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（52）韩启德：现代医学的回顾与展望 现代医学的回顾与展望 ——韩启德教授在中国科协2003年学术年会上的讲演（节选） 韩启德 http://www.people.com.cn/GB/guandian/1035/2154304.html 20世纪医学为什么会有那么大的发展？是因为现代科学的发展。在20世纪的前夕，1895年伦琴发现了X射线，1896年贝舍尔发现了天然放射性元素；1897年汤姆生发现了电子。这些发现不久就在医学诊断和治疗方面显示出强大的生命力。 ——韩启德 我今天讲的题目是《现代医学的回顾与展望》。 20世纪医学发展历史 20世纪对医学来讲是一个非常的历史时期，可以毫不夸张地讲，今天医院里所有的诊断、治疗的方法都是20世纪发明的。那么20世纪以前是什么样的呢？20世纪之前尽管已经有了病理学说，也发现了许多细菌，但这些理论还没有运用到实践中来。那时生了病怎么办？当时流行的治疗方法就是“放血”。或者饥饿，或者通便的方法。最先进的大概是吃点药，什么药呢？草药。所以，不光是中国人吃草药，外国人也吃草药。可以这么讲，只是到了20世纪，医学才发生了根本的变化。 20世纪医学为什么会有那么大的发展？是因为现代科学的发展。在20世纪的前夕，1895年伦琴发现了X射线，1896年贝舍尔发现了天然放射性元素；1897年汤姆生发现了电子。这些发现不久就在医学诊断和治疗方面显示出强大的生命力。此外，如果没有爱因斯坦相对论的提出，波尔量子理论的建立，计算机科学和生物学的发展，也不可能有如此发达的医疗技术，不可能有后来的DNA双螺旋结构的发现以及今天的人类基因组计划。 1.病原体的发现 20世纪医学上的第一个成就就是“病原体”的发现。19世纪已经发现了细菌。但是除了细菌以外，其他的病原体，比如说，黄热病、疟疾、血吸虫、丝虫病、黑热病、梅毒等疾病的病原体都是在20世纪才发现的。后来又发现了更小的病原体——病毒。一直到1997年，美国科学家托斯森还因发现“朊病毒”而获得诺贝尔奖。病原体的发现对医学的发展是非常重要的，因为人们知道了就是那些细菌或者病毒引起疾病，想办法把它们杀死，病就好了。接下来就是寻找能杀死这些病原体的药物。 2.化学药物的研制 化学药物是在20世纪才发展起来的。最早的化学药品是由德国科学家埃利希发明的，那就是606，可以用来治疗梅毒，这在当时是很伟大的，因为梅毒当时无法治愈。20世纪初期发现化学药品，大多是在德国，因为德国这个时候化学非常发达。接着就是杜马克，这也是一位德国科学家。他的第一例临床试验是在他的女儿身上进行的。他的女儿由于针刺引起链球菌感染，百浪息多使她神奇地得到康复。后来巴黎巴斯德研究所的医学家发现百浪息多对链球菌的作用是通过其分子中的苯磺酰胺部分发挥作用的，从而发明了磺胺类药物。青霉素的发现是一个更为广泛传颂的故事。弗来明是英国伦敦圣玛丽医院的细菌学家，他在1928年发现了青霉素，但他没有方法把它提纯。直到20世纪30年代，一位英国科学家和一位澳大利亚科学家做了大量的工作，最后他们终于把青霉素提纯成晶体。到了1943年，青霉素正式用于临床。那时候正值第二次世界大战，青霉素的应用挽救了成千上万人的生命。后来科学家又从土壤微生物中发现了链霉素，这是很了不得的事件，因为当时肺结核病非常普遍，而且没办法治疗，被称为“白色瘟疫”。由于链霉素治疗肺结核十分有效，它的发现者在1952年获得了诺贝尔奖。除了抗生素以外还有维生素的发现。人们在实验中发现给老鼠非常充足的糖、脂肪、蛋白质和矿物质，把当时认为重要的物质都给它，但老鼠还是活不了。后来发现，还必须要有一些东西来维护它们的生命。因此叫做维生素。先是维生素B1的发现，缺少维生素B1，人就会得脚气病。这种脚气病不是我们平常说“脚气”，即脚癣，而是心脏的病变。后来又陆续发现了维生素C、D、A、K等，这些维生素对维持人类的健康都有很大作用。 3.激素的发现 激素首先是在肠道里被发现的。肠道有一种物质能够引起胰液的分泌，使胰腺细胞活跃起来，所以叫激素。后来又发现了很多激素，比较重要的是胰岛素的发现。1921年，加拿大的一个叫班丁的年轻医生对糖尿病发生了兴趣。当时人们已认识到糖尿病的发生与胰腺中的激素有关，但口服动物胰腺提取物治疗糖尿病却不奏效。班丁认为原因可能是胃中的胰蛋白酶破坏了其中的有效成分，因此提出通过注射的方法使胰腺的提取物进入病人的血液。他先切掉狗的胰腺使狗出现糖尿病，再把胰腺的提取物给狗注射，狗又恢复了健康，从而证明胰腺的提取物的确有降低血糖和尿糖的作用。1922年，班丁把从狗的胰腺提取出来的化合物给一个得了糖尿病的小男孩注射，那个小男孩当时已经是皮包骨头，很快就要死了，结果，注射了这种化合物以后，小孩不久就恢复了健康，而且终身没再生这种病，班丁也因此获得了1925年的诺贝尔奖。 4.诊断技术的发展 诊断技术也有了很大的提高，最早是X射线，然后是X射线与计算机结合起来，现在还有导管术。目前最先进的是正电子扫描，人脑哪一块区域在活动它都可以反映出来。 5.外科手术的进展 外科手术也取得长足进步，20世纪初发明了血管缝合技术。血管的压力是100多毫米汞柱，这么高的压力在外科手术中要把它缝住很不容易，发明这种技术的人也得到了诺贝尔奖。从这以后，临床医生很长时间没有得到过诺贝尔奖。直到1975年，做肾脏移植手术的医生才再次获奖。显微外科也发展得非常快。我国于1963年在世界上第一个实施了断手再植手术。1986年，我国又完成了双手十个手指离断的再植手术。现在还能把一个人的胳膊给另一个人移植上去。目前，我国的县医院都可以做断手、断指再植，这种手术已非常普及。还有一个就是器官移植。以前觉得器官移植是不可思议的，到了20世纪30年代，角膜移植成功，其他器官移植仍都不行，一直到1954年，美国的一个医生首先在一对孪生兄弟的肾脏移植手术获得成功，因此获得了1975年诺贝尔奖。1961年完成了第一例的肝脏移植，后来又完成了肺、胰腺的移植，1967年首例心脏移植获得成功。现在，器官移植已经成为一个专门的领域，而且已经分化出来一门“移植外科”。一个人老的时候，不是所有的器官都是老的，而是有些器官老了，换一个，他又可以活很多年。如是你心脏有病了，换一个心脏就好了。现在开刀，也不用整个地剖开了。只需剖开一点点，插几条管子进去，就可以很好地完成任务。 6.精神科学的发展 我看过弗洛伊德的书，但是并不太懂，大致意思是，人的精神障碍大多是在幼年得的，是由于“性”的压抑，是一种潜意识方面的障碍，然后才会发展为精神障碍。到底为什么精神障碍会与幼年的“性”联系起来，我现在还搞不懂，但是人家的经验告诉我这很有道理，包括分析人们的梦，很有讲究。中国也有解梦。但精神分析是科学研究，大家有兴趣的话可以去钻研。在弗洛伊德的启发下，现在在精神病治疗上一个重要手段就是谈话。与病人谈话，把他从精神障碍中带出来。但弄得不好，精神病大夫自己也会变成精神病。现在造成劳动力障碍首位原因不是癌症，不是心脏病，而是精神障碍。精神病有多少呢？有人说100个人里面有30个，有人说10个。我们比较保守地估计，比较明显的精神障碍，100个人中大概有两三个。从前我们老讲思想问题，其实是精神问题。 7.免疫学 20世纪免疫学的发展，首先是疫苗。虽然在18世纪就有了牛痘，但疫苗技术的重大发展都是在20世纪。在20世纪的诺贝尔医学和生理学奖中最多的就是免疫学。 8.生物医学工程 生物医学工程是科学技术与医学的融合。现在心脏瓣膜都是可以做的，包括现在做的人工心脏，在体外代替心脏。又如对冠状动脉堵塞，以前治疗是靠“搭桥”，后来发现用一根导管从外周动脉进入，一直送到冠状动脉里边，导管前面有个气囊，到了狭窄的地方鼓起来把狭窄的血管扩开，称为经皮腔内冠状动脉成形术（PTCA），现在很普通了，后来发现PTCA后有的会发生再狭窄。怎么办呢？拿一个金属的弹簧把它撑住，不让它变窄。但它绕过不锈钢金属还要增生，怎么办呢？在做支撑的时候，再进行局部的放射性照射，把那些增生的细胞抑制住，现在还有人把药物涂在支架上，抑制增生的细胞。意大利的科学家最近把一个微型机器人放到肠道里面。随着它在肠道里运行，它可以发射出信号，肠道内的所有情况都可以在计算机中看到。不久的将来还可以把机器人放到血管里去，随着血液循环流动，发现有问题的地方，还可以通过机器人把它修好。这些都是生物工程应用的例子。 9.神经科学 另一个重要领域就是神经科学。20世纪发现了脑的左半球、右半球具有不同功能。左脑管语言的比较多，还有逻辑思维；右脑是管空间的，音乐、艺术，所以一般左撇子的艺术细胞多一点，惯用右手的人抽象思维强一点。你要是右优势者，就多用左手，让左右脑子都发达起来。在20世纪神经科学取得了巨大进步，从神经元的发现，到神经元电的活动，从神经递质的化学物质释放，到它的细胞的电位变化等，科学家在这一些方面的重要工作都获得了诺贝尔奖。 10.人类基因组计划 （1）遗传学研究的发展历程 我想重点介绍一下人类基因计划，以及它对现代医学的重大影响。孟德尔研究豌豆的遗传性状揭开了现代遗传学的序幕，他提出了遗传分离规律和组合规律。20世纪初，摩尔根在果蝇的实验方面，提出了染色体的遗传性理论。到30——40年代，细胞里的染色体逐渐被分离出来，到了50年代染色体检查已成为常规的临床检查。每一个染色体分离出来以后，给它拍照，然后把它的图形描述出来，它都有一定的形状和长度。有些遗传病会多了一条染色体或者缺失、断掉一块，就可以用这个来诊断遗传性的疾病。 随着医学的发展，人们不满足于只观察染色体的外观变化，想看看染色体里面到底是什么样的结构。到了20世纪50年代初，美国科学家威肯斯用射线衍射的方法来探测DNA的结构，他发现DNA好像是一个螺旋结构，但是再进一步，弄不清楚。当时包括沃森都对威肯斯讲，你根本不可能得出结果，因为当时的技术不可能提纯DNA。但1953年4月，沃森和克里克终于根据他们的计算推测，建立了DNA的模型，并由此获诺贝尔奖。之后，关于DNA、RNA的研究发展得非常快，接二连三地获得诺贝尔奖。 到了20世纪80年代中，科学家们开始进一步考虑，是不是有可能把人类杂色体上的所有碱基对都测定出来。1990年，美国决定启动“人类基因组计划”，用30亿美元的投入和15年的时间，完成全部核苷酸序列的测定。到1998年，遗传图谱、物理图谱都超额完成，但是DNA序列测定工作用了一半的时间却只完成了大概1％。当时美国主持这项工作的负责人担心在2005年不能如期完成任务。后来由于PE公司研制的测序仪将测序速度大大加快，加上其他方法上的创新，使测序进程大大加快。1999年9月9日塞莱拉公司宣布已经完成了果蝇DNA全部序列的测定，并开始人类DNA测序。到10月20日，在大概大约40天的时间，他们就完成了12亿个碱基对的测试。到2000年4月6日，30亿碱基对全部测试完毕，然后进行组装。2000年6月6日人类基因组与塞莱拉公司同时宣布基本完成人类染色体DNA测序。又经过半年工作，2001年2月中旬他们又分别在Nature与Science上发表文章，公开结果。经最后测算，人类染色体上的碱基对为29.1亿对。 特别有意思的是经计算认定，人类的基因大概只有3万个左右，与原来根据蛋白质数量推算的10万个基因相差很远。人类所有的基因仅比线虫与果蝇多一倍，人类具有而老鼠没有的基因仅300个左右。基因在染色体上的分布很不均匀。实际上在染色体的29.1亿个碱基对中仅1.0％－1.5％直接编码蛋白质，而98％以上为非基因DNA，在基因组序列中存在大片的“荒漠区”，有300多万个长片断重复序列。染色体中约有210万个单个碱基对部位可随个体而有所不同（称为单核苷酸多态性，SNP），正是由于这些不同造成了个体间的差别。染色体碱基对序列在个体间的差别不超过0.1％。这种差别大于人种间的差别。 但是对了解人类遗传奥秘还只能说是万里长征走出了第一步。目前人类染色体碱基对中约有9％的序列尚不能保证正确；基因的确切数目尚不能最后肯定，更没有全部得到克隆，对已克隆的基因也只有一半左右了解它们的功能：对基因数少于蛋白质数的事实尚不能解释，是一个基因在转录、剪切、翻译过程中可合成多种蛋白质呢，还是由于蛋白与蛋白相互作用而产生新的蛋白呢？目前还不得而知。更重要的是，人体内真正发挥生理功能的是蛋白质，而对人类蛋白质组学工作还刚开始。相对人类基因组计划而言，蛋白质组学的意义更大，但难度也更大。真正解决问题还有待于方法学上根本性的突破。 （2）人类基因组计划的应用价值 首先是基因诊断。最直接的是对遗传疾病的诊断。人类目前已经发现的单基因遗传疾病有6000多种，抽取羊水细胞，甚至从母体血中都可获得胎儿细胞，检查这些细胞的该基因是否有缺陷就能确定胎儿是否从亲体获得遗传性疾病。如是，则可立即终止妊娠。当前更先进的方法是进行体外受精，然后取早期胚胎细胞进行基因检查，选取正常的早期胚胎植入母体妊娠。通过对病原体DNA的检查，可以使传染病的检出率、检出速度大大提高。基因检查对非感染性疾病的诊断也有帮助。目前基因诊断已扩大到疾病易感性基因的检查。有些基因改变本身并不致病，但有这些基因改变的个体容易受某些环境因素的作用而得某种疾病。 第二方面的应用是基因治疗。可针对疾病发生的各个关键环节导入相应基因。例如在外周血管阻塞病人，导入血管内皮生长因子基因，就可使局部血管增生，形成侧枝循环来恢复血供。这在国外已有病例成功，我们的工作已进入临床试验二期，不久也可用于临床，并有可能将此基因导入心肌坏死部位来帮助心肌梗塞恢复心脏功能。对于晚期恶性肿瘤患者，将一些细胞因子基因导人体内，通过增强机体免疫功能而使肿瘤得到抑制。实验已证明，在破坏胰岛而造成的糖尿病大鼠模型中，导入胰岛素前体基因，可使大鼠血糖持续显著下降。将瘦素基因导入遗传性肥胖患者，则见到肥胖完全消失。 第三方面的应用是基因预防。除上述检出易感基因外，还可将病原体的非致病部分基因导入人体内使机体产生对该病原体的抗体，即基因疫苗。目前关于艾滋病与肝炎基因疫苗的研究已取得相当进展。不久的将来可望广泛用于人群。 第四方面是帮助用药个体化的实施。同一种药物用于同一种疾病的不同病人，有人有效，有人无效；有人副作用大，有人副作用小。这是由病人的基因差异造成的。服用同样剂量药物，不同病人的血药浓度、持续时间也不相同，这主要是由于肝脏中负责药物代谢的P450基因类型不同造成的。目前科学家们正努力寻找决定上述差异的基因差别，特别是单核苷酸多态性，当这一问题解决时，医师就能根据每个人的基因特征来选择药物及药物剂量，真正做到用药个体化。 11.干细胞研究 另一个发展很快的领域是关于干细胞的研究。人体在发育初期，受精卵一分为二，再为4，再为8，再为16，到后期逐渐分化为外胚层、内胚层、中胚层中不同的细胞。但是开始时，细胞间没有差别，没有分化，这些细胞即称为干细胞。可不可以把这些细胞拿出来，控制它们，让它们分化成需要的细胞呢？1998年美国的一位科学家在实验中证实了这种可能性，成为当年科学界最轰动的新闻，因为潜在的应用价值非常大。如果一个人肝脏不好，就可能拿胚胎干细胞来分化为肝细胞，再移植于这个人。这里还有一个问题，就是别人的细胞给你用时还是会排异。1999年，又有了更轰动的消息。科学家发现在每个人的成熟器官里面也存在干细胞。这些干细胞可以定向分化为别的细胞，如骨髓细胞可以分化为心脏细胞，神经细胞可以分化为肌肉细胞。这样，从理论上讲，同一个人，可以用你的骨髓，你的肌肉或神经细胞，定向地分化为你所需要的细胞，给自己使用。 现代医学未来前景的展望 能否具体展望一下21世纪的医学发展呢？我的观点是，实际上我们无法具体预言明天会出现什么新的东西。在1899年的时候，也有人预测20世纪医学发展的前景。但没有人想到会有化学药品，更没想到我们会有基因工程。1957年，一家大医药公司组织二十多位知名医学家预测医学的发展前景。他们预测到2000年时，①艾滋病、麻疹将被消灭；②癌症的治愈率提高到2/3；③多数状况下冠脉搭桥术将被微创技术或溶栓药物治疗所取代。这只是预测13年后的事情，偏差竟然那么大，要是预测100年又会怎么样呢？1971年诺贝尔奖获得者Burnet预言生物研究在未来并不会给医学带来多大的利益，即使它们能带来利益，也只不过是锦上添花，而不是雪中送炭。这与后来实际发生的情况差别实在太大了。如果一定要展望与预测21世纪医学发展的话，我愿意做以下几点预言： 1、21世纪医学的发展依然取决于整个现代科学的发展，未来医学上突破性的进展有赖于与其他学科的交叉与结合 21世纪将是生物医学的世纪，但生物医学成果的取得，不仅取决于生物学家与医学家的努力，甚至更大程度上取决于数学、物理学、化学、计算机技术等的发展以及与生物医学的结合。就拿信息科学来说，其与医学的结合将产生不可估量的影响。远程医疗将得到普及，智能机器人用于诊断与治疗已初见端倪，生物信息学不仅将用于大量生物医学数据的处理、分析与储存，而且将直接融于医疗技术中。 2、21世纪的医学将日益重视有关复杂系统的研究 长期以来，现代医学遵循现代科学“还原论”的模式进行研究，对人体微观的了解越来越深入，分析研究越来越细。但人体是一个复杂系统，作为人体生命活动最基本单元的细胞也是一个复杂系统，只有将分析研究与综合研究结合起来，才有可能完全了解人体。21世纪随着人类基因组学与蛋白质组学研究的不断深入，对人体复杂系统的组成元件将得到足够的信息量，加上复杂系统研究方法上的突破，将有可能在人体与细胞复杂系统研究方面取得突破性的进展，随之将使医学得到一次新的飞跃。近来日本与美国的科学家相继依据海量的生物学信息，在计算机上模拟细胞代谢等生命活动获得成功，大大增强了对人们生命复杂系统研究的信心与决心。 3、补充与替代医学将在21世纪得到很大的发展 现代医学治疗方法基于纠正单一致病因素，尽管对有些疾病取得好的疗效，但是在多数情况下，难免引起复杂系统中其他因素的改变，这些改变或者影响疗效，或者产生副作用。在这种作用下，人们很自然地试图采用天然药物或从长期实践中总结与产生的一些治疗方法。因此，近年来补充与替代医学越来越收到大家的欢迎与重视。中医药经过几千年的实践与发展，无疑是补充与替代医学中最为绚丽的瑰宝。现代科学的发展，为中医药的现代化创造了很好的条件。 4、医学伦理学问题将越来越突出 21世纪现代医学的飞速发展，将使很多原来不可想象的事情得以实现的可能。但要不要去做这些事情，则将是非常复杂的问题，涉及的面很广，只能举下面这些例子。 （1）关于基因歧视问题 越来越多易感基因的发现，使人们对自己容易得什么病有一个清醒的认识，极大地有利于对这些疾病的预防。但与此同时也带来了严重的基因歧视问题。例如一个女孩如发现有乳腺癌易感基因，就可能找不到对象；另外，保险公司可能不愿意接纳她的投保；找工作时也可能没人会要她。最后，她整天为是否得乳腺癌而提心吊胆。与不知道这一易感基因而突然得乳腺癌相比，可能生活质量更低。 （2）关于基因修改问题随着基因技术的发展，人类完全有可能修改自己，特别是后代的基因，这对预防与治疗疾病，对人体性状的改善，是非常诱人的。但与此同时也会产生一系列的问题。首先是对整个人类的危险性，如在修改基因的过程中，产生出一种新的生物病原体，其与艾滋病病毒相比，毒性还强一千倍，传播速度也强一千倍，而人类对此病原体尚无准备，那么就有可能毁灭人类自己。此外，人体是一个复杂系统，改变一个基因后会不会引起一系列其他基因结构或功能的改变，在未搞清楚整个系统的情况下，改变单一基因自然是一件充满风险的事情。再则，还有一个更根本的哲学问题，就是什么是好的基因。例如，从技术上讲，完全可能修改基因，得到“漂亮”基因，“聪明”基因，但如果人人都变得漂亮了，漂亮还存在吗？如果人人都变得聪明了，聪明还存在吗？ 讲演者小传 韩启德 1968年毕业于上海第一医学院医学系；1982年获硕士学位，1985－1987年在美国埃默里大学药理系进修，1997年当选为中国科学院院士。现任全国人大常委会副委员长、九三学社中央主席、中国科学技术协会副主席。同时担任北京大学常务副校长、医学部主任、国际病理生理学会执行理事（下届主席）、国际药理联合会受体命名与药物分类委员会委员、国际分子与细胞心脏学会理事、国际心脏研究学会理事与中国分会主席。长期以来从事心血管基础研究。在国内核心期刊发表学术论文200余篇，在国际刊物上发表学术论文40余篇。据不完全统计，发表的论文被SCI收录刊物引用1700余次。 来源：《文汇报》 |
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