二十一世纪的医学科学

二十一世纪的医学科学严峻的挑战空前的机遇王一飞教授（上海第二医科大学上海交通大学医学院）GDPGNHHDI

GDP

国内生产总值

GNP

国民生产总值

GNH国民幸福总值

HDI人类发展指标

HumanLife

Lifecouldbedefinedasasexuallytransmitteddiseasewith100%ofmortality.Ourgoalistoalleviatediseaseburden,postponedeathandensuregoodlifequalityintermsofphysicalandmentalhealth.从疾病主导走向以健康为主导生命科学正在酝酿一场新的革命

21世纪医生新的职责和要求健康(Health)不仅意味着疾病与嬴弱的消除，健康是体格、精神与社会的完全健全与和谐的状态.DALYDisabilityAdjustedLifeYearsDALEDisabilityAdjustedLifeExpectancyQWB

QualityofWell-Being健康人标准（1）1，精力充沛，从容不迫，胜任日常工作2，处世乐观，勇于进取，乐于奉献，心胸豁达3，善于休息，睡眠充足4，应变能力强，能根据环境变化进行调整5，能抵抗一般的感冒和传染病健康人标准（2）

6，体重适中，身材匀称，动作协调

7，耳聪目明，反应敏捷

8，口腔清洁，无龋齿与牙龈炎

9，头发有光泽，无头屑10，肌肉丰满，皮肤有弹性健康的指标（1）人口学：人口增长率，年龄与性

别构成，城市化程度；（2）健康状况：死亡率包括孕产妇及

婴幼儿死亡率，发病率，疾病谱，

致残率；（3）卫生服务：免疫接种，新生儿及

妇幼保健，供水及公共卫生设施；人类健康十大威胁全球年死亡人数5600万，40%与十大威胁相关

●体重不足

●

肥胖

●

胆固醇↑

●

缺铁

●

吸烟

●

酗酒

●

高血压

●

不安全性交

●

不洁饮水

●

室内烟尘

严峻的挑战●

减轻全球的双重疾病负担

(DoubleDiseaseBurdens)●

人口增长与人口素质/保护资源与

治理环境，社会的可持续性发展●

适宜卫生技术/公平服务，真正实

现“人人享有卫生保健”（HFA）全球疾病走向

由行为/生活方式引起的疾病成为主要杀手

由传统的肺炎，腹泻与围产期疾病发展为心脏病，抑郁症及交通事故

精神疾病成倍增加DiseaseBurden

as%oftotalDALY19982020

●Pneumonia6.03.1●Perinatalconditions5.82.5

●Diarrhoealdiseases5.32.7

●HIV/AIDS5.12.6

●Unipolarmajordepression4.25.7

●Heartdisease3.85.9

●Cerebrovasculardisease3.04.4

●Malaria2.81.1●Roadtrafficaccidents2.85.1●Tuberculosis2.03.1中国人的一天●

2.5万对新人结婚●5.2万婴儿出生，每30秒1个出生缺陷儿●2.2万死亡，1.3万死于非传染病●

增加3,000个糖尿病●2,000人死于与吸烟有关的疾病●2人死于煤矿爆炸，6人死于火灾，数百人死于交通事故●192HIV感染，265自杀●

一亿人流动中国人的疾病负担：传染病●乙肝感染流行率>10%●

结核500万，占全球1/4，年死亡15万●

STDs每年↑20-30%HIV已>100万，2010年达1000万

70年代，法定传染病700/10万人/年

2010年法定传染病188.62/10万人/年新传染病的挑战●

1973-1995，新传染病32种（WHO,1996）●

出现原因

——从未知到已知：幽门螺旋菌

——从无毒到有毒：0157大肠杆菌

——从动物到人类：Ebola/HIV中国人的疾病负担：心脑血管病●发病率及死亡率>世界平均水平，每13秒有1人死亡●

15-74岁，15%的人血压↑●

20岁以上有2.4亿超重，肥胖>3000万中国人的疾病负担：肿瘤●全球年死亡800万，2020年达2000万●

中国患病及病死率>全球平均水平

每年新增250万城市年死亡136/10万农村年死亡105/10万

肿瘤谱变化中国人的疾病负担：抽烟●全球年死亡490万（中国200万）

2025年2000万

21世纪10亿人死亡●中国：

>15岁男性抽烟>60%

烟草消费>全球30%50年间肺癌↑112%

吸烟致损280亿（税240亿）中国人的疾病负担：精神/心理健康●人类已从躯体疾病时代进入精神疾病时代（1997年世界精神病协会）

真正身心健康的人<5%

目前全球有3亿精神病，1.2亿情感障碍抑郁症每年以113%速度递增●

中国目前：

10-15%心理障碍

13.47%精神障碍

30万人自杀，200万未遂/年

抑郁+双向+精分+酒精依赖占DALY首位

中国人的疾病负担：出生缺陷(BD)●

BD重要性：每30秒1个，每年80-100万

●BD成为婴儿死亡，儿童/成人残疾的主要原因之一

●

1999年中国城市，每3名婴儿死亡，有1名由于BD●

800万14岁以下残疾儿童及1000多万智残中，先天性致残，致愚50%以上

人口与安全●

人口极限为16亿●

出生质量低●

老龄化，4000万寡妇●

性别比，3000–4000万单身男性●

STDs/HIV/AIDS蔓延●

一亿以上人口流动健康与长寿15%遗传素质10%社会环境

8%医疗条件

7%自然环境60%生活方式

四大基石合理膳食适量运动戒烟限酒心理平衡

----1992年维多利亚宣言健康与医学

上移，下移与前移主导：核心：基础：关键：支柱：疾病病人医院诊治医学界

健康人群社区预防与健康促进全社会东西文化差异：医学东方健康主导外因/内因扶正祛邪阴阳平衡辨证论治系统思维西方疾病主导原因/结果祛除病因针对靶点诊治规范实证哲学GlobalHealthAgenda(2006-2020)

WHO

HealthOutcome

HealthDeterminant

HealthTechnology

HealthSystem(HealthService,HealthFundraisingandManagement)HEALTHRESEARCH“thegenerationofnewknowledgeusingthescientificmethodtoidentifyanddealwithhealthproblems.”CommissiononHealthResearchforDevelopmentGeneva,Switzerland,1990INTERVENTION

●

Anyhealthaction----anypromotive,preventive,curativeorrehabilitativeactivity,wheretheprimaryinterestistoimprovehealth.

●

19世纪三大发现：

细胞、进化、能量守恒

●

20世纪三大发现：

量子力学、相对论、DNA结构

●

21世纪三大前沿：

信息、材料、生命科学生命科学走向前沿●

在分子水平上学科整合，分子医学崛起●向系统生物学与整合生物学发展●

学科之间，科学与技术之间，自然科学与人文科学之间交叉重组，共振共鸣●

科研成果迅速转化为社会与经济效益“BIO-X”

朱棣文（诺贝尔奖得主）生命科学和非生命科学交叉，将基础，应用，与临床科学中的边缘研究结合在一起，进行从分子到机体各个层次的综合研究。“物理学能否孕育另一次生物学革命？”

NATURE，1999“BIO-X”实例●生物芯片技术：

微量，快速，灵敏，特异，高通量，自动化，用于感染，遗传疾病以及肿瘤的早期诊断，研究基因功能，指导用药●

基于同步辐射的结构生物学：

基于结构的药物设计●

单分子测量和纳米技术：AFM（原子力显微术）

了解生命组装规律，设计特定分子

人类基因组规划(HGP）

50余种细菌寄生虫基因顺序

Genomics

Transcriptomics

Proteomics

Metabolomics

Bioinformatics

分子医学（MolecularMedicine)

分子医学的任务在分子水平上

1、阐明人体结构功能与发育

2、观察人体与病原体以及人体与环境的关系

3、探索疾病的机理与主要的病变

4、研制预测诊断预防与治疗的方法人类所有疾病（2,035类，18,000余种）都与基因直接或者间接有关●

单基因病：多指，白化病，早老症●

多基因病：

高血压，冠心病，肿瘤，糖尿病，哮喘，骨质疏松症；●

获得性基因病：病原微生物基因入侵宿主基因分子医学的应用前景（１）1、基因诊断，产前诊断2、疾病特异性指标用于诊断，判断预

后及观察疗效3、疾病易感性预测4、药物敏感性预测5、基因治疗6、干细胞治疗分子医学的应用前景（２）

７、辅助生殖技术

８、药物研制开发

９、疫苗研制开发

10、分子流行病学基因型/表型关系

11、病原生物及媒介控制

12、环境治理改善全球健康的十大技术1，针对传染病的分子诊断技术2，基因工程重组疫苗3，药物/疫苗的输送技术4，利用微生物/植物检测/清除污染的环保技术5，病原体基因组测序技术6，使妇女防御STDs的新技术7，识别药物靶标的生物信息技术8，营养价值高的转基因作物技术9，低成本的激素、干扰素等治疗性蛋白的转基因技术10，新药研制/开发的组合化学技术DRUGDEVELOPMENTROUTINEPROCEDUREEpidemiologicalInvestigationBasicBiomedicalResearchDrugDevelopmentTechnologyTransfer&IntroductionDrugRegistrationandPatentPost-marketSurveillanceCapturingtheUnexpectedBenefitsofMedicalResearchASPIRIN----themostwidelyusedanalgesicdrug50yearstorecogniseitscardiovascularbenefits40moreyearswidelyusedforcardiovascularindicationsHowbestcouldthisprocessbeexpedited?CapturingtheUnexpectedBenefitsofMedicalResearchTHALIDOMIDE----asedativedrugbannedinearly1960sduetodevastating12,000birthdefects

Unexpectedtherapeuticeffectsofantiinflammatory,

immunosuppressiveandantiangiogenic,usedforpainfululcers,rheumatoidarthritisandtumorHowbestcouldthesecondaryuseofabanneddrugbeidentified?CapturingtheUnexpectedBenefitsofMedicalResearchSILDENAFIL(VIAGRA)----originallytestedforcoronarydisease,‘sideeffect’erectilefunctionimprovement,usedforimpotenceHowbestcouldtheunanticipatedbenefitsofatesteddrugberecognised?逆向药理学

从作用靶标到新的化合物

•

分子药物筛选模型

•

基因敲除与转基因技术

•

计算机辅助药物设计

Ligand-basedReceptor-basedMechanism-based

HumanGenomeSequence/Function●

FROMAGENTTOTARGET

fromanempiricallydiscoveredagenttoidentifyatargetproteintime-consumingandfrustrating●

FROMTARGETTOAGENTtoidentifytargetproteinfirstthentoproceed

fromtargettoagentmoststraightforwardstrategySEQUENCESIMILARITY&DIFFERENCEHOMOLOGYbetweenpathogen’senzymeandhumanenzymeDrugTargetSEQUENCESIMILARITYbetweenseveralmicrobialgenomesBroadSpectrumAntibioticsSEQUENCEDISFFERENCEwithinapathogenicspeciesDrugResistanceNewTargetsforResistantStrains预测与展望1、更多高效药物

T-20阻止HIV进入细胞2、更加针对性的治疗3、大大减少药物的不良反应

Pharmacogenomics

Toxicogenomics分子医学面临的挑战1、警惕分子/基因决定论2、如何达到Appropriate

Acceptable

Accessible

Available

Affordable3、分子医学的

ELSIs

Ethical,Legal,SocialImpacts后基因组时代的走向●从测序到修饰（甲基化）●从结构到功能●从单基因谱到多基因谱●从单因素到多因素相关●从进化发育到药物开发●从基因组学到基因与环境FromMoleculetoWhat?

●Anatomy

●Histology

●CellBiology

●MolecularBiology

●Nanobiology

●QuantumBiology

●?????????

系统生物学

系统，信息，控制

在微观水平上识别生命系统中的有关成份及其相关作用的动力学

●

系统的分割

●

组份的相关

●

系统的扰动

●

系统新质的确定

●

从结构，信息流，到层次学派系统生物学的基础是信息●研究基因组信息以及这些信息逐步流动和表达成生物系统特性的过程是系统生物学的根本任务。●测定和分析基因组信息，同时也要测定蛋白质组、代谢组、生理组的信息是系统生物学研究最重要的基础。系统生物学的灵魂是整合●全面研究和把握系统的特性把所有的生物分子整合在一起研究把所有各个层次的生物系统也就是从分子到细胞到个体到群落整合在一起研究把所有的研究手段，生物学的、工程学的、数学的、物理学的和计算机科学的手段整合在一起研究系统生物学的钥匙是扰动●有系统、有步骤地对一个生物系统内的组成模块进行添加或者去除（通过基因敲进和敲出），然后全面观察生物系统的特性发生的变化，从而对系统结构与功能的关系得到准确的理解。●另一种方法是把生物系统处在不同的环境条件下（例如用药物调节特定模块的数量变化），全面观察系统特性的变化。系统生物学的归宿是预测●系统生物学的研究最终是要实现对生命现象的本质规律的认识和应用从生物分子的行为出发模拟生物系统的行为预测基因改变或环境改变后生物系统的变化遗传特性变化环境条件变化设计新的生物系统或调控生物系统的行为改写基因组－基因组工程发现新药物－调控代谢网络整合生物学●微观与宏观相结合●个体到群体的结合●人体与生物圈，环境，气候，宇宙

★

Neuro-Science★DevelopmentalScience★EnvironmentalBiologicalScience★

HealthGeographicalInformationSystemfrom

Experience-based,Evidence-basedDiscoveryMedicine

to

IntentionalMedicine●PersonalizedMedicine●

PredictiveMedicine●

PreventiveMedicine●

PromotionofHealthThree“Is”

●

Innovation●

Inter-discipline●

IntegrationKeepingourstrengthsanduniquefeaturesduringtransitionandtransformationofmedicalandlifescience.SurgeryDevelopment●ResectionStage●ReconstitutionStage●ReplacementStage●RegenerativeStage面向21世纪

我国的医学教育改革迫在眉睫势在必行现状

多种学制并存，目标定位不清

专业学位与行医资格概念混淆

教学理念/框架/内容/模式因循守旧

盲目扩招/升格/新建/合并

缺少国家级宏观规划/调控/评估机制

联系渠道不畅：卫生部，医护人员，社会公众，国际医学教育界传统教育模式的主要弊病培养目标：

传统生物医学与治疗型模式课程设置：

医前，基础，临床绝然分开教学方法：

课堂为基础，教师为中心21世纪医生必须具备的品格与能力（1）1，为病人/家庭/社区提供优质健康服务，表现出同情与尊重2，能在多学科构成的工作组中与大家合作共事，将救死扶伤、疾病防治和健康促进三者有机结合3，为病人/家庭/公众进行健康教育与咨询，包括常见病防治，影响健康危险因素和健康生活方式21世纪医生必须预备的品格及能力（2）4，在复杂多变的形势下（疾病谱、卫生技术、服务方式）始终保持崇高的职业道德及伦理原则5，在卫生服务开支剧增与相应政策改变时，始终坚持人道主义精神，职业操守与伦理原则6，在科学与医学艺术之间取得平衡医疗保健一体化服务体系

IntegratedDeliverySystems●

向特定人群提供协调的、连续的、综合性的医疗保健服务，包括基本医疗、急救、急性病、家庭保健、健康咨询、康复及临终关怀等领域。●

IDSs反映了健康理念和医疗保健机构与服务方式发生根本变化二十一世纪医生的职能CareProvider

DecisionMaker

HealthEducator

CommunityLeader

ServiceManager

医学教育与继续教育必须改革英国前首相丘吉尔

大学不仅要传授知识，大学应当传授智慧。大学不应满足于培训技术，大学应致力于锻造人格。

IQEQMQ•

厌恶型：厌烦，反感，抵触•

被动型：消极，被动，麻木•

机械型：努力，刻苦，死板•进取型：积极，主动，自信•自主型：坚韧，自主，激情

EQ情商

Enjoy快乐

Excellence杰出多元智能理论

语言

数理逻辑

音乐

空间

肢体运动

人际关系

自省

自然观察开发大脑•左半球：逻辑、推理、语言、阅读•右半球：形状、想象、感情、艺术成功智力学业智力：惰性智力，可预测成绩，与现实能力不太相关。成功智力：有效智力，包括分析、创造与实践智商智能智力智慧高等教育的共通原则

●Learnhowtoknow●Learntodo●Learntobe●

Learntoworkwithothers●

Life-longlearning●Letthemhavetimetodoit

德育•人生观，价值观，理想与成功•爱国主义，民族自豪感•职业道德，人道主义精神•生命伦理，人文关怀，感恩•法制，法律与规范•素质，修养，品格高等医学教育培养目标

Knowledge自然科学，人文科学，生命科学

Ability

自学能力，发现与解决问题能力，人际交流能力

Quality

创新意识，竞争与合作，了解国情，面向世界全球医学教育基本要素

伦理，道德，人道主义精神

科学基础

临床技巧

人口，环境与卫生服务

人际交流

信息处理

逻辑思维与科学研究医学职业道德、行为与伦理●

道德、伦理与法律●对病人、家庭与社会的责任●尊重病人隐私及知识产权的分享●个人素质、品格与行为规范医学科学基础●

正常人体结构/功能/适应性的完整概念●

疾病状态的结构/功能/行为/心理异常●

影响健康的各种决定因素（社会/环境）●

个体生长发育全过程的健康需求●

流行病学、卫生经济学及卫生管理●

疾病的诊断/治疗/预防/预测/监测/干预的原则临床技能●病史书写/保存/使用能力●体格与精神状态的检查●诊断技术的选用与结果判断●根据循证医学的原则选择治疗方案●疾病预防与健康促进●对健康问题进行体格/心理/行为/社会/环境/文化的综合分析能力人口健康与卫生体制●从人群角度了解生命周期/遗传