1第一章_医学科学研究概述

1第一章医学科学研究概述21世纪是知识经济、信息科学和科技竞争日趋激烈的世纪，医学领域也不例外。由于医学研究的对象主要是人，而人类不仅有生理活动，还具有心理活动和明显的社会属性，所以医学被认为是兼具自然科学和社会科学属性的综合性学科，其研究方法的要求更高、更严。医学科学研究简称医学科研，是在医学专业理论的指导下，围绕人类身心健康，对尚未研究或尚未深入研究的健康相关事物、现象进行探讨，旨在揭示矛盾的内部联系与客观规律，从而比较客观、正确地提出新观点、新理论和新技术，并对其进行评价。它是提高对疾病、健康的认识和比较各种医疗保健方法效果的重要途径，其目的是为改进医疗和保健措施等提供科学依据。第一节医学科研的发展医学的发展，在历经了古代经验医学的奠基阶段和近代实验医学的发展阶段之后，从19世纪后半叶20世纪初进入第三个阶段——现代医学。社会生产力和自然科学技术作为医学发展的物质基础，其发展水平不同，对医学水平发展起指导作用的科学自然观和科学方法论的发展水平也不同，致使医学科研经历了三个历史发展阶段，产生了不同水平的科研成果和医学理论与技术。科学方法论是医学科研发展的向导。随着科学方法论的发展，医学科研经历着整体时代→分析时代→系统时代的发展历程。一、医学科研的发展简史纵观世界医学发展的历史，医学科研的发展可以划分为以下三个阶段。(一)古代经验医学——整体方法论（公元前400年至16世纪）这一时期是医学方法论的初期发展阶段。这一时期的医学根据朴素唯物主义的自然观，从整体上把握人体及其与环境的联系，采用整体观察的方法考察人体及其疾病。这种科学认识的整体方法论，强调对人体生命和疾病进行客观实际的整体观察，把观察到的客观现象综合概括为理性认识。古代经验医学通过对人体的生命现象和疾病现象的大量观察和综合概括，建立起第一个科学的人体观和疾病观，从而战胜了当时占统治地位的“鬼神致病”邪说，使医学从巫术中解放出来，上升为初步的科学。这一发展阶段的代表成果有古希腊医学家希波克拉底的“四体液说”和古罗马医学家盖伦的“肝为生命中枢”模型。2作为医学方法论的初期发展阶段，古代经验医学不可避免有其局限性，这也是历史的局限性。由于社会生产力和自然科学技术的发展水平低下，当时的医学研究不可能对人体生命活动和病理过程有科学精准的解释和阐述，只能仅限于对现象进行描述，并进行猜测性思辨及经验总结。另外，虽然对人体结构和功能有了大体认识，而缺乏确切的概念和范畴。大部分仅仅是定性认识，尚未达到定量的水平。(二)近代实验医学——分析方法论（16至19世纪）16世纪后，随着社会发展和机器生产的需要，力学和物理学有了长足进步。16、17世纪哲学家培根倡导采用实验分析方法，此方法后来在自然科学中得到广泛采用。这种科学认识的方法论强调归纳推理，即用实验的方法观察和分析个别现象，从中归纳出一般性认识。医学科研在这种分析性方法论的指导下，运用解剖分析方法和实验分析方法，对人体内部构造和生理功能进行深入探索，加深了对人体和疾病的认识，出现了许多具有划时代意义的科学成果。如16世纪维萨里的解剖学、17世纪哈维的血液循环学说、18世纪莫干宜的器官病理学说及19世纪巴斯德和郭霍的病因细菌学。特别是魏尔啸的细胞病理学说，是这一时期医学成果的杰出代表。尽管近代实验医学的发展的确提高了人类的认识水平，使人类在器官、组织和细胞各个层次上都能开展对人体和疾病的深入研究。然而，由于过分依赖实验观察和分析技术，造成了当时普遍的形而上学的思维方式，其极端的表现就是疾病与防治的机械唯物论的局部、孤立和静止的观点。然而人体是个多层次、系统、复杂的物质系统，因此是无法仅用简单的物理化学规律来进行解释的。(三)现代医学——系统方法论（19世纪之后）19世纪后，自然科学迅猛发展，使自然现象过程的辩证性质逐渐被揭示出来。至19世纪40年代，马克思和恩格斯创立了唯物辩证法，为医学科研发展提供了更正确的思维方法和科学方法论，使医学科研进入了一个全新的历史发展时期。系统时代的医学科研不再是仅用分析法孤立、静止地研究医学，而是促使医学在整体与部分相结合的动态研究中得到迅速发展，并提出了生物－心理－社会这一新的医学模式。这一时期的代表学说有神经系统学说、内分泌学说、体液学说和免疫学说等。20世纪40年代后，起源于生命科学的系统方法，在经过了30多年的发展后，也逐步成为了医学科研一个崭新的科学方法论。其有三个主要的方法论原则：整体性、互相联系和3动态原则。由此可见，系统方法就是把研究对象放在系统形式中，以系统、联系、变化的观点，运用辩证统一的思想，对其加以考察的一种方法。然而，人们也认识到，任何一种方法学在其发展过程中，难免存在着一些问题和局限。系统方法作为一类新的医学研究方法，在实际运用过程中还应注意与其他方法综合使用，如分析方法。分析方法可以为系统方法提供健康和疾病认识所需的细节。以观察和分析的科学事实为基础，再运用系统方法的辩证思维，才有可能对健康和疾病问题有更深入和科学的认识。二、医学科学发展的几个重大前沿领域科学研究的前沿领域往往代表一个时期科学发展的主流和方向，常常起着带动全局的作用，并对科学本身和人类社会发展产生重要而深远的影响。当今，由于生物医学飞速发展，研究领域变得十分宽广，并且不断拓展延伸出新的研究领域和方向。因此，关注和研究当前医学科学发展中的前沿热点领域，加强科研管理的战略性导向，对推动医学科学发展，具有十分重要的意义。(一)基因组学基因组学是研究生物体内基因组组成，组内各基因的精确结构、相互关系及表达调控的科学。人类基因组计划（HumanGenomeProject，HGP）的提出、启动和草图的完成是基因组学发展的重要里程碑。而全基因组关联研究（Genome-WideAssociationStudies，GWAS）则是目前基因组学最热点的研究领域。GWAS是指在全基因组层面上，开展多中心、大样本、反复验证的基因与人类健康、疾病的关联研究，全面揭示疾病发生、发展与治疗相关的遗传密码。目前，随着HGP草图的完成，在基因组学研究领域，科学家正就揭示遗传密码与人类健康、疾病的关联开展全球性国际合作研究。后基因组时代，开展基因组学研究的核心技术是DNA芯片技术。DNA芯片或称基因芯片（genechip）技术将改变生命科学的研究方式，革新医学诊断和治疗，极大地提高人口素质和健康水平。(二)蛋白质组学人类基因组计划的顺利实施，使生命科学研究的重心正逐步转移到生物功能的整体研究。作为基因研究的重要补充，蛋白质组学是在蛋白质的水平上定量、动态、整体地研究生物体，即是对在不同时间和空间上发挥功能的特定蛋白质组群进行研究，进而在蛋白质水平上探索其作用模式、功能机理、调节调控以及蛋白质组群内的相互作用，从而为临床诊断、病理研究、药物筛选、新药开发、新陈代谢途径研究等提供理论依据和基础。蛋白质组学的研究内容包括比较细胞在不同生理或病理条件下蛋白质表达的异同，涉及蛋白质分类、鉴定、4翻译后修饰，蛋白质功能确定及发现新药物靶点等内容。更重要的是，蛋白质组学研究还包括分析蛋白质间的相互作用和蛋白质功能。(三)生物信息学生物信息学（Bioinformatics）是20世纪80年代末随着人类基因组计划的启动而兴起的一门新的交叉学科。它以计算机为主要工具，开发各种软件，对日益增长的DNA和蛋白质及其相关信息进行收集、储存、发行、提取、加工、分析和研究，同时建立理论模型，指导实验研究。其目的在于通过分析逐步认识生命起源、进化、遗传和发育的本质，破译隐藏在DNA序列中的遗传密码。生物信息学的研究内容包括：①收集、存储、管理与提供生物信息；②提取和分析基因组序列信息；③功能基因组相关信息分析；④生物大分子结构模拟和药物设计；⑤生物信息分析的技术与方法研究；⑥应用与发展研究。(四)克隆技术和人体组织工程技术克隆技术是现代遗传学最伟大成就之一，有着十分广泛的应用前景。如美国、瑞士等国家已能利用克隆技术培植人体皮肤进行植皮手术。我国整形外科专家曹谊林在世界上首次采用体外细胞繁殖的方法，成功地在白鼠上复制出人耳，为人体缺失器官的修复和重建带来希望。克隆技术还可在攻克遗传性疾病、研制高水平新药、繁殖重要基因如治疗糖尿病的胰岛素、使侏儒症患者重新长高的生长激素和能抗多种疾病感染的干扰素等研究中发挥重要作用。克隆技术已经成为当前乃至今后一个时期生命科学研究的重要领域。此外，人体组织工程技术作为一门新兴技术，通过在体外培养干细胞，定向诱导分化为各种组织细胞供临床所需，也可在体外构建出人体器官，用于替代与修复性治疗。人体组织工程技术近年来发展迅猛，不少组织、器官的组织工程动物实验获得成功。软骨、骨、肌腱等组织再生成功，进一步展示了它广阔的发展和应用前景；血管、气管等复合组织的再生，标志着组织工程已从单一组织再生向复合组织预制迈出了重大一步；而胰腺、肝脏等组织再生研究取得了突破性进展，更说明通过组织工程人类有能力再生具有复杂组织结构和生理功能的器官。组织工程研究的不断深入和发展，必将给生命科学带来革命性变化。(五)数字虚拟人计划20世纪末、21世纪初，科技最为活跃的两大领域——生命科学与信息技术相结合，形成了计算生物学和计算医学，其在人体模型、人体信息的数字化领域方面酝酿产生了“数字虚拟人”计划。“数字虚拟人”的起源要追溯到1989年美国国立医学图书馆发起的“可视5人计划”。“数字虚拟人”是把人体形态学、物理学和生物学等信息，通过大型计算机处理而实现的数字化虚拟人体，作为代替真实人体进行实验研究的技术平台。具体来说，就是通过对一具有一定特征的尸体标本，进行切片，每切一片，进行拍照、扫描，然后将采集到的信息资源处理转化为计算机数据，在电脑里整合、模拟、重建人体三维立体结构。因此，“数字虚拟人”又称为“数字人体”或“虚拟人体”。这一计划使人们可以三维的形式看到人体数千个解剖结构的大小、形态、位置及器官间的空间关系，从而实现人体解剖的数据化和可视化。5年后，负责项目实施的美国科罗拉多大学宣布，他们已获得了一男一女两组光学照片数据，以及CT和核磁共振断层扫描图像。“数字虚拟人”计划包括三个阶段：①第一阶段是“虚拟可视人”。它是把人尸体做成切片，然后在计算机中变成三维数据图像，其仅具有几何图形视觉效果，还不能反映生理变化，在医学上应用有限。②第二阶段是“虚拟物理人”。它在可视人体基础上加上物理化学信息，使其像真人一样对外界有反应。如，在做汽车碰撞试验时，“虚拟人”会出现骨头断裂与血管出血，因此可以提供人体意外创伤相关数据，从而帮助改进汽车的安全防护体系。③第三阶段是“虚拟生物人”或“虚拟生理人”。“虚拟生物人”含有人体各种生物信息，是对人体从分子到细胞、组织、器官、系统和整体的精确模拟。它可用于研究人体疾病的发生发展机制，预测疾病的发展规律，并可进行药物筛选研究及辅助医学培训等。目前，各国研究尚处于“虚拟可视人”阶段，即已获取了其几何图像信息。而对“虚拟物理人”和“虚拟生物人”的研究和探讨，还限于局部器官。“数字虚拟人”计划是21世纪科技发展新的制高点，它从根本上改变了医学可视化模式，为计算机图像处理和虚拟现实进入医学领域开启了大门。研究者可以利用来源于自然人的解剖信息和生理信息，集成虚拟的数字化人体信息资源，经计算机模拟构造出虚拟人，从而开展无法在自然人体身上进行的一系列诊断和治疗研究。第二节医学科研的特点及基本步骤医学科研中不同课题有着各自不同的目的和任务，所采取的具体技术路线、方法以及措施也不一样，但都具有共同的基本特征和程序。一、医学科研的特点医学科研同其他科学研究一样，创新性、科学性和可行性等是其基本特点。除此以外，6医学科研还具有自身鲜明的特征。(一)科学研究的一般特点1.探索和创新性科学研究是一类具有探索意义的社会生产活动，其主要任务即探索未知，生产和发展知识。科学研究的过程是科技知识从无到有，从少到多的过程。因此，创新性也是科学研究有别于其他一般性生产劳动的本质特征所在。2.科学性即强调了科研研究的连续和继承性。牛顿说过：“如果说我看得比别人更远些，