吳家睿:21世紀生物醫(yī)學的三個主要發(fā)展趨勢
現(xiàn)代生物醫(yī)學在人類基因組計劃的推動下正在進入一個新的轉(zhuǎn)型時期,其中三種主要的發(fā)展趨勢值得關(guān)注:一是從簡單性思維的分子生物醫(yī)學轉(zhuǎn)變到復雜性思維的系統(tǒng)生物醫(yī)學
隨著科學技術(shù)的發(fā)展和社會的進步
,人類的預期壽命在20世紀有了顯著的增長,各發(fā)達國家陸續(xù)進入老齡化社會。中國社會在改革開放的30年時間里取得了突出的成就,在20世紀末也進入了老齡化社會。老齡化社會帶來了疾病譜的重大轉(zhuǎn)變,即慢性非傳染性疾?div id="d48novz" class="flower left">隨著20世紀中葉DNA 雙螺旋的提出和遺傳信息傳遞的中心法則的建立
,誕生了分子生物學,開啟了在分子水平上研究生命及其活動的生命科學時代。那種依靠經(jīng)驗的傳統(tǒng)西方醫(yī)學在現(xiàn)代生命科學的推動下成功轉(zhuǎn)型,成為一門依靠實驗科學理論和技術(shù)進行疾病診療的現(xiàn)代生物醫(yī)學(Biomedicine);其間不斷涌現(xiàn)的“高技術(shù)”在抗擊疾病的過程中扮演了重要的角色,尤其是抗生素、疫苗及化學小分子藥物的研發(fā)和利用,使人類在全球范圍內(nèi)基本控制了傳染病,甚至消滅了天花等惡性傳染病?div id="jfovm50" class="index-wrap">?缛胄率兰o,為了滿足不斷提升的維護公眾健康需求1 研究者在分子生物學“范式”的指導下,試圖通過認識單個基因或蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)與功能來闡明個體的生理或病理活動 視覺中國 圖 生命科學的進步推動了人類對自身健康和疾病的認識 雖然分子生物醫(yī)學在抗擊傳染病方面取得了顯著的成績 世紀之交的“人類基因組計劃”通過“組學”(omics)整體研究策略從根本上顛覆了這種“碎片化”的科研范式 這種復雜性思維轉(zhuǎn)變之代表是,2000年之初在生命科學領(lǐng)域興起了一門交叉學科——系統(tǒng)生物學(Systems Biology) 系統(tǒng)生物學因其研究生命復雜系統(tǒng)的能力 1.1生命復雜系統(tǒng)的構(gòu)成:從分子到細胞到組織器官的相互作用網(wǎng)絡 系統(tǒng)生物學最重要的特性之一就是關(guān)注生物體內(nèi)各種元件之間的相互作用 系統(tǒng)生物學的引入導致了人們對復雜疾病中有關(guān)生物分子作用的全新認識。例如 生理或病理活動的復雜性不僅體現(xiàn)在分子層面,而且還表現(xiàn)在細胞層面和組織器官層面。初期的系統(tǒng)生物學研究技術(shù)在細胞層面存在很大的局限性 高分辨空間組學技術(shù)的建立和發(fā)展則使研究人員更進一步,能夠?qū)θS空間里的組織器官進行系統(tǒng)性的研究 由此可見 1.2 生命復雜系統(tǒng)的運行:基于非線性與動力學的控制 在簡單性思維指導下,生物體內(nèi)部的運行關(guān)系通常被視為線性的 視覺中國 圖 研究者發(fā)現(xiàn),生物體內(nèi)不僅各類生物分子的濃度之間存在著非線性關(guān)系 P53蛋白是目前已知最重要的腫瘤抑制因子 復雜生理病理過程普遍存在著一種臨界現(xiàn)象,即從一個相對穩(wěn)定狀態(tài) 1.3 生命復雜系統(tǒng)的研究:定性分析與定量檢測的緊密結(jié)合 20世紀中葉誕生的分子生物學是一門依靠物理和化學方法的實驗科學。那個時代的生命科學研究者大多關(guān)注定性的研究 傳統(tǒng)的腫瘤靶向治療是直接針對腫瘤細胞中出現(xiàn)突變且功能異常的靶蛋白。但是 系統(tǒng)生物醫(yī)學通常要面對海量生物分子數(shù)據(jù)的處理與分析之挑戰(zhàn) 2 現(xiàn)代醫(yī)學的主流是“循證醫(yī)學”(evidence-based medicine) 由此可見 人類基因組計劃在改變循證醫(yī)學這種“不精確”問題方面同樣發(fā)揮了重要的作用 2.1 精確醫(yī)學的底層邏輯:分子層面的個性與共性之統(tǒng)一 精確醫(yī)學把主要目標定位在從分子層面認識清楚個體間的遺傳差異和表型差異 越來越多的研究表明 在腫瘤的發(fā)生發(fā)展過程中 研究者在關(guān)注研究“個性”的同時通常也需要關(guān)注“共性” 精確醫(yī)學延續(xù)著同樣的思路 最近,美國研究者在Cell上發(fā)表了關(guān)于不同人腦轉(zhuǎn)移瘤(brain metastases)的細胞組成與基因調(diào)控模式的研究論文。他們從黑色素瘤和乳腺癌等8種類型的原發(fā)性腫瘤的15個患者體內(nèi)獲得了相應的腦轉(zhuǎn)移瘤樣本 2.2 精確醫(yī)學的技術(shù)路徑:理想試驗設計與真實世界研究 為了克服RCT研究過程中刻意消除個體差異導致的不精確缺點 對精確醫(yī)學而言 隨著大數(shù)據(jù)時代的到來 獲得RWE的一個主要途徑是真實世界研究(Real World Study, RWS)。RWS過去通常是一種研究者不對受試對象進行主動干預的觀察型研究 3、從以治病為中心的臨床醫(yī)學轉(zhuǎn)變到以健康為中心的健康醫(yī)學 隨著當今人類疾病譜從傳染病為主轉(zhuǎn)變?yōu)槁圆橹鳎t(yī)學的理念和形態(tài)正在發(fā)生著巨大的變化 這種“大健康”的思路今天已經(jīng)上升為中國政府的基本國策 3.1健康狀態(tài)的全過程認識:全人群與全數(shù)據(jù) 健康醫(yī)學面對的挑戰(zhàn)顯然要大于臨床醫(yī)學,不僅要處理臨床診治方面的問題 需要指出的是 顯然 3.2健康狀態(tài)的全過程管理:全方位的生活方式干預 健康醫(yī)學的基本形態(tài)不同于臨床醫(yī)學 實施健康醫(yī)學“關(guān)口前移”戰(zhàn)略的主要舉措是早期干預 飲食對健康的影響從古至今都受到高度重視,中國傳統(tǒng)醫(yī)學很早就提出“藥食同源”的觀點 隨著健康醫(yī)學的形成和發(fā)展 生活方式干預不僅被用于預防慢性病的發(fā)生