是指生活在人体肠道等部位、由大量微生物共同组成的生态系统。
对于张超来说，从事生物医学研究并非最初设想的职业道路。他最早在北京理工大学学习自动化专业。“当时我想成为一名软件工程师，所以后来去了几家公司工作，包括三星，前后一共差不多五年。”张超说。
然而，工作几年后，张超希望寻找更大的挑战，于是前往密苏里大学攻读计算机科学博士学位。与此同时，他一直对医学抱有兴趣——他的父母都曾在医院工作，因此医学从小就是他熟悉的领域。在密苏里大学期间，他开始师从徐东（Dong Xu）教授从事生物信息学研究。
“生物信息学非常有意思，因为它把计算机科学、医学和生命科学结合到了一起。”张超说，“你可以利用计算技术去探索基础生物学问题，也可以帮助临床医生和医学科学家解决临床问题。”
此后，在威尔康奈尔医学院（Weill Cornell Medicine）从事博士后研究期间，张超开始研究胃癌与肠道微生物组之间的关系。“有一种大家比较熟悉的细菌叫做 幽门螺杆菌（Helicobacter pylori）。”张超说，“有些人感染这种细菌40年甚至更久，也始终不会患癌；但另一些患者感染10年或20年后，却发展成了胃癌。我们想知道，为什么同样的感染，有些人会受到这样的影响，而另一些人却不会？”
原因可能来自细菌本身的差异，也可能来自不同人体之间的差异。这促使张超把研究重点放在二者的相互作用上：微生物如何影响人体这个“宿主”，而人体又如何反过来改变微生物。近年来，数据采集技术和人工智能的发展，让科学家越来越有可能深入研究这种复杂关系。
“人体大约有3万个基因，同时又存在如此多种不同的微生物。”张超说，“我们需要找出它们之间的关联和相关性——例如这些微生物如何影响人体以及基因功能的变化，或者人体免疫系统又如何影响微生物组。这是一个维度非常高的数据问题。” 张超认为，也正因为这种高度复杂性，微生物组研究尤其适合采用新一代计算方法。
“现在正是把这些先进计算技术引入这个领域的好时机。”他说，“我们已经有了数据，也有了在其他领域得到验证的算法和技术。”
此次NIH科研项目将持续五年。目前，张超主要开展两个方向的研究。其中一个项目研究微生物组如何影响胃癌的发生发展，以及微生物组能否成为胃癌发展的某种指标。另一个项目则研究免疫治疗如何改变人体的微生物生态系统，以及能否利用微生物组预测治疗效果。从更长远的角度看，张超和他的团队希望理解人体与微生物组之间的关系究竟如何随着时间不断演变。要实现这一目标，他们还需要持续收集更多长期数据，以验证正在开发的新模型。
“微生物组与人体宿主之间的相互作用，并不是某一个时间点发生一次就结束了。”张超说，“到目前为止，我们还缺少很好的计算方法来评估这种随时间发生的连续变化。因此，我们正在开发一种新的方法，更好地模拟这种长期互动。”
除了科研本身，张超还看到当今学术界面临的另一项挑战：如何吸引优秀的年轻人真正投身科学研究。“现在很难找到未来的科学家。”张超说，“与五年、十年前相比，现在大多数大学毕业生都希望进入私营企业工作……要找到真正愿意把自己的时间和精力投入科学研究的优秀学生，变得非常具有挑战性。”
2022年加入波士顿大学时，张超与家人一起搬到了莱镇。
科研占据了他生活中的大部分时间，但工作之外，他喜欢和两个孩子一起徒步旅行。两个孩子目前都就读于莱镇公立学校（Lexington Public Schools）。
“我们很喜欢莱镇。”张超说，“这里安静、宜居，又有深厚的历史，这也是我们选择这里的原因。当然，这里的学校也非常好。”
随着人工智能越来越广泛地进入医学领域，张超尤其期待AI最终能够真正改善患者的诊疗。“看到AI在生物医学研究和生物医学领域取得的进展，我非常兴奋。”他说，“特别是在诊断、放射学和病理学领域，现在已经出现了很多成功的应用，而这些技术最终都能够帮助改善患者的治疗。”
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