生命科学和现代医学研究理念PPT
- 1. 生命科学和 现代医学研究理念XX中医药大学 中西医结合学院妇科教研室
- 2. 主 要 内 容 1 . 生命科学向何处去 2 .研究理念上的革命
- 3. 1 .生命科学向何处去
- 4. 1、 生命科学向何处去 1.1 生命科学的发展及问题 1.2 医学科学的发展及问题 1.3 分子生物学的科学属性 1.4 生命科学呼唤再次革命
- 5. 1.1生命科学的发展及问题 1.1.1 生命科学的研究内容和目标 (1)研究内容 生命现象的本质， 生命活动的规律， 及其与环境的关系。 (2)最终目标 应用物理、化学原理 解释生命现象。
- 6. 1.1生命科学的发展及问题 1.1.2 生命科学迅猛发展 分子生物学 组学研究飞速发展 基因组学/蛋白组学/RNA组学 分子认识突飞猛进 DNA,RNA,蛋白质,糖,脂肪… 结构,功能,特性,机制,生成… 生命科学 现代科学中心,统领半壁江山
- 7. 1.1生命科学的发展及问题1.1.3 问题 : 生命科学向何处去 生命本质远未掌握 系统特性尚在探索 整体行为不甚了了 生命奥秘仍属不明 为什么? 生命科学向何处去?
- 8. 1. 2 医学科学的发展及问题1.2.1 医学科学的研究内容和目标 (1)研究内容 生命/疾病过程/规律， 遗传/环境/机能关系， 身心保健 / 疾病防控， 调节/优化生育/人口。 (2)最终目标 身心健全、无病无弱、 社会适应、环境和谐。
- 9. 1. 2 医学科学的发展及问题1.2.2 医学科学迅猛发展 人体 / 疾病认识空前发展 分子医学开辟医学新时代 渗透到医学各个领域 高新技术引领医学新革命 生物技术/生物医学工程/移植 众多新老学科的交汇中心 众多高新技术的用武之地 新学科生长点新技术突破口
- 10. 1. 2 医学科学的发展及问题1.2.3 问题：医学科学向何处去 人口数质结构问题严重 病人疾病/人群健康倒置 生态环境破坏后果难料 身心疾病负担不断加重 生命/疾病规律所知有限 细胞分子网络作用不明 医疗费用上涨不堪重负 健康透支后果不堪设想
- 11. 事实要素 ① 10+亿人口无可靠社会医疗保障 ②城乡人口30%以上该就诊未就诊 ③城乡人口60%-76%该住院未住院 ④全球60%-90%卫生经费政府负担 ⑤中国只有15%卫生经费政府负担 ⑥两亿农民工无基本医疗保健服务
- 12. 主要政策措施 (1) 以政府为主导实现全民性基本医疗 (2) 政府卫生投入比例达到改革前水平 (3)政府补贴为主合作医疗和保险制度 (4) 医院医药分家，提高技术服务价值 (5) 减少药品流通中间牟利环节以控价 (6) 对弱势人群实行特殊医疗补助政策
- 13. 1.3 分子生物学和医学的科学属性 1.3.1 理念和方法 研究理念: 基于线性思维 研究方法: 基于还原分析 科学属性: 仍属简单科学
- 14. 1.3 分子生物学和医学的科学属性1.3.2 生命系统特性 多层次/时空性/非线性/网络性/ 整体性/稳定性/节律性/开放性/ 适应性/ 历时性/演化性/反应性/ 遗传性/变异性/选择性/弦动性/ 自组织/自调节/自适应/自修复 系统特性和行为不在其各个成分 复杂系统
- 15. 1.3 分子生物学和医学的科学属性1.3.3 结论 基于还原分析线性思维 简单科学难以揭示： 对于多层次复杂性系统 系统特性 整体行为 环境关系 立体活动规律
- 16. 1.4 生命科学和医学呼唤再次革命生命科学和医学的出路: 新思维新方法： 综合,整合,组合,系统,整体,立体, 动态,复杂,演化,模拟,计算,网络, 统一,全方位,非线性,人文化…
- 17. 2 研究理念上的革命
- 18. 2.研究理念上的革命 2.1 系统科学观念形成 2.2 研究思路趋向综合 2.3 传统理论受到挑战 2.4 几大主流观念产生 2.5 突破几大科学界限 2.6 某些发展规律新探
- 19. 2.1 系统科学观念形成 (1)世界构成: 三大基本要素: 物质/能量/信息 (2)科学研究: 三大要素本质特征及运动规律 (机械/物理/化学/生物/社会运动) (3)基本理念: 认识对象是统一整体 所有科学是连续链条
- 20. 2.1 系统科学观念形成 (4) 传统科学观念: 分隔式二元科学观念： 以物质和能量为中心 自然、社会与思维分离 (5) 最新科学观念: 整体性系统科学观念： 以物质、能量和信息为中心 以科学和人文相结合为标志
- 21. 2.1 系统科学观念形成 (5) 科学发展进入新阶段 统一认识对象 统一各门科学 加强系统综合 理解整体特性 宏观微观结合 科学人文结合 认识复杂系统 解决复杂问题
- 22. 2.2 研究思路趋向综合(1)分析与综合相结合/部分与整体相结合 (2)微观与宏观相结合/生命与环境相结合 (3)理论与技术相结合/研究与开发相结合 (4)结构与功能相结合/功能与机制相结合 (5)生命与数学相结合/生命与信息相结合 (6)遗传/发育与进化相结合 (7)遗传/环境与机能相结合 (8)向着系统科学/复杂科学/立体研究发展
- 23. 2.3 研究内容趋向统一(1) 物理场论的统一(电/磁/强/弱/引力统一) (2)遗传/发育/进化的统一 (3)自然/社会/智能的统一 (4)发育/生长/衰亡的统一 (5)遗传/环境/机能的统一 (6)要素/系统/整体的统一 (7)代谢/神经/免疫/内分泌的统一 (8)生物和非生物的统一 (9)精神与物质的统一 (10)分子一级/二级/三级结构功能统一
- 24. 2.4 传统理论受到挑战 2.4.1 挑战生命起源和演化 挑战达尔文渐进式进化论 (1) 生物种群大灭绝大复苏 (2) 中国澄江生物多样性化石 各种生命形式大爆炸产生 (3) 进化机制的多样性 基因爆炸式突变/重复(原位/衔 接) /重组/转移(易位)/交换等。 (4) 古核生物和极端生物 (5) 人工组装生命
- 25. 地球物种大灭绝 《科学》20050314： 1 基本研究事实情况 分析以往 5 亿年数千种水生生物化石 周期性循环爆发多次生命大灭绝活动 2 地球物种灭绝规律 平均每隔 6200 (5900~6500) 万年一次 每次物种灭绝都将地球生物推向绝境 上次在 6500万年前，现随时可能发生
- 26. 第六次生物大灭绝已经开始 2005年第四次国际寒武纪大会多国古生物学家表示：因全球变暖、人口急胀和自然环境恶化，地球生物正在经历有史以来第六次大灭绝。他们认为目前物种消失惊似地球历史上的生物灭绝事件，所不同者，人类在这次生物灭绝事件中充当了“总导演”的角色。国际自然资源保护联合会《2004年全球物种调查》报告显示:全球有超过15000种物种濒临灭绝，灭绝速度超过了以往任何时候。
- 27. 地球物种大灭绝《科学》20050314： 3 地球物种灭绝原因: 推测 (1) 太阳“同伴”每隔6200年接近太阳，出迎撞 日彗星，彗星轨道偏转，撞向地球； (2) 太阳系星际气云适时引发地球气候骤变， 导致生物不能适应环境而纷纷灭绝； (3) 地球内部物理循环决定地内物理结构每 6200 万年“骚动”一次，火山喷发，灰气 遮天蔽日，温度剧降，生物冻死。
- 28. 澄江生命爆发式起源/进化 (1) 1984中科南京地生所陈钧远发现: 中国澄江寒武纪早期动物化石群 40多个门类80多种动物栩栩如生 处于不同进化阶段不同复杂程度 各地质年代化石无进化踪迹可考 (2) 20世纪90年代中美德英澳共研确认: 寒武纪早期发生了生命“大爆炸” 引发生物单样性到多样性大飞跃 奠定现代生命存在形式基本框架
- 29. 澄江生命爆发式起源/进化 (3)可以得出的主要结论: ①生命起源可能是多源性多发性 ②各种生命形式可同时爆炸产生 ③生物可以跳跃性或爆发式进化 ④现代生命源于寒武纪“大爆炸”
- 30. 2.4 传统理论受到挑战 2.4.2 挑战人类生殖理论 (1) 混合遗传婴儿(卵质移植) (2) 婴儿筛选设计(抗癌婴儿) (3) 体细胞核移植克隆人胚胎 (4) 单亲(单性)无性生殖技术 (5) 芯片孕胚(多胚程序共培) (6) 掌握生育调控基因钥匙 (7) 异种克隆人类胚胎(人兔) (8) 卵细胞刺激法克隆人胚胎
- 31. 2.4 传统理论受到挑战 2.4.3 挑战两界生物理论 传统：两界生物： 原核生物 真核生物 现在：三界生物： 原核生物 古核生物 真核生物 古核生物：高温/高压/缺氧/无光 挑战已知生物代谢机制/生命原理
- 32. 2.4 传统理论受到挑战 2.4.4 挑战生命机理 古核生物/极端生物： 缺氧/无氧：依赖甲烷，无氧化能 无光/无光合作用产能，靠化学能 高温/超高温：400+oC~1000+oC 高压/超高压：300+大气压以上 超强磁场：对撞机/加速器细菌 超强辐射：对撞机生物/宇宙生物
- 33. 2.4 传统理论受到挑战 2.4.5 其他挑战 (1)挑战中心法则 RNA病毒， RNA催化作用， 蛋白质折叠病(元病毒)，RNAi (2)挑战编码规则 新发现两种氨基酸： 硒胱氨酸(1986) 吡咯赖氨酸(2002)。
- 34. 2.5 几大主流观念兴起 2.5.1 系统观念(1) (1) 基本概念 若干互联互作要素组成之系统 具有一定结构功能之有机整体 (2) 基本特性 整体性、层次性、稳定性、 适应性、历时性
- 35. 2.5 几大主流观念兴起 2.5.1 系统观念(2) (3) 核心思想： 整体大于部分之和 系统特性和规律不在成分 成分特性和功能不在自身 成分叠加不反映系统行为 了解全部基因和全部蛋白 无法解释生命本质和规律 成分小变可导致系统巨变 病毒微变可致千万人丧生 (结构/运行原理/动力/控制/设计/模拟)
- 36. 2.5 几大主流观念兴起 2.5.1 系统观念(3) (4)最终目的： 用系统性整体性研究手段揭示： 生命本质、活动规律、环境关系 (5)引发生命科学革命： 分子 系统 线性 非线性 二维 立体化网络 还原 综合整合组合 实证 计算与模拟
- 37. 2.4 几大主流观念兴起2.4.2 复杂观念 多层次交叉联系 相应的时空尺度 非线性网络作用：群体振荡，交会与发散 特定演化模式/秩序/节律 简单与复杂互寓：蝴蝶效应，统一与差异 精神与物质互作 自组织-适应-调节-修正：适应造就复杂 全向时空开放性：以新性质/新功能适应 复杂性没有穷尽：基因-蛋白-代谢-神经组 系统、整体、动态、复杂、演化
- 38. 2.4 几大主流观念兴起 2.4.3 最新医学模式 1 原来模式 (1)名称: 社会-心理-生物医学 (2)缺陷: 理论: 忽视环境的根本条件作用 遗传-环境-机能决定生老病死 实践: 忽视环境与技术因素作用 2 最新模式 (1)名称: 生物-环境-社会-心理-工程医学 (2)意义: 全方位/多视角/多层次/整体化
- 39. 2.4 几大主流观念兴起 2.4.4 统一观念 生态系统是一个统一的整体 自然/社会/思维统一 遗传/环境/机能统一 遗传/发育/进化统一 生物/社会/智能统一 精神与物质的统一 生物与非生物的统一
- 40. 2.4 几大主流观念兴起 2.4.5 生命伦理观念(1) 生命科学的发展深刻影响到 人生观、价值观以及伦理观 (1) 生态伦理 生态环境是所有物种生存条件 人类生态活动有关利害涉及到: 他人/全人类/后代/其他物种 核心内容 人类生态活动的科学指导原则 保护生态平衡及其生物多样性 保护自然资源及合理分配利用
- 41. 2.4 几大主流观念兴起 2.4.5 生命伦理观念 (2)医学伦理: 医患关系, 病人权益, 人体实验, 自 杀抢救, 安乐死,生存价值, 人工流产 和胎儿研究, 卫生保健，公正就医… (3)生物伦理: 基因伦理, 克隆伦理 (4)生殖伦理: (5)移植伦理: (6)人口伦理:
- 42. 2.4 几大主流观念兴起 2.4.6 生态观念(1) 自然生态系统为一统一整体 生态过程约束整个生命体系 所有物种相互依存作用影响 物质能量信息交换时刻不停 构成人类生存发展基础前提 不能超越凌驾其上独立其外 不能主宰征服掠夺污染破坏 人类健康有赖生态平衡健康
- 43. 2.4 几大主流观念兴起 2.4.6 生态观念(2) 人与各种物种健康互为条件 病毒宿主长期选择协同进化 一旦失衡病毒蔓延疾病横行 环境污染生态破坏灾患无穷 人类生存发展享受面临危机 长期进化中保持着动态平衡 自然/社会/人体/学术/人口生态平衡
- 44. 2.5 突破几大科学界限 (1) 生物和非生物的界限 脑电芯片代替海马 脑电芯片支配行为 (意念移动假肢/鼠标) (2) 精神和物质间的界限 意识流即物质流 记忆是有形存在 (3) 人与非人动物的界限 人兔卵细胞融合胚胎 异种之间的器官移植
- 45. 2.5突破几大科学界限 (4)人工合成生命正在取得突破 ① 按层次逐级合成组装 生物大分子大分子体系细胞 已合成生物大分子：DNA/RNA/蛋白质 已合成大分子体系：染色体 ② 从最简单的生物开始 合成核酸借壳组装 已找到最简单生物：生殖器支原菌 合成核酸，导入去核菌壳成功。
- 46. 2.6 某些发展规律新探 (1)“简单”科学上升到“复杂”科学 简单科学不能揭秘 分子生物学囿于还原和线性思维 虽为生命科学主流进展空前巨大 简单二维科学难以全揭生命奥秘 在系统水平解释整体特性和规律 复杂科学应运而生 为研究整体“涌现”等复杂性行为 “复杂”性生命科学于是应运而生： 功能基因组/蛋白质组/RNA组学、 数学/系统/整合/统一/复杂生物学等
- 47. 2.6 某些发展规律新探 (2)理论以渐变方式发展 不存在新旧范式交替式革命 以基因理论发展为例: 20C初: 最小遗传单位，线性排列 20C中: 序列/位置固定，一基因一蛋白 20C70’: 基因移动(跳跃基因，转座子)。 20C80’: 基因不连续，插有非编码序列。 21C初: 发现基因多版本，多产物 整整一世纪, 尽管一次次补充和修改， 但无一种新范式(理论)取代它。
- 48. 2.6 某些发展规律新探 (3)理论以互补方式发展 新理论不是证伪和抛弃原理论, 而是补充和丰富原理论。 不存在“范式”和 “大统一理论”。 一种理论仅解释一部分生命现象 各种理论相结合才达到完整全面 如在遗传学领域： 孟/摩理论研究非连续性性状， 数量遗传学研究连续性性状， 渐成论研究修饰性遗传现象。
- 49. 中医药研究新技术 分子烙印技术 分子烙印、分子印迹。又称模板、裁制，是指制备对特定分子（烙印分子）具有特异选择性的聚合物（MTP)的过程。 MIP被广泛应用于各种领域
- 50. 中草药有效成分的分离 北京大学的谢建春、朱丽荔、徐筱杰等以黄酮类化合物槲皮素作为模板，制备烙印聚合物，从银杏叶提取液中提取了黄酮类有效成分，并以骆驼蓬种籽中抗肿瘤活性化合物哈尔明及哈马灵的结构类似物哈尔满作为模板，用非共价键法制备了对哈尔明及哈马灵具有强亲和性的分子烙印聚合物。此分子烙印聚合物作为液相色谱固定相与大气压电离飞行时间质谱联用，直接分离鉴定了草药骆驼蓬种籽甲醇粗提物中所含的哈尔明及哈马灵两种抗肿瘤活性成分，实验结果证明了通过分子烙印亲和色谱与质谱联用方法，快速有效地对中草药活性成分分离鉴定是可能的。
- 51. 中医药研究新技术 细胞层次ADME/TOX技术 ADME/TOX技术是近年发展起来的、全新的、在细胞层次（特别是人源细胞或者证明与人的相关细胞十分接近的细胞）水平上早期进行活性与吸收、分布、代谢、清除和毒性实验的新型并行新药研究模式。 ADME/TOX对于早期阶段的药物评价方面具有十分重要的意义。可望能够做到早期淘汰、减少失败率、降低研究成本、缩短研究周期，可以用于解决“中药复杂体系中的重大科学问题”和促进基于中药及天然药物的新药创制。
- 52. 中医药研究新技术肠内菌代谢与转化法 肠内菌微生物的中药成分生物转化法是利用肠内菌微生物中特定酶将中药成分进行多种生物转化，具有单酶或多酶的高密度转化和高度立体选择性，反应条件温和，可完成一般化学方法难以实现的反应。例如萜类、甾类、生物碱类中药成分结构中的非活泼氢可通过微生物进行羟基化反应，生成新物质。肠内菌微生物的中药成分生物转化对揭示中药复方药效学物质基础具有十分重要的意义。
- 53. 中医药研究新技术模糊数学 模糊数学是针对处理自然界及人类思维中普遍存在的模糊性现象而提出和建立的。传统中医理论中存在大量模糊性概念和规律，无论是性味归经、君臣佐使、组方变化的理论探讨，还是功能主治、临床应用的具体研究，采用模糊数学方法来处理，有可能突破传统定性研究局限。
- 54. 中医药研究新技术代谢物组学 代谢物组学是以代谢物分析的整体方法来研究功能蛋白如何产生能量和处理体内物质，评价细胞和体液内源性和外源性代谢物质浓度及功能关系的新兴学科。 在中药复方活性成分筛选中，代谢物组学作为一种系统研究方法，能评价动物整体药理反应，弥补体外高通量筛选技术只能在分子和细胞水平评价化合物生物活性的缺陷。 进行中药复方代谢物组学研究，追踪复方化学成分在体内变化过程、作用强度和毒副作用，对全面阐明中药复方在体内变化规律、特点和药效学物质基础，无疑会起到积极推动作用。
- 55. 中医药研究新技术生物芯片技术 应用基因芯片、蛋白质芯片、组织芯片等高通量生物芯片技术，结合现代药理学研究方法，并与中药复方组方原理君臣佐使、药味、药性理论及药剂量相联系，全面分析构成复方诸因素之间的内在联系，将最终阐明复方中药组方的科学依据。
- 56. 科研立项范畴973计划 重大专项 自然科学基金 十二五支撑计划 国家中医药专项 国家公益类基础研究
- 57. 实验记录和实验数据管理科学研究的要求——真实的数据 科学管理的准则——完整的数据 人才培养的条件——可参考的数据 科学道德的评价——可重复的数据
- 58. 实验数据的真实性实验记录媒体的定型化 实验记录的随时与现实 实验记录错误修改原则
- 59. 实验数据的完整性实验条件的记录与描述 实验设计的制定与修改 实验材料来源的记录与证明 实验过程的全面记录 实验数据的总结分析 实验室负责人与质保人员检查记录
- 60. 实验记录的可利用与可重复性实验难点与要点的记录分析 实验过程各种问题的记录与分析 实验研究成败原因的分析
- 61. 实验记录常见不良问题记录不完整：时间、人员、设计、总结 记录不及时：补记、整理抄写 记录不科学：要点不突出 难点无记录 问题不分析 结果无记载 成败无总结 ——一篇流水账
- 62. 科技需求满足健康需求——人的需要 经济上可持续——国家的需要 技术适宜——服务的需要 继承挖掘——发展的需要
- 63. 解决问题和发挥作用研究内容 认识规律、发现新内容、总结经验、观察效果、规范技术、客观评价（量表）、转化成果 应用成果 集成、转化、推广、应用、效果 工作思路 策略：立足当前，着眼长远 方针：转观念、建体系、创机制、育队伍、升能力、见实效 重点：一手抓能力建设，一手抓项目任务
- 64. 重点工作科研能力建设：临床研究基地、研究室、实验室 疾病防治技术体系 传染病防治科研体系 临床科研一体化平台建设及推广应用 临床路径研究与制定 适宜技术筛选及推广（治疗、预防） 中医基础理论研究 中药资源普查
- 65. 谢 谢 !
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