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系统生物学搭建中西医药汇聚之“桥”

更新:2007年01月15日 阅读次数: 【字体:
重视生命科学的复杂性和整体性研究已成为21世纪生命科学的发展趋势,系统生物学的蓬勃发展,为研究现代医学模式和中医药学提供了可能的新思路和新方法。日前结束的以“系统生物学与中医药发展”为主题的香山科学会议上,与会专家学者围绕如何通过系统生物学研究发挥中西医药学各自的优势、促进我国医药学的创新与发展进行了深入的探讨。  
  重视生命科学的整体观研究  
  上海中医药大学陈凯先院士说,近几个世纪以来,西方医学遵循“还原论”的研究思路和方法,采用实验性生物医学模式和与科技紧密结合的医学研究模式,形成了现代生命科学的研究主流。然而,近几十年来,随着人们对心脑血管病、肿瘤、糖尿病以及慢性肝病等复杂疾病认识的逐步深入,还原论方法的局限性日益显露。正是由于现代医学面临着复杂疾病模式的严峻挑战,才使得生命科学研究中整体观的重要性开始被科学界所重新认识。  
  中国科学院陈竺院士说,西医是随着现代科学技术的发展而产生的,但在相当长的时间里,由于受到“还原论”思想的影响,使得医学分科越来越细,专业越来越窄。人体是一个整体,过度“破碎化”的专业化无助于解决人类所面对的纷繁复杂的医学难题。中国中医科学院王永炎院士也认为,随着医学研究的深入,把生命视为一个线性的系统,以简单的因果关系来推导生命活动、推导生理病理、推导治疗手段的还原论方法,已不能适应当前的需要。  
  陈凯先院士指出,以“还原论”为基础的西方医学界,正是由于在解决生命科学中许多复杂问题方面遇到了重重困难,也在悄然发生着变化,出现了循证医学、系统生物学、整合医学等新理念和新学科。  
  部分与会专家认为,1990年启动的人类基因组计划是生命科学史上第一个大科学工程,开始了对生物全面、系统研究的探索。该计划第一次使西方医学摆脱了“还原论”的束缚,在继续强调分析的同时,更加重视分析和综合的统一。人类基因组计划和随后发展的各种组学技术把生物学研究带入了系统科学的时代。组学的出现,不是对个别基因或个别蛋白、代谢物的研究,而是对一个细胞或整个生命体的基因以及它所编码的蛋白质和代谢产物的研究。物理学与化学、计算机科学、信息科学、工程科学现在都已经极大地融合到了生命科学的研究之中,重视生命科学的复杂性和整体性已成为21世纪生命科学的发展趋势。  
  中西医药优势互补是发展方向  
  中医药学是中华民族的瑰宝,中医药学理论与当代生命科学发展趋势不谋而合。中国医学科学院刘德培院士说,中医药学的产生和形成的辨证论治的诊治原则,就是建立在整体观和朴素的系统论基础之上的。中医认为,人与自然是一个和谐统一的整体,人体是一个物质与精神和谐统一的有机整体,即“阴平阳秘,精神乃治”,由此形成了对人体的“脏腑经络”、“气血津液”、“四肢百骸”等生理功能比较系统独特的理论认识和概括。中医重视从人与自然、人与社会和人体内在的普遍联系和动态变化去分析、认识、把握疾病发生、发展、变化的客观规律。  
  陈竺院士说,中西两大医学都对人类文明做出了重大的贡献,但都有其相对的局限性。中医学是世界上至今能够作为一个体系保留完整和传承下来的传统医学系统之一。这个系统非常强调对人体整体平衡的调节,同时也强调因人而异,强调疾病预防的重要性。正是由于传统医学能够造福于民族,因此护佑了中华民族的繁衍昌盛,对世界医药学的发展也产生了重大影响。  
  与会专家认为,辨病是西医之所长,辨证是中医之所长,中西医药各取所长,优势互补是未来医药学的发展方向。陈竺院士强调,实际上中医的基本概念与现代生命科学有很多相似之处:如中医药所强调的“整体平衡”与系统生物学有着异曲同工之处;中医强调的人与自然的和谐即“天人合一”,与现代医学的环境基因组学十分相似;中医针对个体特征进行的辨证论治,则能在药物遗传学中得到体现。在中药方面,中药的复方理论对医学的临床实践有着非常重要的指导作用,西方治疗学现在也越来越强调各种治疗方法的集合使用。比如治疗艾滋病的“鸡尾酒疗法”,在很大程度上受到中药复方的启示。虽然这个复方中的每一个单药都不可能起到控制艾滋病的作用,但在联合用药时就会产生协同作用,因此中医药的内涵、优势和精华值得我们不断地挖掘和传承。  
  为中西医药汇聚提供重要平台  
  陈凯先院士说,系统生物学使生命科学由描述式的科学转变为定量和预测的科学,已在预测医学、预防医学和个性化医学中得到应用,如用代谢组学的生物指纹预测冠心病患者的危险程度和进行肿瘤诊治过程的监控等。表型组学的细胞芯片和代谢组学的生物指纹,将广泛用于新药的发现和开发,使新药的发现过程由高通量逐步发展为高内涵,以降低居高不下的新药研发投入。为此,世界十大制药企业中的六家组成了以系统生物学技术为基础的新药研发系统的联合体,以改进新药研发的投入产出。  
  陈凯先院士认为,近年来系统生物学以及复杂性科学的蓬勃发展,为研究现代医学模式和中医药学提供了可能的新思路。从整体论出发,以复杂系统等研究方法为手段,探索解决中医药学发展中的复杂问题;同时,从中医药学研究的实践以及疾病的复杂现象和复杂性特点出发,提出复杂系统研究的创新思维和研究方法,对于推进中医药学理论研究与的发展具有深远意义。  
  刘德培院士指出,在缺乏精确模型的条件下,多数中药新药采用天然药物研发的模式,导致分离纯化过程中中药的活性成分逐渐分散。目前仍缺乏中医药理论的明确模型,包括与阴阳、五行、藏象、经络、气血津液等学说相应的理论模型以及所对应的数学模型,缺乏对模型中各参量进行测定的技术方法,这直接导致中药疗效难以被客观评价,难以开发新药。而将系统生物学“宏微并举”的成果渗透到中西医药理论系统中去,结合疾病的基因分子网络,作出正确的临床诊治,将给中西医药科学的发展带来广阔空间。陈竺院士也谈到,系统生物医学为中西两大医学的汇聚创造了前所未有的机遇和平台,整合中西医药的优势是促进中医药现代化的良好途径。  
  链接  
  系统生物学:21世纪的生物学  
  20世纪生物学经历了由宏观到微观的发展过程,由形态、表型的描述逐步分解、细化到生物体的各种分子及其功能的研究。1953年沃森和克里克提出的DNA双螺旋模型是生物学进入分子生物学时代的标志;20世纪70年代出现的基因工程技术极大地加速和扩展了分子生物学的发展;1990年启动的人类基因组计划开始了对生物全面、系统研究的探索,该计划和随后发展的各种组学技术把生物学带入了系统科学的时代。  
  系统生物学是在细胞、组织、器官和生物体整体水平研究结构和功能各异的各种分子及其相互作用,并通过计算生物学来定量描述和预测生物功能、表型和行为。系统生物学将在基因组序列的基础上完成由生命密码到生命过程的研究,这是一个逐步整合的过程,由生物体内各种分子的鉴别及其相互作用的研究到途径、网络、模块的研究,最终完成整个生命活动的路线图。这个过程可能需要一个世纪或更长的时间,因此常把系统生物学称为21世纪的生物学。  
  系统生物学的主要技术平台为基因组学、转录组学、蛋白质组学、代谢组学、相互作用组学和表型组学等。基因组学、转录组学、蛋白质组学、代谢组学分别在DNA、mR鄄NA、蛋白质和代谢产物水平检测和鉴别各种分子并研究其功能。相互作用组学系统研究各种分子间的相互作用,发现和鉴别分子机器、途径和网络,构建类似集成电路的生物学模块,并在研究模块相互作用的基础上绘制生物体的相互作用图谱。表型组学是生物体基因型和表型的桥梁,目前还仅在细胞水平开展表型组学研究。
关键词:系统
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