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权威论点生命科学第三次革命的来临对中

  引言:

  来自我院主办的《中华胃肠外科杂志》——我国惟一的胃肠外科专业学术期刊中的学术权威论点,每周三定时放送,尽请留意!

  链接:《中华胃肠外科杂志》:创办于年5月,普通外科系列杂志中影响因子位居次席。于年3月被吸收入国家科技部“中国科技论文统计源期刊”(中国科技核心期刊);年3月又被国际上最具权威的生物医学期刊数据库——美国国立图书馆Medline数据库收录;年,又被北大图书馆收录为临床医学核心期刊。

  同时,本刊还是《中国学术期刊(光盘版)》和中国期刊网全文数据库收录期刊,是中国学术期刊综合评价数据库来源期刊;同时被收录为《中国核心期刊(遴选)数据库》,还是《中国生物医学核心期刊》。

  生命科学第三次革命的来临对中国胃肠外科医师的启发 

  本期专家:林言箴朱正纲 

  外科的发展与整个医学一样,受各时期的社会、文化、生产及科技等条件变迁的影响甚大。学习和了解历史能使我们更好地面对现实和未来,不断奋进!

  现代外科学的构建,名义上始于16世纪,这时期先克服了外科疾病的解剖-生理-病理学基础及术中出血两大难点;19世纪攻克了麻醉技术,19世纪末、20世纪初,建立了灭菌和无菌制度。随之,WilliamS.Halsted创建了规范的外科教育体系,即现代手术室、现代外科实验室和现代职业化护士制度后,真正的外科才蓬勃发展起来,进入体腔的各型复杂的大手术乃得以施行[1]。

  就胃肠外科而言,TheodorBillroth、LesterDragstedt、OwenWangensteen、FranzvonHofmeister、HansFinsterer、JohnFinney、WilliamMiles和WilliamMayo等姓名及其所涉及的手术名称不容忘怀[1]。

  在我国,傅培彬50余年前即已施行包括大、小网膜和胰体、尾及脾脏、全胃或次全胃切除术,并清扫相应淋巴结,堪称国内胃肠道肿瘤根治手术之先行者。留英归来的周锡庚继之在国内首先设立了结直肠外科专业[2]。尔后,广州的原中山医科大学为适应国内渴求之势,创办了《中华胃肠外科杂志》,开辟了相关学术园地,于今已历11个春秋。

  上世纪末与本世纪初前后,由于分子生物学的创建,使医学被统称为从基础至各种实践的“生命科学”,并获得了史无前例的巨大发展。

  一、“生命科学第三次革命”的由来 

  年6月15日,清医院施一公副院长与北京大学生命科学院饶毅院长在上海《文汇报》上,大篇幅介绍了美国麻省理工学院(MIT)的发展史及其现任院长SusanHockfield于年4月30日在美国科学促进会(AmericanAssociationfortheAdvancementofScience,AAASForum)所作之“生命科学的第三次革命”的演讲,并作了相应的评议[3-4]。近位世界政要、企业领导及大学、研究中心的首要参加了此次历时两天的AAAS第34届年会。

  MIT自建院起,即以工程学、机械学、物理学等闻名于世;而其年就任的第16任院长SusanHockfield却是一位投身于生命科学的志士。

  SusanHockfield曾获Rochester大学生物学学士衔,Georgetown大学医学博士衔,在美国国家卫生研究院(NIH)完成神经学论文;年获UCSF博士后学位并进入NYColdSpringHarborLaboratory实验室工作,于年进入耶鲁大学,年晋升教授;-年任神经生物项目主任;-年任艺术-科学研究生院院长及教务长。

  她主研大脑发展及神经胶质瘤,负责管理70多个研究项目。SusanHockfield曾获Brown大学、清华大学、ColdSpringHarborLaboratory等荣誉学位,并入选美国艺术-科学院院士,获多所高校成就奖。SusanHockfield担任MIT院长后,动员了许多MIT的强势学科如建筑、规划、管理、人类学、艺术和社会科学等,协助生命科学面对新世纪的挑战。

  在SusanHockfield的带领下,MIT首先加强了学校、部门和研究中心之间的合作,使之处于创新的最前沿,致力于能源问题之研究;同时,加强了生命科学与工程学之间的合作,致力于癌肿之研究;并且着手为学生的生活与学习提供可持续性的支持,除进行了本科课程的改革外,还斥资7.5亿美元大规模改造校园;SusanHockfield也非常注意保持MIT与全球相关部门、人员和信息的沟通与交流。

  应该说,在世纪之交的前后数十年中,医学界外科的发展速度超过以往,出现了新手术、新学科目不暇接的局面,而包括理论和实践的“生命科学”更是呈现出十分壮观的爆炸性发展,所谓“生命科学的三大革命”也因而得名。

  在过去一段时间中,对DNA、RNA及其蛋白质结构和功能的认识被引用于各项生命科学研究;借助于物理学和工程学开发的新工具如电子显微镜、断层扫描仪及核磁共振成像仪等以及在人类基因组破译项目中,数学、计算机科学以及强大的新型基因测序技术、信息研究系统、机器人系统等都成为各行科学家依靠的主要工具。

  SusanHockfield认为,从表面上看,生命科学与工程学之间的合作,更像后者为前者提供服务,然而正是这一合作,孕育着“生命科学第三次革命”的来临!两者正在平等地走向融合!

  二、生命科学的三次革命[3-4] 

  年,JamesWatson和FrancisCrick推断出DNA双螺旋的正确结构,奠定了生命科学第一次和第二次革命的基础。

  1.生命科学第一次革命:DNA结构的阐明与现代生物学的崛起。发生在20世纪70~80年代,象征着分子生物学的诞生与发展;揭示了带有信息的DNA,如何通过RNA的翻译,输入蛋白质而产生生命功能。

  2.生命科学第二次革命:生命科学与工程学联系日益密切。在第二次世界大战之中及以后,分子生物学这门新学科诞生之初,工程学和物理科学也有了越来越多的用武之地。生物学家需要有新的实验工具和实验方法来确定DNA、RNA和蛋白质的结构和功能,物理学家就予以帮助,使物理学技术迅速在生物学研究领域内得到了应用,从而促进了新治疗方法、新药物和新临床诊断方法的问世。

  随着基因组学革命带来如雪崩般的信息数据流,以物理科学为基础的工程学也作出了新的贡献。庞大数据的归档处理是物理学和工程学所面对的一个共同问题。而人类基因组计划的实施不但需要强大的基因测试技术,同时也需得到数学科学家的合作。

  3.生命科学第三次革命:即多学科交叉融合。二战后数十年,美国经济的增长,一半以上得益于科技发展;而生命科学、物理学、工程学间的融合,就是才拉开帷幕的“生命科学的第三次革命”,它已使科研进程从以往的“什么、为什么和如何?”提高至“为什么不能?”。

  如今工程学、物理学和生命科学不但频繁地互助、互用,且已出现了融合、相辅的局面,并获得丰硕成果。物理科学和工程学结合起来,推动产生了许多前所未有的行业:电子工业、计算机行业以及信息产业等,极大地改变了我们的生活。生命科学、工程学和物理学的融合也将产生未来的许多新产业。

  SusanHockfield认为,为加速第三次革命的进程,首先必须鼓励年轻人从事多学科融合的工作;其次必须培育新的学术组织;第三,调整我们的筹资机制向跨学科研究倾斜[3-4]。

  三、国内有识之士的两次评议引人深思 

  第一次评论题为“中国,准备好了吗?”[5]。评论者认为,SusanHockfield的演讲是其任MIT第16任校长以来最重要的讲话,她是MIT历史上第一位来自生命科学领域的校长,这也反映了MIT过去半个世纪学科演变的趋势——其生命科学从50年前的完全空白到今天在全美乃至全世界都有着举足轻重的地位。

  遗憾的是,我国因特殊历史原因,与前两次革命失之交臂。尽管在改革开放之后,国家对科技的重视与年俱增,但生命科学仍然是跟随国外潮流,缺乏创新性和革命性。中国已经成为了科技大国,但远非科技强国。对生命科学的第三次革命,须迅速应对,迎头赶上!

  第二次评论题为“直面生命科学在中国的困境”[6]。评论者指出了中国生命科学的发展所存在的问题部分源于科学研究,更大的则是应用的落后。主要问题有3个方面:(1)科学研究缺乏开创性,最为突出的是对发表论文的追求超过了对研究内容本身的   (2)科学实验用品严重依赖进口,使本国产品的生产、维修能力下降,从而使国外某些品牌呈垄断之势,抑制了国内相关领域的发展;而且进口产品的使用缺乏科技含量的实验性操作,使相对差距拉大。

  (3)相当一批企业热衷于搞未经任何科学验证的“营养保健品”,造成中国生命科学拥有自主专利产权的应用很少,生物产业发展迟缓。此外,由于使用不合理,造成了人才供过于求,学生毕业不可能都从事研究工作,不少毕业生只能转到其他领域,名校毕业更是以出国为主。长此以往,我国生命科学发展必将受阻,对社会、对人民的价值不能得到充分体现。

  四、生命科学与医学基础和临床的关系 

  生命科学乃是继分子生物学开创以后的新名词。事实上,它有在医药、农业、林业、环境科学中的广泛应用空间,而生物技术和生物制药又是现代产业的重要支柱之一[6]。就医学而论,应包含基础研和临床实践;而纵观外科的发展史,只有当外科实践与相关的基础科学相结合时,外科学才能向前推进,甚至取得突破。

  所谓外科基础,最初以解剖学为主,其后涉及到生理和病理;分子生物学的问世,又促进了科学研究的大爆炸。现代理论科学家,离开实践,则不能获得真正的成就;而临床医学专家不学习新兴的理论,又可能将自己陷入“匠人”的境地。

  2年多前论及的新兴科学基础发现,跃至临床应用(例如从海量数据中筛选出有利于判断患者预后、治疗方针的分子指标,结合现代基因组学、转录组学、蛋白组学乃至代谢组学及机器人学的技术,历经“循证医学”和“循因医学”的考验)都需要耗费大量精力和10年以上的时间[7]。无独有偶,最近又有专家在学习了国外转化医学研究进程以后,呼吁应以医、理、工结合的方式,来培养临床医学专家。

  美国Denver大学医学院,最近集中了50多个不同部门,多位不同领域的科学家,讨论了“B2B(实验室Bench到医学Bedside)”医学研究,以求缩短基础研究至临床应用的时间。他们认为,用新方法培养临床医学科学家势在必行。

  B2B是美国《Science》杂志于年首次提出的。年,英国《Lancet》杂志进一步提出了“转化医学(TranslationalMedicine),相当于B2B2B”。随后,美国有38所大学陆续建立了转化医学中心。

  NIH出资资助,使医学、生物学、物理学、机械学、材料学拥有合理的学科交叉,并认为应由1名医学专家和1名以上的其他科学家作为未来医学科学家的共同导师。现在美国医学图书馆中,有提及转化医学的文章达6.5万篇,以之为题的论文超过七千余篇[8]。

  五、生命科学第三次革命对中国胃肠外科医师的启发 

  外科如同其他医学分支一样,同样面临从基础研究过渡到临床应用的障碍。在“生命科学第三次革命”即将来临之际,我们胃肠外科学应抱的态度为:

  (1)接受SusanHockfield的高见:加强学校、部门、研究中心之间的合作,使之处于创新的最前沿;着手为学习多学科融合后的学生,提供生活与学习上的可持续支持;开发资源,改造软、硬件设备;加强生命科学与工程学、物理学和化学之间的合作与融合;保持与中、外相关人员间的交流。

  (2)紧抓当前基础科学的发展,努力学习,刻苦钻研。

  (3)加强与基础及其他兄弟科室之联系与交流。

  (4)强调“循证医学”和“循因医学”原则,指导向临床实践的过渡。

  总之,充分学习和利用现代基础医学之成就,反馈于患者利益所集中的临床实践,使胃肠外科学之研究能更加顺应时代的发展[7,9-10]!

  参考文献 

[1]  RutkowIM.HistoryofSurgery∥TownsendCM,BeauchampRD,EversBM,etal.Sabiston′stextbookofsurgery.18thed.SaundersElesevier,,3-20.

[2]  林言箴,郁宝铭,尹浩然,等.胃肠外科肿瘤学发展之五十年.上海第二医科大学学报,,22(5):85-88.

[3]  HockfieldS.Thenextinnovationrevolution.Science,,:Susan.

[4]  HockfieldS.生命科学的第三次革命.方陵生,译.文汇报,-6-15.

[5]  施一公,饶毅.中国,准备好了吗?——评MIH校长的演讲.文汇报,-06-15.

[6]  饶毅,施一公.直面生命科学在中国的困境.文汇报,-06-19.

[7]  朱正纲,李宏为,林言箴.进一步提高我国外科研究的总体水平.外科理论与实践,7,12(5):-.

[8]  任荃.加快转化医学研究进程,应以医、理、工结合方式培养临床医学科学家.文汇报,-09-28.

[9]  林言箴.正确把握外科研究的发展方向.外科理论与实践,,9(3):-.

[10]  朱正纲.胃癌综合治疗的几个关键问题.中华胃肠外科杂志,,12(2):-.

(收稿日期:-11-08)

DOI:10./cma.j.issn.-..01.

作者单位:25上海交通大医院外科上海消化外科研究所

通信作者:林言箴,Email:wangym59

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