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当时生物医学展开趋势与特征

已阅读:次  更新时间:2017-10-07 15:50  作者:  

  2.2 从学科交叉走向科学聚合(整合)2O世纪生命科学的快捷展开,首要得益于多学科的融合。例如,物理学、化学与传统生物学的交又,开启了现代的分子生物学,确立了DNA是遗传物质的要害概念,弄清了基因表达调控的根本原理,创造r重组DNA技能,为整个人口安康范畴的研究奠定了坚实基础,也打开了人类在分子程度上知道自己的大门。又如,物理学与918博天堂登录下载官网医学的交叉,展开出现代分子影像技能,带来了人体活体不雅观察的革新,一系列影像确诊仪器办法因此而被创造,培养了一个生机蓬勃的医疗办法新兴财富。
  1.1 基因组学引领下的“组生物学”展开新趋势2000年6月,人类基因组草图制作完成,标识表记标帜着生命科学的展开从2O世纪的分子生物学时代进入了功用基因组时代,即后基因组时代。后基因组时代首个10年,伴跟着现代测序技能的快捷展开,人类基因组计划照常是生命科学展开的主线,一系列的国际研究计划相继启动。例如,旨在研究人类染色体上单核苷酸多态性(Single Nucleotide Polymorphism,SNP)的人类基因组单体型图谱计划(Hapmap)于2002年启动;旨在鉴定人类基因组功用元件的基因组功用元件百科全书(En—cyclopedia of DNA Elements,ENCODE)计划和旨在制作人类基因组甲基化可变位点图谱的表不雅观基因组图谱计划于2003年启动;旨在寻觅基因与人类疾病问联系的“千人基因组计划”于2008年启动并于2O10年取得了重要作用,等等。
  认知科学与神经科学交义构成的认知神经科学正展开成为近十年来最抢手的交叉研究范畴之一。当时认知神经科学的研究范畴有:感觉、感觉、神经动力控制、进修和记忆、言语、知道和情感等等。认知神经科学与医学、信息科学等交叉融合,借助以功用磁共振成像技能(fMRI)为代表的现代脑成像技能等先进技能把戏,使科学家能够在不损害大脑的状况下探察正常大脑认知活动的机制,关于探究人类大脑的玄妙,出格足寻觅预防、确诊和矫治各类认知及精力妨碍的对策具有蕈要意义。
  
  2.3 研究方式由“小科学”向“大科学”展开人类基因组计划是人类历史上第一次由全国际各国科学家共同执行的生物医学“大科学”科研项目。这一计划时间跨度达l0余年,先后有包括我国在内的5O余个国家和国际组织参预,共耗资约3o亿美圆。因此有人把人类基因组计划和制造***的“曼哈顿工程”计划以及阿波罗登月计划列为同等重要的位置。从人类基因组计划初步,生物医学范畴也有了自己的“大科学研究”。“大科学”(Big science,Mega science,I arge science)这个名词,第一次出现并真实构成一个科学的概念是在D.普赖斯20 1廿纪6O年代所著的《小科学与大科学》一书中。
  一般以为,一门科学要成为大科学,至少要具有四个特征:首要,要具有较大的社会规划;其次,要有较快的科学知识量的累积速度;第三,要具有加快展开的全体化趋向;第四,要有较鲜亮的集约化的社会效应。在人类基因组 划初步执行之后的生物医学逐步具有了上述四个特征,因此能够以为,现在生物医学确实已经进入了一个簇新的展开阶段— — “大科学”阶段。
  但与10年前比较,基因组研究的重点已经从单纯碱基测序、单基因、单蛋白质逐步进入到在基因组和更高程度上的对多基因、多蛋白质,以致全部基因和全部蛋白质的体系研究。静态的基因序列研究逐步被动态的基因功用研究所替代。在基因组和蛋白质组研究持续升温的同时,转录组学、代谢组学的研究异军突起,成为新的研究热门,它们的相关见。
  2 当时医学科技展开特征
  2.1 生命科学成为新一轮科技革新的干流通过科学工作者半个多世纪的尽力,生命科学已经成为自然科学中展开最快、影响最大的学科之一。生命科学的前进鞭笞了人类对本身安康和疾病的知道。生命科学的各门学科,如分子牛物学、细胞牛物学、遗传学和免疫学等与临床研究紧密联合,产牛了医学遗传学、生物医学工程学和免疫医治学等生物医学学科,使基于阅历的传统临床医学转变成为以现代生物学知识和实验办法为基础的生物医学。也正是因为生命科学的重要性,兴隆围家对生命科学的研究经费投入要远大于其他学科,如美国l995年自然科学研究经费的65 被投向生命科学。而建设在现代生命科学基础上的两大财富 生物医学工程财富和制药业,正敏捷从最具展开潜力的高技能财富向高技能支柱财富展开。据预测,全球生物制药市场到2O11年有望抵达982亿美圆 。
  应该阐明的是,“大科学”并不是遽然出现的,它实践上是“小科学”长久积累的产品;它的出现也并没有使“小科学”销声匿迹,“小科学”仍然在现代科学研究中扮演重要人物l j。事实上,问题并不在于生物医学要不要中止大科学研究,要害是要正确知道生物医学范畴大科学研究的规则与特点,并建设与之相应的打点体系和运行机制,趋利避害,使大科学研究成为将来生物医学取得严峻突破的支撑力气。

2O世纪生命科学取得的革新性中止对生物医学的展开起到了巨大的鞭笞作用,生物医学的学科特征、研究方式、研究技能把戏及研究目标都发作了严峻革新。通过总结当时生物医学展开的主要趋势及其特征,为更好地了解生物医学的实践和理论提供参考。
  
  转化医学(Translational Medicine)或称为转化研究(Translational Research)的概念,是2003年由美国EA.Zerhouni在NIH路途图计划(NIH Roadmap)中提出的,它的中心是要将医学生物学基础研究作用敏捷有用地转化为可在临床实践使用的实践、技能、办法和药物,它要在测验室到病房(Bench To Bedside,B2B)之间架起一条快捷通道,实质是实践与实践相联合,是基础与临床的整合。
  关于杂乱疾病,曩昔因为科学技能展开的约束,只能采用单一的、线性的分析办法,知道和防治亦习惯于简略化方式。但是,人体实践上就是一个巨大的杂乱的网络体系,无论基因、RNA、蛋白,抑或某个通道、组分、细胞,直至某种调理、某种疾病都是一个杂乱体系,都是在差异程度上的相互串联和交互的杂乱体系,都是一个个相互交错的网络调控体系叠加和作用的作用。因此,只管儿百年降临床~ 积累J,许多的材料和数据,但是离提示杂乱疾病的本质还距离甚远,当然亦难以寻觅到最优化的防治办法。但是近年来体系生物学办法的建设,以“杂乱”的、“体系”的目光来对待杂乱性疾病,从而为人们研究杂乱性疾病创造了有利条件,提供了有力丁具川 。
  以酬谢本是医学研究的根本主旨和起点,无论是基础医学还是临床医学都是为了增进人类的安康,都是为了防病治病。医学研究不只要为人类安康和疾病防治提供科学实践,更要为临床实践提供能够使用的有用的新技能、新办法和新药物。这就是转化医学理念提出的布景。
  
  
  2.4 转化医学成为处置赏罚赏罚临床问题的新方式近3O年来,跟着细胞、免疫、分子生物学等基础学科的展开和“组”牛物学、高通量、高技能的使用,医学研究在越趋深入的同时,亦趋向杂乱化,基础与临床的隔膜和距离也越来越大。基础研究脱离临床实践已经成为当时医学研究和医学教育的最大问题和妨碍,严重影响和约束了医学研究中止和医学人才的造就。
  
  “4P”医学方式是跟着人类基因组计划实施完成后,在体系生物学思想领导下出现的新的医学方式。人们等候,“4P”医学方式将为处置赏罚赏罚长久困扰人类的许多严峻疾病,如癌症、糖尿病、神经和精力疾病等慢性杂乱性疾病的前期确诊、前期医治斥地新门路。

  
  在对整个生命进程中止从头想象、改造和组成的进程中,表现了从分析趋向综合,从部分走向全体,从涣散趋向体系,从原位改造和优化 升至模型想象和模块制造的思想。因为其产品是新的“生命”,因此必定会对人类社会伦理品德带来新的应战,同时电对促进人类社会和经济展开具有极端严峻和深远的战略意义 。
  
  1.6 体系生物学引领下的“杂乱性疾病”展开新趋势人类常见病,包括肿瘤、心脑血管病、代谢性疾病、神经疾病、呼吸疾病等绝大大都都是杂乱性疾病。它们与单基因缺陷性遗传病差异,都不是单一基因、单一要素所决议的,而是多基闪的、多要素的,足环境与遗传要素相互作用的作用。它们彻底不合乎孟德尔定律,而是一个杂乱的生物学问题,足21世纪生物医学最大的应战。
  1.3 千细胞与组织]二程引领下的“再生医学”展开新趋势基于干细胞的修复与冉生才调的再生医学(Re—generative Medicine)被寄予厚望,成为继药物医治、手术医治之后的第i种疾病医治门路,叮以被细分为三个范畴:细胞医治、组织 :程和生物人造器官 。于细胞、组织 ****技能的日益成熟为再生医学的展开起到了巨大的鞭笞作用。出格是干细胞研究涵盖了 础与临床研究的多个范畴,成为再生医学的重要技能把戏和研究中心。在基础范畴,f细胞主要足作为科学研究的重要模型,有助于分析生命规则、发病机制,挑选药物和功用基因等。存临床范畴,干细胞几乎能够涉及人体一切的重要组织器官及人类而临的医学难题,包括植皮、肌肉和软组织损害修复、关节置换、组织和器官的替代,等等。近年来,一些国家关于干细胞研究的情绪也在逐步发作革新,例如,2009年1月23日,美国现任总统奥巴马签署行政命令,推翻了 任总统小布什对胚胎_F细胞研究设限的决议。随后,美闰食品和药品打点局(FDA)同意了全球酋宗人类胚胎 细胞医治临床实验(但8月份即被叫停)。荚国国家: 生研究院(NIH)发布lr干细胞研究规范草案,这预示着 田胞临床研究进入一个新阶段。不过,能够大约的是,关于干细胞研究的伦理争论并不会因此而停息。
  2.5 医学将步入“4P医学”时代“4P”医学方式即预防性(Prevenlive)、预测性(Pre—dictive)、个别化(Personalized)和参预性(Participato—ry)。这一概念的提出者是美国西雅图体系生物学研究所的Leroy Hood教授。预防性(Preventive)是指对未发作的疾病危险中止提前预防;预测性(Predictive)即预测疾病的发作和展开。重要的是,要将重点放在中止疾病前的前期监测,及时预测安康状况的革新趋势;个别化(Personalized)即个别化医学,包括个别化确诊和个别化医治;参预性(Participatory)指每个个别均应对本身安康尽责,活跃参预疾病防控和安康促进。由此可见,“4P”医学方式愈增强调人的主动性,强调日常生活行为对疾病展开的重要性,从而强化对个别生活行为的干涉以抵达预防疾病、控制展开的意图 。
  正因如此,人类认知组计划(Human CognomeProiect,HCP),被以为是继人类基因组计划之后的又一巨大科学计划。该计划将通过多学科竞赛,提示人类大脑的一切联系方式,了解人类心智的结构与功用,终究提示人类心智的玄妙。人类认知组计划的研究作用将住包括人类安康在内的多个范畴引发根本的革新 。
  2O10年5月,克雷格·文特尔公布颁布,他们使用四种核苷酸人工想象、组成并装配了一种细菌的基因组,导人一种不能复制和无生命的细菌体中,使这种无生命的物质从头取得了生命,从而彻底用人工组成的办法,再造了一种新的生命方式 人[细胞。它是组成生物学的一个新成果,是人类生命科学的义一个划时代的新突破。这一成果阐明,2l世纪的干流生命科学家不只仅能从分子程度不雅观察生命,并且能够控制生命 。
  正如信息技能鞭笞人类社会进入了知识经济时代一样,每一种具有“聚合”功用的技能都将鞭笞人类社会的前进,也将促进其它科技范畴的展开,而这些技能的融合和集成,将会完成人类社会的严峻突破。
  20世纪末学科交叉的一个簇新的表示方式“聚合技能”(Converging Technologies)逐步崛起,它的出现必将对人类和国际的将来孕育发作严峻的影响。聚合技能是纳米科学与技能、生物技能与生物医学(包括遗传工程)、信息技能(包括先进计算机与通讯)、认知科学(包括认知神经科学)等21世纪敏捷展开的四大科学技能范畴的协同与融合。欧盟以为,聚合技能是一个由能够相互促进并向一个意图中止探究的“能动性”技能与知识构成的体系,这一体系包括了无量的科技潜力,并预示着推进研究与开发的巨大机遇。
  1.2 组成生物学引领下的“生命控制”展开新趋势组成生物学(Synthetic Biology)是通过人想象和构建,创造一种具有特定,士理功用的生物体系,使其阐扬对人类有利的功用,如处理信息、制造材料、孕育发作动力、提供食物、消费药物、增进安康、改进环境等,即人造生命。组成生物学涉及基因工程、调理网络、生物组成、机电工程、纳米技能、计算机模仿等多学科的交叉、融合。
  
  
  要害词:生物医学,趋势,特征
  
  1.5 量子标准引领下的“纳米医学”展开新趋势纳米技能是在1nri1~ l00nm 标准的空问内研究物质运动规则和特性的科学技能,最早出现在20世纪90年代。纳米材料的特 主要有:量子标准效应、小标准效应、表面和界面效应、宏不雅观量子地道效应。纳米医学(Nanomedicine)是纳米生物学的间策使用,此中的“纳米”既是一种空间标准,也暗示一种知道办法和理论办法。它操作纳米科技的技能把戏在纳米标准上获取生命信息,包括细胞内或细胞问的结构、调理、信号、均衡和运动等,从而在单个分子或分子汇合体的程度上中止医学确诊、检测和医治。因此,纳米医学研究的作用既包括提供信息,也包括对进程的调控,从而将在深人理溃散内细胞的真实行为和发病机制、展开各种疾病的前期确诊和医治技能等方面向现代医学提供有力的支撑 。
  1.7 人类认知组计划引领下的“认知科学”展开新趋势认知科学是以认知进程及其规则为研究目标的科学,言语、心思、脑和神经是认知科学的重要研究内容。
  1 当时医学科技展开趋势
  
  
  2O世纪中叶以来,分子生物学范畴一系列突破性成果,使生命科学在人类知识体系,出格是自然科学中的位置发作了革新性的革新,生命科学正逐步成为当代科学技能的带头学科之一。生命科学的前进直接鞭笞了人类对本身疾病与安康的知道。建设在现代生物学知识和实验办法基础上的生物医学首要经历了由宏不雅观到微不雅观的展开进程,分子医学、纳米医学相继出现;而组学研究鞭笞体系生物医学的展开,以及转化医学理念的推行,使得生物医学又出现出体系整合和从头构建的态势。
  
  1.4 靶向药物引领下的“基 药物”展开新趋势l980年以后,于牛物技能的展开,许多致病基因被发现,导致药物研发理念和策略转变为前进药物对单一靶标的高度选择性和特异性作用,以为这样能够增多药物的药效、降低毒性。因此,大药物公司和研发机构接收“一个基因、一个药物、一种疾病”的方式中止药物研发。但是,从全球范韦1看,自1 980年以后,药物研发进入丁萧条期,主要表现在新药候选化合物转变成临床有用药物的速率鲜亮下降,而研发费用呈指数增长。构成这种状况的原I大J与药物研究的理念和策略有较大联系。一是过火强调药物对靶标的特异性和选择性,使靶标迷失正常功用,从而孕育发作毒副作用;二是针对单一基因开发药物,不能对通路或网络中止调控,构成临床作用欠好。因此,现有的药物研发策略必要细心反思,并做出相应的战略调整。
  通过10年的积累,“组生物学”(OMICS)研究取得了很大的中止。首要是积累了巨大的、高通量的研究材料和数据,从而丰盛了人们对细胞、组织、代谢、结构、功用、疾病防治的知道。其次是寻觅到一些与遗传和杂乱疾病相关的基因、蛋白和通路以及可能的靶点和生物标记物,从而为医治疾病和寻觅新药提供了机遇。但是,因为机体本身的杂乱性,加上各种环境 素的影响,以及现有的分析测验技能把戏的限制惮,“组生物学”的展开仍面对不少困难。可喜的是,近年来体系生物学办法的大力使用和展开,在创立多重组生物学数据分析和整合渠道,建设相关网络模型和验证体系,将高通量检测、精细测验和临床实验紧密联合起来等方而有了新的中止,为“组生物学”展现了更广阔的展开远景。