描述
开 本: 16开纸 张: 胶版纸包 装: 平装是否套装: 否国际标准书号ISBN: 9787504665355丛书名: 学科发展研究报告系列丛书
内容简介
由中国解剖学会编著,介绍了人体解剖与组织胚胎学学科发展情况,并对本学科的进展做了全面而准确的总结。学会对所负责的学科发展研究初稿进行研讨及学术交流后,为研究成果的后完成提出实质性修改意见和建议。整套丛书的特点:,确保权威性,注重研究工作的质量,确保研究报告为反映各学科发展情况的*权威性的指导性丛书;第二,体现前瞻性,学科涉及面较大的不要求面面俱到,应注重体现*热点、前瞻和重大学术进展;第三,将2007年第四季度学科发展的内容纳入进去,做到严谨、完整;第四,时效性好;第五,整体性强。
目 录
序
前言 中国解剖学会
综合报告
人体解剖与组织胚胎学发展研究
一、引言
二、本学科各个领域的研究进展
三、国内外研究进展比较
四、学科发展的趋势、战略需求、应对策略及展望
参考文献
专题报告
人类学发展现状与展望
数字解剖学发展研究
神经解剖学发展研究
脑网络组学研究进展与展望
断层影像解剖学发展现状与展望
功能神经影像学研究进展
人体组织学现状与发展
人体胚胎学发展研究
定量形态学进展
医学发育生物学现状与发展
目 录
生殖医学发展研究
再生医学发展研究
干细胞研究进展
临床解剖学发展研究
生物塑化技术发展研究
ABSTRACTS IN ENGLISH
Comprehensive Report
Advances in Human Anatomy, Histology and Embryology
Reports on Special Topics
Advances in Anthropology
Advances in Digital Anatomy
Advances in Neuroanatomy
Advances in Brainnetome
Advances in Sectional and Imaging Anatomy
Advances and Future in Functional Neuroimaging
Advances in Human Histology
Advances in Human Embryology
Advances in Quantitative Morphology
Advances in Medical Developmental Biology
Advances in Reproductive Medicine
Advances in Regenerative Medicine
Advances in the Study of Stem Cells
Advances in Clinical Anatomy
Advances in Plastination Technique
索引
前言 中国解剖学会
综合报告
人体解剖与组织胚胎学发展研究
一、引言
二、本学科各个领域的研究进展
三、国内外研究进展比较
四、学科发展的趋势、战略需求、应对策略及展望
参考文献
专题报告
人类学发展现状与展望
数字解剖学发展研究
神经解剖学发展研究
脑网络组学研究进展与展望
断层影像解剖学发展现状与展望
功能神经影像学研究进展
人体组织学现状与发展
人体胚胎学发展研究
定量形态学进展
医学发育生物学现状与发展
目 录
生殖医学发展研究
再生医学发展研究
干细胞研究进展
临床解剖学发展研究
生物塑化技术发展研究
ABSTRACTS IN ENGLISH
Comprehensive Report
Advances in Human Anatomy, Histology and Embryology
Reports on Special Topics
Advances in Anthropology
Advances in Digital Anatomy
Advances in Neuroanatomy
Advances in Brainnetome
Advances in Sectional and Imaging Anatomy
Advances and Future in Functional Neuroimaging
Advances in Human Histology
Advances in Human Embryology
Advances in Quantitative Morphology
Advances in Medical Developmental Biology
Advances in Reproductive Medicine
Advances in Regenerative Medicine
Advances in the Study of Stem Cells
Advances in Clinical Anatomy
Advances in Plastination Technique
索引
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人体解剖与组织胚胎学发展研究
一、引言
(一)人体解剖学与组织胚胎学的定义和地位
人体解剖学(human anatomy)是研究正常人体形态和结构的科学,它的研究内容包括正常人体各系统、器官和组织的形态结构、位置毗邻、基本功能和发生发展规律等方面。人体解剖学隶属于生物科学的形态学范畴,是医学教育的一门重要基础学科。
人体解剖学的分科方法很多,常用的是将其分为系统解剖学(systematic anatomy)和局部解剖学(topographic anatomy)。系统解剖学是按人体的器官功能系统(如运动系统、消化系统、呼吸系统、泌尿系统、生殖系统、脉管系统、感觉器、神经系统和内分泌系统等)阐述正常形态结构、相关功能及其发生发展规律的科学。局部解剖学是按人体的某一局部(如上肢、下肢、头部、颈部、胸部、腹部、背部、盆部等)或每一器官,重点描述的配布位置关系及结构层次的科学。此外,联系临床应用,研究人体表面形态特征的解剖学称表面解剖学(surface anatomy);运用 X 线摄影技术研究人体形态结构的解剖学称 X 线解剖学(X-ray anatomy);研究人体各局部或器官的断面(层)形态结构的解剖学称断面(层)解剖学(sectional anatomy);研究的形态结构及其与运动的关系,以便达到提高体能和竞技水平、增强体育运动效果等目的的解剖学称运动解剖学(locomotive anatomy);为了适应绘画和雕塑等需要,研究和结构的解剖学称艺术解剖学(art anatomy);阐述临床各种手术层次结构基础的解剖学称手术解剖学(operative anatomy)。随着揭示人体奥秘的不断深化,又会有一些新学科不断从解剖学中分化出来,但在广义上它们仍属于解剖学范畴。
人体组织胚胎学(human histology and embryology)亦属于生物科学的形态学范畴,也是医学教育中一门重要的基础学科,它的研究内容包括正常人体的细微结构、功能关系和发生发展规律等方面。人体组织胚胎学又可分为人体组织学(human histology)和人体胚胎学(human embryology)两部分。它们都是以正常人体形态结构为对象,只是人体组织学着重于阐明在正常情况下人体细胞、组织、器官和系统的形态结构和其生理活动,以及它们在人体内的相互关联和意义,从不同的角度出发,可以将其细分为基础组织学(basic histology)、临床组织学(clinical histology)、比较组织学(comparative histology)、动物组织学(animal histology)等分支;而人体胚胎学则着重于阐明人体结构从生殖细胞到受精卵开始发育分化的程序和生长变化的规律性,人体胚胎学包括描述胚胎学(descriptive embryology)、比较胚胎学(comparative embryology)、实验胚胎学(experimentalembryology)、化学胚胎学(chemical embryology)、畸形学(teratology)、分子胚胎学(molecular embryology)、生殖工程学(reproductive engineering)等分支学科。这些分支学科覆盖的范围很广,所以人体胚胎学在医学教育、产科学、计划生育、优生优育及预防先天性缺陷或先天性畸形疾病等医学实践中占有十分重要的地位。
人体解剖学和组织胚胎学都是医学科学的重要支柱学科和课程,两者的研究范畴、学科属性、隶属关系等都基本相似,正是它们之间有着如此多的共同点和密切的联系,人们才常常主张将两个学科合并起来,作为一个二级学科对待,也就是现在的人体解剖与组织胚胎学。尽管如此,两个学科之间并非完全相同,它们的主要区别是用于人体解剖学观察和研究的标本常常比较大,绝大部分情况下,用肉眼即可进行观察,属于巨视解剖学(macroanatomy)的范畴;用于人体组织胚胎学观察和研究的标本常常比较小,绝大部分情况下,用肉眼不能观察到它们的细节,经常需要借助显微镜(microscope)才能进行观察,所以它们属于微视解剖学(microanatomy)的范畴。
人体解剖学和人体组织胚胎学都与医学的其他各学科和课程之间具有非常密切的联系。学习和掌握有关人体解剖学、人体组织学和人体胚胎学的基本知识和基本理论,可为学习其他基础医学和临床医学课程奠定基础,对开展防治疾病的临床实践和科学研究也有重要的意义。另一方面,由于医学中大量的名词、术语均来源于人体解剖学、人体组织胚胎学,所以人体解剖学、人体组织胚胎学是学习基础医学和临床医学各学科不可动摇的基石。
随着近代生物学、基础医学和临床医学的迅速发展,人体解剖学、人体组织胚胎学这些历史悠久的古老学科绽放出了新的光芒。特别是现如今,人类社会已经进入了“智能化”、“信息化”和“数字化”的知识经济时代,解剖学的研究也随之进入了纳米、分子和基因水平,数字解剖学(digital anatomy)、分子解剖学(molecular anatomy)和基因解剖学(gene anatomy)也已经应运而生,人体解剖学、人体组织胚胎学领域不断涌现出新的学科增长点和发展方向,并与医学其他各学科互相渗透,互相推动,相互促进,其研究内容已经远远超过了上述的范围,并取得了长足的进步[1,2]。
(二)人体解剖和组织胚胎学的形成过程
自从地球上有了人类以后,在生活、生产(比如,狩猎、驯化、养殖、屠宰等)、战争、伤病救治、行刑等过程中,人类就开始对人体的体表和内部结构有了慢慢的初步了解和逐步深入的认识,尽管这些关于人体结构的知识可能是在无意之间得到的,它们构成了人体解剖学的雏形,为该门学科的产生和发展奠定了基础。
从人类发展的历史来看,就对人体的解剖结构开始进行文字记载和确切描述的时间来说,我国传统医学中的解剖学起源于春秋战国时代(前 300—前 200)的《黄帝内经》,略晚于西方医学的鼻祖、古希腊名医希波克拉底(Hippocrates,前 460—前 377)对解剖学的记载。尽管目前看来这些解剖知识的记载比较零散、不够细致,有的甚至是错误的,但此后,人体解剖学得到了快速发展,尤其是西方医学领域出现了许多破除迷信、摒弃陋习、勇于探索的著名学者及其编著的辉煌巨著,如希腊的亚里士多德(Aristotle,前384—前 322)及其著作《论解剖操作》、希腊的盖伦(Galen,130—201)及其著作《医经》、意大利的达?芬奇(Leonardo da Vinci,1452—1519)及其著作《人体骨骼解剖学图谱》、比利时的维萨里(Vesalius,1514—1564)及其巨著《人体构造》等,他们都为人体解剖学的发展做出过突出的贡献。
我国的解剖学研究,虽然在古代已有很大成就,比如前面提到的《黄帝内经》、宋慈及其著作《洗冤集录》(1247)、清代王清任(1768—1831)及其著作《医林改错》等,但由于长期受着封建社会制度的束缚,科学技术落后,未能得到较快的发展,也没有形成独立的学科体系。1881 年,清朝政府在天津开办了模拟西医教学的医学馆,开设了《人体解剖学》课程,人体解剖学才在我国成为一门独立的学科,但发展依然缓慢,从业者仅百余人。新中国成立后,随着医学教育事业的蓬勃发展,解剖学科得到了迅速发展,现在已发展成为一支集教学、科研、学科建设为一体,人数众多、水平较高、朝气蓬勃的学科[1,2]。
人体组织学和人体胚胎学的建立和发展历史都比较短,与显微镜的发明有密切关系,但发展迅速。1665 年英国人胡克(Hooke,1635—1703)运用显微镜观察软木塞切片并提出细胞(cell)的概念,荷兰学者列文胡克(Leeuwenhoek,1632—1723)发现了精子等细胞,德国的施莱登(Schleiden,1804—1881)和施旺(Schwann,1810—1882)一并创立了细胞学说,瑞士组织学家柯立克(K?lliker,1817—1905)通过研究两性生殖细胞阐明了细胞分裂,德国学者维尔肖(Virchow,1821—1902)提出了细胞通过分裂产生新细胞的结论。这些发现为组织胚胎学的诞生奠定了基础。20 世纪 30 年代,电子显微镜的发明和组织化学技术的应用,尤其是 20 世纪 70 年代免疫细胞(组织)化学技术的广泛推广,对于组织胚胎学的研究,都起到了极大的推动作用,引起了组织胚胎学的跨越式发展。
我国组织胚胎学是在 20 世纪初开始建立的。在半封建半殖民地的旧中国,组织胚胎学与人体解剖学一样,只有一支很小的队伍。新中国成立后,特别是从 1956 年开始,我国的组织胚胎学有了较迅速的发展,尤其是在教学改革、编写教材、制作教具、培养师资、科学研究等方面,都取得了突出的成绩,缩短了与世界先进水平的差距。人体解剖与组织胚胎学的发展大致可分为大体解剖学、显微解剖学和超微结构解剖学这三个不同的阶段。在当今这个新的时代,这个古老学科正在随着科学技术的发展、研究方法的改进、现代科学技术在医学上的应用而不断前进[1,2]。
(三)中国解剖学会对学科发展的贡献自从 1920 年 2 月 26 日中国解剖学会在北平协和医学院(PUMC)解剖学实验室成立,至今已经 93 年了。为了总结经验、吸取教训、不断创新、更好地工作,在此对中国解剖学会的发展历程、重要贡献和近年来的活动状况予以简述[1,2]。
1. 中国解剖学会的发展历程
(1)创建阶段(1920—1949):1920 年中国解剖学会成立后,因当时的社会乱象,马文昭和考德里教授返回美国,故未能开展更多的学术活动。1943 年,曾有人商议成立新的解剖学会,但因诸多原因而搁浅。1947 年 6 月,张鋆等在上海组成中国解剖学会筹委会,并召开了次会议。1947 年 8 月在上海正式成立中国解剖学会并举行学术年会。当时有会员 73 人,参加此次会议的代表为 15 人。会议还选出了届理事会、理事长和学会秘书。
(2)发展阶段(1949—1978):1951 年中国解剖学会由上海迁到北京,开始了有规律的学术活动,直至 1966 年,共召开了三届全国会员代表大会,每届会议都推选产生了新一届理事会和学会领导。此外,会议还通过了会章,规定了学会的性质和任务,设立了学术活动委员会,并申请出版学术刊物。紧随其后,部分省、市也相继成立了省级解剖学会。1962 年 8 月在上海召开了第三届会员代表大会,人数明显增多,会上确定了学会每两年召开一次学术年会,每四年召开一次代表大会。1964 年 8 月在长春举行了中国解剖学会第四届学术年会。1966—1978 年“文化大革命”期间,学会活动停止。
(3)壮大阶段(1978—2012):1977 年底由在北京的原中国解剖学会理事和一些学者聚会,商议恢复中国解剖学会的活动,并相继与恢复活动的各省市解剖学会取得了联系。1978 年 11 月在广西桂林召开了中国解剖学会第五届全国会员代表大会及学术年会,选出中国解剖学会第六届理事会,并讨论了体质调查和资料汇集整理、解剖学名词修订、科学普及和恢复出版学术刊物等事项。该次会议是中国解剖学会走上正轨的标志和里程碑。在此后的 30 多年里,学会得到了令人注目的壮大和发展,主要表现在:,作为我国历史悠久的自然科学学会之一的中国解剖学会,会员人数由初的 50 人,发展到2013 年的 2500 多人;第二,广大会员所涉及的学科专业涵盖了生命科学与形态科学相关的各个主要领域,包括人类学、人体解剖学、临床解剖学、断层影像解剖学、神经解剖学、组织学与胚胎学、再生医学、医学发育生物学、数字解剖学、脑网络组学等;第三,学会始终以发展学会组织、开展学术交流、促进学科发展、普及科学知识为工作重点,各相关分支机构在学会的统一领导下开展了一系列卓有成效的各种活动[1,2]。
2. 中国解剖学会近年来完成的主要工作
(1)扩展学科覆盖范围,加强学科交叉和学科融合,主办高水平学术活动,不断吸收新鲜血液,提高学术水平,使古老学科焕发青春:我们摒弃解剖学是已经发展到顶的“夕阳”学科的陈旧、落后、哀怨的观点,积极推动学科交叉和学科融合,扩展学科覆盖范围,开展学术交流,使学会取得了跨越式的发展。近年来,随着科学研究的不断深入,在科技飞速发展的同时,学科交叉导致一些交叉学科孕育而生,同时因疾病谱的改变和发病机制的不断阐明,基础研究与临床研究的结合日益紧密。针对这些实际,学会在原有的五个(人体解剖学、组织胚胎学、神经解剖学、人类学、断层影像解剖学)专业委员会的基础上,积极申请并获得国家有关部门同意新成立了再生医学分会、医学发育生物学分会、临床解剖学分会、脑网络组学分会,将“人体解剖学专业委员会”扩展为“人体解剖学与数字解剖学专业委员会”,建立了“干细胞研究基地”。
注重开展和组织经常性的高水平和高影响力的学术活动。除了召开和参加定期的全国性和国际性学术活动之外,我们还积极召开了特色明显、内容集中、收效明显的小型学术活动,例如 2009 年召开了全国再生医学论坛大会、第二届国际神经修复学会年会和首届医学发育生物学学术研讨会,2010 年召开了首届人骨考古讲习班及学术研讨会,2011 年举办了再生医学与转化高峰论坛,2012 年举办了第 16 届国际生物塑化学会大会,2013 年举办了 21 世纪中国人类学发展高峰论坛、首期(大连)国际塑化学习班和首届间充质干细胞系统高级研修班等。这些会议均紧密围绕专题,特邀院士担任主席并作大会报告,还邀请国内外著名专家教授作专题报告,集中讨论,达到了促进学科进步和交叉、基础和临床结合、成果转化、人才培养的目的。
(2)积极开展国际交流,使之成为学会的日常工作,为我会在世界学术界争得了一席之地和话语权,提高了我会的知名度和国际地位,加快了学术发展的步伐:我会与相关专业的国际组织,如国际解剖学工作者协会联合会(IFAA)、国际组织细胞化学联合会(IFSHC)、国际形态学大会(ICSMS)、国际神经再生学会(INRS)、亚太国际解剖学者会议(APICA)等建立了经常性的联系,我会的多位学者分别当选上述各个国际学术组织的执委等,参与了这些国际学术组织的管理和日常运营工作。此外,还与一些国家和地区,如美国、日本、韩国、德国、澳大利亚、新西兰、印度尼西亚、巴西、伊朗、土耳其等国家的解剖学会建立了交流关系,经常互相邀请参加会议或联合举办会议、互相访问、互相合作,并签订了一系列合作交流协议。通过这些交流,为我会在世界学术界争得了一席之地和话语权,大大提高了我会的知名度和国际地位,加快了学术发展的步伐。
我会积极主办和参加定期召开的国际学术会议,活跃了学术氛围,增进了了解和友谊。我会与日本解剖学会从 1989 年起开始定期举办“中国 – 日本组织化学和细胞化学学术研讨会(CJJHCS)”,至今已经联合举办了 10 届,使该会变成了规模化的系列国际会议。我会还组团参加定期召开的 IFAA 会议、IFSHC 会议、ICSMS 会议、APICA 会议、美国实验生物学(EB)会议、INRS 会议、国际生物塑化会议等,向世界介绍我们的成果,在让世界了解我们的同时,也深入地了解了世界。
1999 年 8 月,第 17 届国际解剖学工作者协会联合会(IFAA)大会在南非开普敦市召开,我会组织 16 人的团队参加了此次会议。我会代表团除参加学术交流外,还参加了IFAA 执行委员会(扩大)会议,成功获得举办 IFAA 第 18 届大会的主办权。这次申办成功,凝聚了几代学会领导以及全体会员的共同心血和努力,实现了我们 20 多年的夙愿,全国同道感到由衷的高兴。同时,我们感到责任重大,一定尽力办好这次国际盛会,不辜负老一辈专家教授们的期望,为国争光。
(3)积极扩展学会的工作范围,主动承担政府职能转移赋予学会的任务,为学会发展赢得了新的空间:近年来,我会还承担了政府职能转移后赋予学会的部分任务。2009 年学会接受全国教学仪器标准化技术委员会下属的生物技术委员会下达的修订人体教学模型标准的任务,并将我会两名教授增补为生物技术委员会委员。中国科学技术协会对此高度重视并以项目的形式给予经费资助。目前,该项目正在顺利实施之中。
经全国科学技术名词审定委员会批准,2011 年中国解剖学会承担了自 1949 年以来解剖学科名词的第二次审定工作。我们成立了名词审定工作委员会,召开了名词审定会议,共分人体解剖学、神经解剖学、人体组织学和人体胚胎学等 4 组开展工作,终整合为人体解剖学、人体组织学和人体胚胎学 3 个独立的三级学科名词系统,合订为人体解剖学、人体组织胚胎学 2 册,由全国科技名词审定委员会公布并出版。2013 年该名词审定任务已经基本完成,2013 年底出版专著。在此基础上正酝酿、编撰、出版《人体解剖学大辞典》,此工作在 2013 年 10 月底启动。
(4)积极出版教材和专著,办好学会所属的学术期刊,培养人才,为学科的持续发展提供动力:在科学技术是生产力和科学发展观已成为社会发展主旋律的今天,广大会员在各自学科领域的教学、科研、医疗、科普、开发等方面无疑发挥了不可替代的主流力量。学会所属的《解剖学报》等 8 份专业期刊的影响力不断上升,每年刊登学术论文1500 篇,年均发行量 38800 册,不仅为广大会员及科技工作者提供了良好的服务,也为各学科的发展做出了积极的贡献。在信息化高度发展的今天,学会经过努力拥有了自己的网站,为信息交流、服务会员和办公网络化奠定了重要的基础,也为学会现代化建设提供了前提条件。
我国的解剖学工作者在教材建设上不断创新,与时俱进地进行教学经验的总结与教学方法的改革与探索,编写了一些具有中国特色的教材和教学辅导资料,其中的一些已被全国各所医学院校选做教材。
人才是学科发展的关键,培养人才是学会工作的重中之重。经过精心培育,学会会员中涌现出大量高素质人才和突出成果。李云庆等荣获 2009 年度国家科技进步一等奖,邵素娟等发表了影响因子为 17 的研究论文,顾晓松等获 2012 年国家发明二等奖,赵春华等获 2009 年国家科技进步二等奖和专利,并获个国药批号等,这些成绩足以展示我们学会近年来取得的代表性成果,足以引起人们的关注,值得我们同道自豪。目前,学会的不少会员已成为国内各学科的学术带头人,部分会员还获得了国家杰出青年科学基金的资助、被聘为长江学者奖励计划特聘教授或走上了各级领导岗位,并受到国家及各部门的表彰与奖励,这些无疑都是解剖学界的光荣和自豪[1,2]。回顾中国解剖学会的发展历史,使我们深刻感到学会的发展壮大与祖国的强大、广大会员的支持、学会改革以及自身建设和自我发展能力增强有密切的关系。展望未来,我会将进一步团结依靠广大会员,着力抓好并努力搭建永不闭幕的学术交流平台,加强学会自身建设,建立健全规章制度,积极推进学会各项改革,全面树立为广大会员服务的意识,努力将中国解剖学会办成广大解剖科学工作者的“家”。我会拥有历史悠久而不平凡的昨天,又有继承与发扬并取得丰收硕果的今天,我们有理由相信,我会的明天将更加美好。我们要努力奋斗,为我国解剖学科再创辉煌做出贡献。
二、本学科各个领域的研究进展
人体解剖与组织胚胎学作为一门历史悠久的学科是医学科学的重要基础和支柱学科,与医学的其他各学科之间具有非常密切的联系;医学和生命科学相关学科的发展离不开人体解剖与组织胚胎学,相关学科的进步也促进了人体解剖与组织胚胎学学科的发展。随着科技的进步,近二十年来,生物力学、免疫学、组织化学、分子生物学等学科向解剖学渗透,一些新兴技术如示踪技术、免疫组织化学技术、细胞培养技术和原位分子杂交技术等在形态学研究中被广泛采用,特别是临床影像学如计算机断层扫描仪(CT)、磁共振成像(MRI)和功能 MRI 以及数字化人体解剖学和数字医学的发展,使这个古老的学科有了突飞猛进的发展,焕发出青春的异彩。在每年的诺贝尔科学奖中几乎都能看到解剖学的踪迹和现代科学对解剖学的渗透,这里概括性地介绍近几年我国人体解剖与组织胚胎学学科在相关学科和技术发展的推动下的研究进展。
(一)分子生物学对学科发展的影响
随着分子生物学的发展,20 世纪末诞生了原位分子杂交技术,激光共聚焦显微镜结合其他多种神经科学研究的新技术的应用,使人体解剖与组织胚胎学的研究层次由整体、器官、组织和细胞水平提高到分子水平。从而极大地推动了我国人体解剖与组织胚胎学大发展。
1. 分子生物学对神经解剖学发展的促进作用
近年来,随着分子生物学和细胞生物学的迅速发展,使神经活性物质及其受体在神经系统内的定位分布以及它们在某些生理或病理条件下的可塑性变化以及变化规律的研究发生了革命性的变化,从分子和细胞水平揭示了神经系统的发生、生理及病理变化的分子基础。在痛与镇痛方面,近 20 年来,在韩济生院士、赵志奇教授等科研工作者和临床疼痛治疗医师等的带领下,我国疼痛医学事业取得了举世瞩目的成就,使得我国在世界疼痛医学领域占有了重要地位。在学习记忆方面,北京师范大学认知与学习国家重点实验室的薛贵等人在揭示有效学习的神经机制及学习效率优化的神经机制的研究结果分别发表在Science 杂志[3,4]、Cerebral Cortex 杂志上、并得到US News & World Report、Nature News、Science Daily、Yahoo、新浪网、科学网等数十家媒体和网站的报告,得到学术界和社会的广泛关注。在神经 – 免疫 – 内分泌调节方面,朱长庚等通过检测癫痫模型动物和病人的脑脊液内谷氨酸含量,利用膜片钳技术证明马桑内酯的致痫机制可能与它和 NMDA 受体中的甘氨酸位点结合有关,用 mRNA 差异显示法找到了致痫和抗痫基因片段,据此创造性地提出了“癫痫发病与免疫 – 神经 – 内分泌网络调节失衡有关”的新理论,这对癫痫发病机制和防治策略的研究具有普遍指导意义。以上成果分别获湖北省自然科学奖二等奖、中国高校自然科学奖二等奖及中华医学科技奖二等奖。在胶质细胞研究方面,过去几十年中有了长足的发展与进步,如香港大学吴武田课题组近发现,在髓磷脂少突胶质细胞糖蛋白诱导的多发性硬化动物模型中,应用 LINGO-1 抗体可促进脊髓少突胶质细胞再髓鞘化和保持轴突的完整性。中山大学曾园山课题组从少突胶质细胞修复的角度研究了督脉电针治疗多发性硬化的作用机制,证明督脉电针可以诱导脊髓脱髓鞘区域分泌高水平的神经营养素 -3,促进脊髓脱髓鞘区域少突胶质前体细胞参与再髓鞘化,以及修复脱髓鞘脊髓的功能。上海同济大学医学院丁玉强教授的研究发现肌球蛋白 10(Myosin 10)在皮层锥体细胞的放射状迁移中发挥重要作用,还发现 Semaphorin 3A 的一种神经导向分子控制皮层锥体细胞的定向迁移过程[5],首次揭示了定向放射状迁移的分子机制,并揭示发育中的幼稚神经元的自发性电活动影响其轴突的生长和导向。并证明皮质机能柱的形成也受到基因的调控,转录因子 Lmx1b 与抑郁等的发生有关。另外,他们在脊髓还鉴定出在实现肢体协调运动中发挥重要调控作用的两个胞内蛋白——肌球蛋白 10 和磷脂酰肌醇转运蛋白 α,以及表达在脊髓背角的转录因子 Lmx1b,推测它可能参与脊髓水平躯体感觉的传递。在脑损伤与脑保护方面,注重于颅脑创伤后继发性脑损害发生机理与诊治新技术研究,第四军医大学西京医院脑外科费舟教授领衔下,首次发现 Homer 与 AQP4 两条信号通路参与二次脑损伤因素加重伤后继发性脑损害的过程,提出了“颅脑创伤评估与救治必须考虑到二次脑损伤因素”的新观点,在该领域获得了突破性成果,获得 2010 年度国家科技进步二等奖。
2. 分子生物学对人体组织学发展的促进作用
近 10 年来,我国组织学工作者围绕国家需求,面向学科前沿和热点,突破传统思维的束缚,加强学科交叉和融合,组织学的研究已从组织细胞水平、亚细胞水平深入到分子水平,并与细胞生物学、分子生物学、免疫学、遗传学等相关学科交叉渗透,相互促进。在神经发育、神经退行性疾病发病机制与防治策略、神经损伤与修复、眼的发育与分子调控、精神疾病的神经生物学基础、免疫细胞发育和功能调控、肿瘤免疫治疗、胃肠黏膜上皮更新与损伤修复分子调控机制、胃肠神经系统对胃肠功能的调控机制、胃肠起搏细胞与胃肠运动功能障碍型疾病的关系、肠发育和肌层分化分子调控信号通路、内皮细胞的生物学特性和功能多样性、高血压血管重构分子机制、侧支血管生长的影响因素与分子调控机制、生殖相关的蛋白质表达谱构建与配子发生的分子调控、辅助生殖技术的发展与安全性、胚胎发育与肿瘤发生、侵袭和转移的关系、人多能性干细胞多能性维持和发育潜能差异、体细胞克隆与 iPS 细胞分化调控、干细胞在创伤修复的应用、造血干细胞与血细胞发育调控、工程组织 / 器官构建与损伤修复、现代体视学技术在定量组织学中的应用等多个重要领域开展了广泛、深入研究,取得了一系列水平先进、特色明显并具有一定国际影响的科研成果。此外,我国一些生物物理、生物工程学者研发了一些先进的设备和技术,如用于研究细胞精细结构和单个生物分子的动力学光敏定位超高光学分辨率显微镜系统、显微光学切片断层成像系统,在组织学研究中具有广阔的应用前景。然而,与欧美等发达国家和地区的研究水平相比,我国组织学学科的研究还存在原创性成果较少、研究技术和手段相对落后、在体整体研究较少、研究深度不够、跨学科 / 单位 / 地区的大团队合作攻关缺乏、对新技术方法的研究重视不够等不足。
3. 分子生物学对人体胚胎学发展的促进作用
现代胚胎学利用细胞生物学、细胞遗传学及分子生物学的研究方法,并借助新仪器、新技术,对胚胎细胞的组成及发育机制进行分子水平上的探索,并取得革命性的进展。借助显微镜可观察生殖细胞和微小的胚胎,也可以直接观察活体胚胎及其在发育过程中迅速的动态变化,并对某些特殊细胞进行追踪研究。
(二)数字化、信息化对学科发展的影响数字化、信息化已经进入医学的各个领域,成为须臾不可或缺的重要手段和工具,不仅推动了医学的发展,还由此衍生出数字医学和数字解剖学、定量形态计量学等相关科学,推动了人体解剖学和医学的发展。
1. 数字化、信息化推动了数字解剖学与数字医学的发展
数字医学(digital medicine)是人类社会进入数字化时代应运而生的新生事物,它是在现代医学和数字化高新技术相结合的基础上,涵盖了医学、计算机科学、数学、信息学、电子学、机械工程学等多领域的一门新兴的交叉学科。数字解剖学是运用现代数字化技术方法研究人体形态结构及其与功能关系的科学,它旨在运用数字化手段,阐明人体系统、器官、结构。数字解剖学研究的必要条件是数字化人体(digital human[6])。数字化人体是将人体结构和功能数字化,在计算机上建立的可视可控的人体结构与功能的数字化系统。它为数字解剖学乃至数字医学的基础研究与临床应用提供必需的基础平台。
我国数字解剖学与数字医学的发展虽然起步稍晚于国外发达国家,但近年来发展迅速,为数字医学作为一门新学科的诞生,创造了的研究基础和基本学术条件。在 2001 年举行的第 174 次香山科学会议上,我国科学家首次研讨了“中国数字化虚拟人体的科技问题”。会后,数字医学的基础研究得到迅速开展。在钟世镇院士带领下,由第三军医大学和南方医科大学共同完成的“中国数字化人体数据集的建立”项目于2007 年获得国家科技进步二等奖,并获得国家自然科学基金重大项目资助。数字医学的研究也培养出了一批具有多学科知识结构和交叉学科研究能力的理、工、医、信等多学科结合的复合型人才队伍和研究团队。经中华医学会、中国科协和国家民政部批准,“中华医学会数字医学分会”于 2011 年 5 月 21 日在重庆第三军医大学正式宣告成立。标志着我国数字医学这一新兴交叉学科的正式诞生。数字解剖学与数字医学未来发展前景广阔。随着数字化进程的快速推进,传统医学正朝着以“精确化、个性化、微创化和远程化”为主要特征的现代医学方向发展,因此,数字医学正在成为 21 世纪医学发展的一个重要方向。目前,数字解剖学和数字医学正在掀起基础研究和应用研究的热潮。正像当年临床解剖学的发展一样,数字解剖学在数字医学的大背景下,紧密结合临床应用,如外科手术导航、影像立体重建、人工器官的个性化制造、有创诊疗手段的虚拟仿真,等等,定会为临床医学的新发展做出重要的贡献。
2. 数字化、信息化推动了定量形态计量学的发展定量形态计量学是由形态学与数学相结合而产生,指应用图像测试技术,取得描述生物组织宏观或微观形态的图像数据,并对它进行数学处理或推理,以对生物组织的形态与结构进行定量分析的一门分支学科。包括平面计量学和体视学。近五年来,现代体视学方法在我国定量组织学领域的应用得到了推广,代表性成果包括:①把现代体视学方法与电子显微镜相结合,对中枢神经系统神经纤维进行定量研究;②将现代体视学方法与组织学技术、免疫组织化学技术等相结合,对中枢神经系统内神经元、突触和神经胶质细胞以及中枢神经系统内毛细血管进行定量研究;③将现代体视学方法应用于生殖系统和肾脏的定量研究中。
(三)影像学的发展对学科发展的影响
自伦琴发现 X 线至今,医学影像学经历了百余年的发展,已经形成了一系列的成像手段,包括传统 X 线、计算机断层成像( computed tomography,CT)、超声、核素扫描、磁共振成像(magnetic resonance imaging,MRI)等,组成了强大的医学影像诊断系统。影像诊断正逐步由组织器官的解剖成像向分子与代谢成像发展。近年来,分子与功能影像学逐步由实验研究向临床过渡,各种功能成像技术成为多种疾病在体研究和功能诊断的有效手段;影像学生物标记物使一些隐匿性疾病的早期发现和无创性定量评估成为可能。医学影像学的发展也增加了人体解剖与组织胚胎学学科的研究手段,促进了断层解剖学的发展,衍生出功能神经影像学、脑网络组学的新的研究领域。
1. 影像学的发展对脑网络组学的促进作用
脑网络组学是以脑网络为基本单元的组学,它利用各种成像技术及电生理技术在宏观、介观及微观尺度上建立人脑和动物脑的脑区、神经元群或神经元之间的连接图(脑网络),研究脑网络拓扑结构、脑网络的动力学属性、脑功能及功能异常的脑网络表征、脑网络的遗传基础,对脑网络进行建模和仿真,建立实现这些目标所要的超级计算平台。中国科技部 2010 年同时批准两个脑网络组学方面的 973 项目(“基于影像的脑网络研究及其临床应用”及“神经环路的形成、功能及可塑性”),2011 年中国国家自然科学基金委启动脑网络组学方面的重大研究计划(“情感和记忆的神经环路基础”),2012 年中国科学院启动了脑网络组学方面的先导专项(“脑功能联结图谱研究计划”)。脑网络组学是继基因组学、蛋白质组学之后人类对生命活动规律探索发起的又一重要组学,脑网络组学比脑连接组学更加广泛和深刻,是神经解剖学、神经科学、临床医学、认知科学、信息科学等学科综合交叉而形成的新的科学前沿,它为人类理解脑、保护脑、开发脑和创造脑提供前所未有的新机遇,为突破脑科学及相关科学面临的瓶颈和极限开辟了新途径。
2. 影像学的发展对定量形态计量学学科发展的促进作用
定量形态计量学是由形态学与数学相结合而产生,指应用图像测试技术,取得描述生物组织宏观或微观形态的图像数据,并对它进行数学处理或推理,以对生物组织的形态与结构进行定量分析的一门分支学科。包括平面计量学和体视学。我国人体解剖与组织胚胎学科近五年在定量形态计量学研究领域取得了较大进展。现代体视学方法是目前国际上公认的进行形态定量研究的方法。近五年来,现代体视学方法在我国定量组织学领域的应用得到了推广,代表性成果包括:①把现代体视学方法与电子显微镜相结合,对中枢神经系统神经纤维进行定量研究;②将现代体视学方法与组织学技术、免疫组织化学技术等相结合,对中枢神经系统内神经元、突触和神经胶质细胞以及中枢神经系统内毛细血管进行定量研究;③将现代体视学方法应用于生殖系统和肾脏的定量研究中。
3. 影像学的发展对断层解剖学的促进作用
近 5 年来,断层影像解剖学的主要研究成就有:①人体断面制作技术在冷冻切片基础上又增加了生化塑化切片和火棉胶浸渍切片两种方法,使用的工具也由早期的电动带锯发展为现在的数控锯床和数控铣床,切片越来越薄,已达到亚毫米水平;②脑的断层影像解剖学研究发生了两大转变,一是从早期以尸体标本研究为主转变为现在的以活体影像研究为主,二是从以形态学研究为主转变为以探讨形态和功能相互关系的脑映射研究为主;③已建立起有关蝶鞍、鞍膈、鞍底、蝶窦、垂体、海绵窦、斜坡及其周围血管神经的较为完备的断层解剖资料,还利用薄层断层标本、CT 或 MRI 图像及计算机图像三维重建等方法展示了中耳、内耳和内听道的微细解剖;④利用断层标本和活体 CT、MRI 研究了肺与肝内部管道断层解剖及肺段、肝段的断面划分,前列腺带区解剖及其显示是超声研究的热点,但 MRI 还可研究其年龄变化;⑤断层标本优于显示浆膜与浆膜腔的解剖,故在心包窦与心包隐窝、奇静脉食管隐窝和膈下间隙的研究方面提出了一些新观点;⑥筋膜与筋膜间隙在解剖学上争议颇多,促使一些学者利用整尸剥离、间隙灌注、断层标本、CT 扫描和计算机图像三维重建等手段,详细研究了颌面部与颈部筋膜与筋膜间隙、肾筋膜的附着、腹膜后间隙的交通、男性盆部筋膜及筋膜间隙的通连等;⑦在骨、关节和肌的研究方面,B 超图像的分辨力不如 CT 和 MRI,但它具有实时和任意角度扫描等优点,适宜手术和运动状态中应用,CT 的优势在骨及关节成像,MRI 在软组织及脊髓结构成像方面具有优势,脊柱区与四肢的断层解剖研究多采用断层标本与影像对照的方法,抑或直接应用影像技术,单纯的标本研究较少。
随着现代影像技术的不断更新及其在解剖学研究中的应用,断层影像解剖学正从横断层向多维断层、从标本向结合活体、从厚片向薄层、从宏观向微观、从描述向量化、从真实到虚拟、从正常向结合病理、从断面向三维和四维、从单纯形态向结合功能和代谢等方向迅速发展。将来应开展的主要研究工作有:①微视断层解剖学研究,现代影像技术所显示的结构已接近组织学水平,为解释这些图像,需要开展微观视野下的断层解剖学研究;②发育断层解剖学研究,从胎儿至人体衰老死亡,其结构和生化成分等必定会发生一系列变化,所以需要探索人体不同发育时期的断层解剖学表现;③分子影像学研究,分子成像将对疾病的“早早期”特异性诊断和治疗产生深远影响,当前亟待解决的有两大问题,一是多模态分子成像手段的开发,二是靶向分子探针的合成,目前研制纳米探针和多靶分子探针是分子影像学的重要发展方向;④实验影像学研究,应充分利用疾病的实验动物模型,动态观测结构的断层变化规律、从细胞及分子水平上认识疾病的影像学表现、进行功能影像学研究、探讨疾病的病理机制、试验新的介入技术和研制新的造影剂等;⑤影像遗传学,应将多模态神经影像学和遗传学方法结合起来,检测脑结构及与精神疾病、认知和情绪调节等行为相关脑功能的遗传变异,未来几年应加强候选基因研究和提高样本量,使得可以进行整个基因组关联分析。
(四)转化医学对学科发展的影响
转化医学(translational medicine)是近两三年来国际医学健康领域出现的新概念,其主要目的是为了打破基础医学与药物研发、临床医学之间固有的屏障,在其间建立起直接关联,从实验室到病床,把基础研究获得的知识、成果快速转化为临床上的治疗新方法。近两年,随着转化医学理念的深入,促进了我国人体解剖与组织胚胎学的研究从基础向临床延伸,加速了某些疾病的研究进程,转化医学理念及薄层塑化技术的结合更使临床应用解剖学重新焕发青春。
1. 转化医学对临床应用解剖学的促进作用
中国解剖学会在 2007 年成立了临床解剖学分会,标志着临床解剖学这门新兴的分支学科进入了成熟期。近年来,随着转化医学概念的兴起,该学科在穿支皮瓣、活体解剖、微创外科解剖与生物力学领域的研究尤为活跃,其中,穿支皮瓣作为显微外科解剖学的新兴热点,备受关注。我国在穿支皮瓣领域起步虽晚,但由于显微外科基础扎实,近年来发展迅速。《中国临床解剖学杂志》牵头举办了中国首届穿支皮瓣论坛(银川,2005 年)后掀起了穿支皮瓣的研究热潮。此后在昆明(2007 年)、银川(2010 年)、长沙(2010 年)、广州(2011 年)、宁波(2011 年,2012 年)多次就穿支皮瓣举行专题研讨会。《中国临床解剖学杂志》(2006 年第 2 期,2011 年第 6 期)、《中华显微外科杂志》(2012 年第 3 期)与《中华整形外科杂志》(2012 年第 2 期)多次刊发穿支皮瓣专辑。2013 年,由解剖学工作者与临床医生密切合作的专著《穿支皮瓣的应用解剖与临床》正式出版发行[7]。这些学术活动极大地推动了穿支皮瓣的进一步深入研究。
2. 转化医学促进了薄层塑化技术在人体解剖学教学和科研的应用
生物塑化技术是德国医学博士 Von Hagans 于 1978 年发明的一项革命性的生物材料保存新技术,它解决了困扰解剖学界数百年的难题,使人体标本的保存脱离了福尔马林。自其诞生以来,从这一技术又衍生出许多应用方法,已逐渐显示出其在生物形态学教学与研究中的先进性和优越性。
目前,南开大学医学院、哈尔滨医科大学、北京中医药大学、北京体育大学、沈阳体育大学、浙江大学等数十所高等院校已经将塑化标本应用于教学实践并建立了高水平的解剖学标本陈列室,极大地改善了解剖学的教学环境。塑化技术和塑化标本的应用,使得我国在解剖标本陈列馆的建设方面已经走入世界前列。
近年来,以首都医科大学等为代表的一些教育科研单位已经开始建立自己的生物塑化实验研究中心,注重生物塑化技术在科研和教学方面的应用。特别是 2012 年 7 月,中国解剖学会和首都医科大学在北京成功主办第 16 届国际生物塑化学会大会。这是国际生物塑化学会自 1986 年成立以来首次在发展中国家、在亚洲、在中国举办的两年一度的大会。生物塑化技术与激光共聚焦显微镜、显微 CT 等其他新技术的结合,使其在临床应用解剖学、胚胎学、生物学、病理学、临床影像学、生物力学、法医学和考古学等多种学科和领域中的广泛应用,已使其逐渐成为一门新兴的解剖学分支学科。
3. 转化医学促进了神经系统退行性疾病的基础和临床应用研究
近年来,随着激光共聚焦显微镜、脑片膜片钳、功能性脑成像、分子生物学及行为学等技术的发展和普及,神经解剖学的研究也由采用单一技术手段的基础研究转向多种技术相结合的综合性研究,形成了将形态与机能相结合、基础与临床相结合的研究态势,并在神经系统疾病(如癫痫、脑缺血、帕金森病、阿尔茨海默病、脊髓损伤与修复、神经病理性痛等)的发病机制和治疗策略等方面取得了一些创新性进展和成果,保持了与国际同步、甚至领先的水平。
如王建枝、马国诏、苗建亭等团队在阿尔茨海默病(AD)发病的分子机理及治疗方面取得重大成果。
在帕金森病(PD)的研究方面,获得了“十二五”国家科技发展规划和 973 计划得支持,取得以下进展:①陈良为、王晓民、徐群渊等领导的团队应用 PD 动物模型,对黑质 – 纹状体通路上影响 DA 神经元存活的递质(神经活性物质)信号系统、微环境内分子稳态以及胶质细胞活性改变与 DA 神经元退行性变之间的关系进行了大量且较为系统的研究;②徐群渊团队对 PD 发生过程中纹状体内“直接”、“间接”通路的可塑性变化进行了研究,发现发病时程中纹状体 D1、D2 受体在神经元上的定位变化以及神经纤维在黑质 -纹状体通路上的再生现象;③王晓民团队应用神经解剖学技术和指标,研究了多种中医、中药治疗 PD 的效能和作用机理。
对亨廷顿病(HD)的研究主要包括:①李和等对 HD 发病的神经学机制进行了研究,揭示了突变亨廷顿蛋白(mutation huntingtin,mHtt)影响突触小泡结构和功能的分子机制,明确了泛素 – 蛋白酶体系统(UPS)对于清除 mHtt 聚集物的重要性[8];②探讨了 HD 状态下纹状体神经元死亡与存活的部分机制。唐铁山等首次揭示了 5hmC 丢失可能是 HD 新的表观特征标记[9];③进行了细胞移植治疗 HD 的研究。张素春等证明:向纹状体移植可分化为人前脑表达多巴胺 /cAMP 调节的磷酸化蛋白(DARPP32)的 GABA 能神经元的人胚胎干细胞后,这些移植的分化细胞能够向黑质投射并能接受多巴胺能、谷氨酸能纤维投射,纠正 HD 的运动障碍[10]。
4. 转化医学对再生医学的促进作用
“再生医学”这一名词的提出虽然只有 20 年左右的时间,但其超越传统的移植和取代疗法为生命科学带来了一场意义深远的医学革命。很多发达国家都将再生医学列为国家科技发展的重要战略方向之一,世界各地已经建立了多个再生医学研究中心,在人工组织、器官移植、干细胞等方面都取得了突破性进展,同时在临床应用以及商业化生产方面也获得了初步成功。
目前,人工组织和器官移植应用于人体损伤后的治疗方面已取得了一定进展,在促进患者损伤组织、器官的形态重建与功能恢复方面具有良好的效果。已经有多种生物材料成功应用于组织工程产品,如皮肤、骨、软骨、肌腱、血管、角膜、神经等,人造肺、心脏、肝、肾和膀胱等各种人工器官也在大力研究开发之中。
在干细胞研究方面,已成功建立了多种多能干细胞的细胞系,临床应用研究也初见成效。尤其是诱导多能干细胞(iPS)的建立,解决了免疫排斥和与人胚胎干细胞建系有关的伦理问题。目前,已从许多种类型的患者体细胞获得 iPS 细胞,利用这些 iPS 细胞及分化产物可以进行细胞替代治疗或用来筛选可能的治疗药物[11],但是这些细胞终用于临床还需要进一步改进重编程方法。
在临床应用以及商业化生产方面,组织工程皮肤和软骨产品是早被批准用于临床治疗的产品;心血管系统细胞移植也相继进入临床试验阶段用于心肌梗死的治疗;组织工程神经移植物已进入临床试验用于神经缺损的治疗;人胚胎干细胞来源的视网膜色素上皮细胞、运动神经元和心肌细胞被分别用于临床试验治疗干性黄斑变性、脊髓损伤和心脏病等;具有促进组织和器官再生的细胞因子类药物如 BMP、VEGF 等已有产品上市或正在进行临床试验。虽然有少量组织工程产品在一定范围内获得了成功,但要生产大量能为临床使用、具有商业化价值的组织工程产品仍面临许多困难和挑战。
中国再生医学在某些方面处于水平。2012 年 Science 杂志出版特刊首次对中国再生医学领域给予了系统和进展的专题报道,中国科学家在推动干细胞的基础研究、利用多能性干细胞进行临床治疗、神经再生、骨和软骨再生等方面取得了令人惊叹的成果。中国再生医学领域有望在利用 iPS 进行损伤后同步修复和多组织再生、重要组织器官的体外重构以及组织工程产品的大规模临床应用等方面取得实质性进展。
5. 转化医学对干细胞研究的促进作用
干细胞技术是生命科学领域的一个重要前沿分支,涉及细胞生物学、免疫学、生物化学、遗传学、分子生物学、生物工程学及血液病学、肿瘤学等诸多学科,是一个复杂的多学科门类交叉的综合性系统前沿科学。随着近年干细胞技术研究的深入发展,采用干细胞与再生医学的技术策略治疗多组织器官损伤性疾病已成为 21 世纪生物医药领域的研究方向、尤其具有突出重要性和迫切性。近年来随着干细胞、再生医学等研究日新月异的进步,我国在成体干细胞、诱导多能干细胞(iPS 细胞)、胚胎干细胞以及多种组织器官的组织工程再生医学研究等方面都取得了较大进展。
(1)成体干细胞研究进展:我国科学家在干细胞新药创制方面继续取得重要进展。由中国医学科学院基础医学研究所赵春华教授领衔的研究团队,成功从人成体组织分离培养了一种原始间充质干细胞亚群,上述亚全能干细胞具有广泛的组织再生修复和免疫调节作用。目前已成功在体外制备成干细胞制剂,成为首个获得中国食品药品监督管理局的批准开展临床试验的干细胞新药。目前已进展到进行随机开放性Ⅱ期临床试验,结果显示干细胞联合造血干细胞移植能明显促进改善异基因造血干细胞移植患者造血重建。同时开展了其作用机制研究,发现干细胞通过分泌释放促造血干细胞归巢和增殖的相关细胞因子发挥作用。
(2)诱导多能干细胞(iPS 细胞)研究进展:中国诱导多能干细胞(iPS 细胞)研究起步较晚,直到 2009 年,中国科学院动物研究所的周琪和上海交通大学的曾凡一、北京生命科学研究所的高绍荣两个工作组同时独立发表论文,证明 iPS 细胞可以产生完整的小鼠(即 iPS 小鼠),从而证明 iPS 细胞具有与胚胎干细胞一致的发育多能性。至此,由体细胞诱导获得的 iPS 细胞的发育多能性问题得到全面解决。另外,加拿大一个实验室与我国科学院广州生物与医药研究院裴端卿实验室同时证明 iPS 诱导过程中间充质 – 上皮转换对 iPS 的诱导至关重要[12]。
(3)胚胎干细胞研究进展:近几年胚胎干细胞的诱导分化研究,从早期关注如何提高诱导分化效率,开始向如何提高分化细胞移植后的功能整合转变。加拿大、中国和美国的学者分别发现了分化后的心肌细胞、胰腺前体和胰腺内分泌细胞表面存在的特异性分子SIRPA,和一系列 CD 分子,这能有效帮助从分化后的异质性细胞中分离纯化心肌前体细胞和胰腺前体和内分泌细胞,为获取大批量均一的目的细胞用于进一步临床治疗及有效避免畸胎瘤发生提供了新的技术基础。
(五)我国的计划生育政策对学科发展的促进作用
计划生育是我国的基本国策,在控制出生人口数量的同时,提高出生人口素质是人口与计划生育工作的另一个重要任务。出生缺陷已成为目前导致新生儿死亡及残疾的主要原因,给家庭和社会造成巨大的经济和精神负担。我国是一个人口大国,出生缺陷不仅仅是一个严重的医学和公共卫生问题,还成为影响经济发展的社会问题。因此我国的计划生育政策也极大地促进了人体解剖与组织胚胎学科的发展。
1. 计划生育政策对生殖医学研究的促进作用
生殖医学是生命科学领域里发展活跃的新兴学科之一,其发展主要体现在:①配子发生基础研究,特别是应用高通量方法筛选配子发生的调控基因方面达到了国际领先水平;②辅助生殖技术,已成为我国不孕不育治疗的重要方法之一,拓展了辅助生殖技术的应用范围。辅助生殖技术的安全性评估也取得了重要进展;③环境 – 基因交互作用对生殖的影响,揭示了一系列环境污染物对男性生殖的影响,并对遗传因素对精子发生的影响开展了研究。和国外的研究相比,我国的生殖医学研究还存有一定的差距,特别是在精子和卵子发生的基因调控机制方面不够深入;辅助生殖的新技术研发方面缺少创新成果;环境 – 基因交互作用的机制研究较少等。我国未来生殖医学的发展将针对以上存在的不足,根据国家的重大需求,遵循转化医学的原则,从解决人类生殖的基本起源——配子发生发育的分子机制这一重大科学命题入手,围绕配子水平的生育调控、环境干扰、生殖障碍、相关疾病等主题,探索生殖医学的基本规律,揭示人类生殖繁衍及其相关疾病的奥秘,为国家制订人口健康计划和生育调控政策提供理论依据,为临床生殖相关疾病提供治疗和防控对策。
2. 计划生育政策对医学发育生物学的促进作用
医学发育生物学(medical developmental biology)就是从发育生物学的角度研究人体组织和器官形成过程中细胞增殖和分化的时间性、空间性和方向性以及对自身和其他细胞形态和功能的影响,进而探寻发育相关疾病的成因以及防治的方法和途径。近年来,医学发育生物学在国内外发展十分迅速,呈现出研究实体多元化、研究方向多靶点、资金来源多渠道、研究成果多样化等特征。为加强我国医学发育生物学领域的教学科研多出成果和出大成果,提升与国际同行的竞争实力,2009 年 3 月成立了隶属中国解剖学会的医学发育生物学专业委员会,目前我国医学发育生物学科研工作主要涉及的研究领域包括生殖细胞内外信号调节基因转录、细胞功能的表观遗传机制、受精机制、生殖内分泌与肿瘤、辅助生殖技术、先天性出生缺陷、干细胞与器官修复、神经发育及医学信息、抗衰老、优生学等诸多方面。当前的主要研究热点包括以下几个方面。
一、引言
(一)人体解剖学与组织胚胎学的定义和地位
人体解剖学(human anatomy)是研究正常人体形态和结构的科学,它的研究内容包括正常人体各系统、器官和组织的形态结构、位置毗邻、基本功能和发生发展规律等方面。人体解剖学隶属于生物科学的形态学范畴,是医学教育的一门重要基础学科。
人体解剖学的分科方法很多,常用的是将其分为系统解剖学(systematic anatomy)和局部解剖学(topographic anatomy)。系统解剖学是按人体的器官功能系统(如运动系统、消化系统、呼吸系统、泌尿系统、生殖系统、脉管系统、感觉器、神经系统和内分泌系统等)阐述正常形态结构、相关功能及其发生发展规律的科学。局部解剖学是按人体的某一局部(如上肢、下肢、头部、颈部、胸部、腹部、背部、盆部等)或每一器官,重点描述的配布位置关系及结构层次的科学。此外,联系临床应用,研究人体表面形态特征的解剖学称表面解剖学(surface anatomy);运用 X 线摄影技术研究人体形态结构的解剖学称 X 线解剖学(X-ray anatomy);研究人体各局部或器官的断面(层)形态结构的解剖学称断面(层)解剖学(sectional anatomy);研究的形态结构及其与运动的关系,以便达到提高体能和竞技水平、增强体育运动效果等目的的解剖学称运动解剖学(locomotive anatomy);为了适应绘画和雕塑等需要,研究和结构的解剖学称艺术解剖学(art anatomy);阐述临床各种手术层次结构基础的解剖学称手术解剖学(operative anatomy)。随着揭示人体奥秘的不断深化,又会有一些新学科不断从解剖学中分化出来,但在广义上它们仍属于解剖学范畴。
人体组织胚胎学(human histology and embryology)亦属于生物科学的形态学范畴,也是医学教育中一门重要的基础学科,它的研究内容包括正常人体的细微结构、功能关系和发生发展规律等方面。人体组织胚胎学又可分为人体组织学(human histology)和人体胚胎学(human embryology)两部分。它们都是以正常人体形态结构为对象,只是人体组织学着重于阐明在正常情况下人体细胞、组织、器官和系统的形态结构和其生理活动,以及它们在人体内的相互关联和意义,从不同的角度出发,可以将其细分为基础组织学(basic histology)、临床组织学(clinical histology)、比较组织学(comparative histology)、动物组织学(animal histology)等分支;而人体胚胎学则着重于阐明人体结构从生殖细胞到受精卵开始发育分化的程序和生长变化的规律性,人体胚胎学包括描述胚胎学(descriptive embryology)、比较胚胎学(comparative embryology)、实验胚胎学(experimentalembryology)、化学胚胎学(chemical embryology)、畸形学(teratology)、分子胚胎学(molecular embryology)、生殖工程学(reproductive engineering)等分支学科。这些分支学科覆盖的范围很广,所以人体胚胎学在医学教育、产科学、计划生育、优生优育及预防先天性缺陷或先天性畸形疾病等医学实践中占有十分重要的地位。
人体解剖学和组织胚胎学都是医学科学的重要支柱学科和课程,两者的研究范畴、学科属性、隶属关系等都基本相似,正是它们之间有着如此多的共同点和密切的联系,人们才常常主张将两个学科合并起来,作为一个二级学科对待,也就是现在的人体解剖与组织胚胎学。尽管如此,两个学科之间并非完全相同,它们的主要区别是用于人体解剖学观察和研究的标本常常比较大,绝大部分情况下,用肉眼即可进行观察,属于巨视解剖学(macroanatomy)的范畴;用于人体组织胚胎学观察和研究的标本常常比较小,绝大部分情况下,用肉眼不能观察到它们的细节,经常需要借助显微镜(microscope)才能进行观察,所以它们属于微视解剖学(microanatomy)的范畴。
人体解剖学和人体组织胚胎学都与医学的其他各学科和课程之间具有非常密切的联系。学习和掌握有关人体解剖学、人体组织学和人体胚胎学的基本知识和基本理论,可为学习其他基础医学和临床医学课程奠定基础,对开展防治疾病的临床实践和科学研究也有重要的意义。另一方面,由于医学中大量的名词、术语均来源于人体解剖学、人体组织胚胎学,所以人体解剖学、人体组织胚胎学是学习基础医学和临床医学各学科不可动摇的基石。
随着近代生物学、基础医学和临床医学的迅速发展,人体解剖学、人体组织胚胎学这些历史悠久的古老学科绽放出了新的光芒。特别是现如今,人类社会已经进入了“智能化”、“信息化”和“数字化”的知识经济时代,解剖学的研究也随之进入了纳米、分子和基因水平,数字解剖学(digital anatomy)、分子解剖学(molecular anatomy)和基因解剖学(gene anatomy)也已经应运而生,人体解剖学、人体组织胚胎学领域不断涌现出新的学科增长点和发展方向,并与医学其他各学科互相渗透,互相推动,相互促进,其研究内容已经远远超过了上述的范围,并取得了长足的进步[1,2]。
(二)人体解剖和组织胚胎学的形成过程
自从地球上有了人类以后,在生活、生产(比如,狩猎、驯化、养殖、屠宰等)、战争、伤病救治、行刑等过程中,人类就开始对人体的体表和内部结构有了慢慢的初步了解和逐步深入的认识,尽管这些关于人体结构的知识可能是在无意之间得到的,它们构成了人体解剖学的雏形,为该门学科的产生和发展奠定了基础。
从人类发展的历史来看,就对人体的解剖结构开始进行文字记载和确切描述的时间来说,我国传统医学中的解剖学起源于春秋战国时代(前 300—前 200)的《黄帝内经》,略晚于西方医学的鼻祖、古希腊名医希波克拉底(Hippocrates,前 460—前 377)对解剖学的记载。尽管目前看来这些解剖知识的记载比较零散、不够细致,有的甚至是错误的,但此后,人体解剖学得到了快速发展,尤其是西方医学领域出现了许多破除迷信、摒弃陋习、勇于探索的著名学者及其编著的辉煌巨著,如希腊的亚里士多德(Aristotle,前384—前 322)及其著作《论解剖操作》、希腊的盖伦(Galen,130—201)及其著作《医经》、意大利的达?芬奇(Leonardo da Vinci,1452—1519)及其著作《人体骨骼解剖学图谱》、比利时的维萨里(Vesalius,1514—1564)及其巨著《人体构造》等,他们都为人体解剖学的发展做出过突出的贡献。
我国的解剖学研究,虽然在古代已有很大成就,比如前面提到的《黄帝内经》、宋慈及其著作《洗冤集录》(1247)、清代王清任(1768—1831)及其著作《医林改错》等,但由于长期受着封建社会制度的束缚,科学技术落后,未能得到较快的发展,也没有形成独立的学科体系。1881 年,清朝政府在天津开办了模拟西医教学的医学馆,开设了《人体解剖学》课程,人体解剖学才在我国成为一门独立的学科,但发展依然缓慢,从业者仅百余人。新中国成立后,随着医学教育事业的蓬勃发展,解剖学科得到了迅速发展,现在已发展成为一支集教学、科研、学科建设为一体,人数众多、水平较高、朝气蓬勃的学科[1,2]。
人体组织学和人体胚胎学的建立和发展历史都比较短,与显微镜的发明有密切关系,但发展迅速。1665 年英国人胡克(Hooke,1635—1703)运用显微镜观察软木塞切片并提出细胞(cell)的概念,荷兰学者列文胡克(Leeuwenhoek,1632—1723)发现了精子等细胞,德国的施莱登(Schleiden,1804—1881)和施旺(Schwann,1810—1882)一并创立了细胞学说,瑞士组织学家柯立克(K?lliker,1817—1905)通过研究两性生殖细胞阐明了细胞分裂,德国学者维尔肖(Virchow,1821—1902)提出了细胞通过分裂产生新细胞的结论。这些发现为组织胚胎学的诞生奠定了基础。20 世纪 30 年代,电子显微镜的发明和组织化学技术的应用,尤其是 20 世纪 70 年代免疫细胞(组织)化学技术的广泛推广,对于组织胚胎学的研究,都起到了极大的推动作用,引起了组织胚胎学的跨越式发展。
我国组织胚胎学是在 20 世纪初开始建立的。在半封建半殖民地的旧中国,组织胚胎学与人体解剖学一样,只有一支很小的队伍。新中国成立后,特别是从 1956 年开始,我国的组织胚胎学有了较迅速的发展,尤其是在教学改革、编写教材、制作教具、培养师资、科学研究等方面,都取得了突出的成绩,缩短了与世界先进水平的差距。人体解剖与组织胚胎学的发展大致可分为大体解剖学、显微解剖学和超微结构解剖学这三个不同的阶段。在当今这个新的时代,这个古老学科正在随着科学技术的发展、研究方法的改进、现代科学技术在医学上的应用而不断前进[1,2]。
(三)中国解剖学会对学科发展的贡献自从 1920 年 2 月 26 日中国解剖学会在北平协和医学院(PUMC)解剖学实验室成立,至今已经 93 年了。为了总结经验、吸取教训、不断创新、更好地工作,在此对中国解剖学会的发展历程、重要贡献和近年来的活动状况予以简述[1,2]。
1. 中国解剖学会的发展历程
(1)创建阶段(1920—1949):1920 年中国解剖学会成立后,因当时的社会乱象,马文昭和考德里教授返回美国,故未能开展更多的学术活动。1943 年,曾有人商议成立新的解剖学会,但因诸多原因而搁浅。1947 年 6 月,张鋆等在上海组成中国解剖学会筹委会,并召开了次会议。1947 年 8 月在上海正式成立中国解剖学会并举行学术年会。当时有会员 73 人,参加此次会议的代表为 15 人。会议还选出了届理事会、理事长和学会秘书。
(2)发展阶段(1949—1978):1951 年中国解剖学会由上海迁到北京,开始了有规律的学术活动,直至 1966 年,共召开了三届全国会员代表大会,每届会议都推选产生了新一届理事会和学会领导。此外,会议还通过了会章,规定了学会的性质和任务,设立了学术活动委员会,并申请出版学术刊物。紧随其后,部分省、市也相继成立了省级解剖学会。1962 年 8 月在上海召开了第三届会员代表大会,人数明显增多,会上确定了学会每两年召开一次学术年会,每四年召开一次代表大会。1964 年 8 月在长春举行了中国解剖学会第四届学术年会。1966—1978 年“文化大革命”期间,学会活动停止。
(3)壮大阶段(1978—2012):1977 年底由在北京的原中国解剖学会理事和一些学者聚会,商议恢复中国解剖学会的活动,并相继与恢复活动的各省市解剖学会取得了联系。1978 年 11 月在广西桂林召开了中国解剖学会第五届全国会员代表大会及学术年会,选出中国解剖学会第六届理事会,并讨论了体质调查和资料汇集整理、解剖学名词修订、科学普及和恢复出版学术刊物等事项。该次会议是中国解剖学会走上正轨的标志和里程碑。在此后的 30 多年里,学会得到了令人注目的壮大和发展,主要表现在:,作为我国历史悠久的自然科学学会之一的中国解剖学会,会员人数由初的 50 人,发展到2013 年的 2500 多人;第二,广大会员所涉及的学科专业涵盖了生命科学与形态科学相关的各个主要领域,包括人类学、人体解剖学、临床解剖学、断层影像解剖学、神经解剖学、组织学与胚胎学、再生医学、医学发育生物学、数字解剖学、脑网络组学等;第三,学会始终以发展学会组织、开展学术交流、促进学科发展、普及科学知识为工作重点,各相关分支机构在学会的统一领导下开展了一系列卓有成效的各种活动[1,2]。
2. 中国解剖学会近年来完成的主要工作
(1)扩展学科覆盖范围,加强学科交叉和学科融合,主办高水平学术活动,不断吸收新鲜血液,提高学术水平,使古老学科焕发青春:我们摒弃解剖学是已经发展到顶的“夕阳”学科的陈旧、落后、哀怨的观点,积极推动学科交叉和学科融合,扩展学科覆盖范围,开展学术交流,使学会取得了跨越式的发展。近年来,随着科学研究的不断深入,在科技飞速发展的同时,学科交叉导致一些交叉学科孕育而生,同时因疾病谱的改变和发病机制的不断阐明,基础研究与临床研究的结合日益紧密。针对这些实际,学会在原有的五个(人体解剖学、组织胚胎学、神经解剖学、人类学、断层影像解剖学)专业委员会的基础上,积极申请并获得国家有关部门同意新成立了再生医学分会、医学发育生物学分会、临床解剖学分会、脑网络组学分会,将“人体解剖学专业委员会”扩展为“人体解剖学与数字解剖学专业委员会”,建立了“干细胞研究基地”。
注重开展和组织经常性的高水平和高影响力的学术活动。除了召开和参加定期的全国性和国际性学术活动之外,我们还积极召开了特色明显、内容集中、收效明显的小型学术活动,例如 2009 年召开了全国再生医学论坛大会、第二届国际神经修复学会年会和首届医学发育生物学学术研讨会,2010 年召开了首届人骨考古讲习班及学术研讨会,2011 年举办了再生医学与转化高峰论坛,2012 年举办了第 16 届国际生物塑化学会大会,2013 年举办了 21 世纪中国人类学发展高峰论坛、首期(大连)国际塑化学习班和首届间充质干细胞系统高级研修班等。这些会议均紧密围绕专题,特邀院士担任主席并作大会报告,还邀请国内外著名专家教授作专题报告,集中讨论,达到了促进学科进步和交叉、基础和临床结合、成果转化、人才培养的目的。
(2)积极开展国际交流,使之成为学会的日常工作,为我会在世界学术界争得了一席之地和话语权,提高了我会的知名度和国际地位,加快了学术发展的步伐:我会与相关专业的国际组织,如国际解剖学工作者协会联合会(IFAA)、国际组织细胞化学联合会(IFSHC)、国际形态学大会(ICSMS)、国际神经再生学会(INRS)、亚太国际解剖学者会议(APICA)等建立了经常性的联系,我会的多位学者分别当选上述各个国际学术组织的执委等,参与了这些国际学术组织的管理和日常运营工作。此外,还与一些国家和地区,如美国、日本、韩国、德国、澳大利亚、新西兰、印度尼西亚、巴西、伊朗、土耳其等国家的解剖学会建立了交流关系,经常互相邀请参加会议或联合举办会议、互相访问、互相合作,并签订了一系列合作交流协议。通过这些交流,为我会在世界学术界争得了一席之地和话语权,大大提高了我会的知名度和国际地位,加快了学术发展的步伐。
我会积极主办和参加定期召开的国际学术会议,活跃了学术氛围,增进了了解和友谊。我会与日本解剖学会从 1989 年起开始定期举办“中国 – 日本组织化学和细胞化学学术研讨会(CJJHCS)”,至今已经联合举办了 10 届,使该会变成了规模化的系列国际会议。我会还组团参加定期召开的 IFAA 会议、IFSHC 会议、ICSMS 会议、APICA 会议、美国实验生物学(EB)会议、INRS 会议、国际生物塑化会议等,向世界介绍我们的成果,在让世界了解我们的同时,也深入地了解了世界。
1999 年 8 月,第 17 届国际解剖学工作者协会联合会(IFAA)大会在南非开普敦市召开,我会组织 16 人的团队参加了此次会议。我会代表团除参加学术交流外,还参加了IFAA 执行委员会(扩大)会议,成功获得举办 IFAA 第 18 届大会的主办权。这次申办成功,凝聚了几代学会领导以及全体会员的共同心血和努力,实现了我们 20 多年的夙愿,全国同道感到由衷的高兴。同时,我们感到责任重大,一定尽力办好这次国际盛会,不辜负老一辈专家教授们的期望,为国争光。
(3)积极扩展学会的工作范围,主动承担政府职能转移赋予学会的任务,为学会发展赢得了新的空间:近年来,我会还承担了政府职能转移后赋予学会的部分任务。2009 年学会接受全国教学仪器标准化技术委员会下属的生物技术委员会下达的修订人体教学模型标准的任务,并将我会两名教授增补为生物技术委员会委员。中国科学技术协会对此高度重视并以项目的形式给予经费资助。目前,该项目正在顺利实施之中。
经全国科学技术名词审定委员会批准,2011 年中国解剖学会承担了自 1949 年以来解剖学科名词的第二次审定工作。我们成立了名词审定工作委员会,召开了名词审定会议,共分人体解剖学、神经解剖学、人体组织学和人体胚胎学等 4 组开展工作,终整合为人体解剖学、人体组织学和人体胚胎学 3 个独立的三级学科名词系统,合订为人体解剖学、人体组织胚胎学 2 册,由全国科技名词审定委员会公布并出版。2013 年该名词审定任务已经基本完成,2013 年底出版专著。在此基础上正酝酿、编撰、出版《人体解剖学大辞典》,此工作在 2013 年 10 月底启动。
(4)积极出版教材和专著,办好学会所属的学术期刊,培养人才,为学科的持续发展提供动力:在科学技术是生产力和科学发展观已成为社会发展主旋律的今天,广大会员在各自学科领域的教学、科研、医疗、科普、开发等方面无疑发挥了不可替代的主流力量。学会所属的《解剖学报》等 8 份专业期刊的影响力不断上升,每年刊登学术论文1500 篇,年均发行量 38800 册,不仅为广大会员及科技工作者提供了良好的服务,也为各学科的发展做出了积极的贡献。在信息化高度发展的今天,学会经过努力拥有了自己的网站,为信息交流、服务会员和办公网络化奠定了重要的基础,也为学会现代化建设提供了前提条件。
我国的解剖学工作者在教材建设上不断创新,与时俱进地进行教学经验的总结与教学方法的改革与探索,编写了一些具有中国特色的教材和教学辅导资料,其中的一些已被全国各所医学院校选做教材。
人才是学科发展的关键,培养人才是学会工作的重中之重。经过精心培育,学会会员中涌现出大量高素质人才和突出成果。李云庆等荣获 2009 年度国家科技进步一等奖,邵素娟等发表了影响因子为 17 的研究论文,顾晓松等获 2012 年国家发明二等奖,赵春华等获 2009 年国家科技进步二等奖和专利,并获个国药批号等,这些成绩足以展示我们学会近年来取得的代表性成果,足以引起人们的关注,值得我们同道自豪。目前,学会的不少会员已成为国内各学科的学术带头人,部分会员还获得了国家杰出青年科学基金的资助、被聘为长江学者奖励计划特聘教授或走上了各级领导岗位,并受到国家及各部门的表彰与奖励,这些无疑都是解剖学界的光荣和自豪[1,2]。回顾中国解剖学会的发展历史,使我们深刻感到学会的发展壮大与祖国的强大、广大会员的支持、学会改革以及自身建设和自我发展能力增强有密切的关系。展望未来,我会将进一步团结依靠广大会员,着力抓好并努力搭建永不闭幕的学术交流平台,加强学会自身建设,建立健全规章制度,积极推进学会各项改革,全面树立为广大会员服务的意识,努力将中国解剖学会办成广大解剖科学工作者的“家”。我会拥有历史悠久而不平凡的昨天,又有继承与发扬并取得丰收硕果的今天,我们有理由相信,我会的明天将更加美好。我们要努力奋斗,为我国解剖学科再创辉煌做出贡献。
二、本学科各个领域的研究进展
人体解剖与组织胚胎学作为一门历史悠久的学科是医学科学的重要基础和支柱学科,与医学的其他各学科之间具有非常密切的联系;医学和生命科学相关学科的发展离不开人体解剖与组织胚胎学,相关学科的进步也促进了人体解剖与组织胚胎学学科的发展。随着科技的进步,近二十年来,生物力学、免疫学、组织化学、分子生物学等学科向解剖学渗透,一些新兴技术如示踪技术、免疫组织化学技术、细胞培养技术和原位分子杂交技术等在形态学研究中被广泛采用,特别是临床影像学如计算机断层扫描仪(CT)、磁共振成像(MRI)和功能 MRI 以及数字化人体解剖学和数字医学的发展,使这个古老的学科有了突飞猛进的发展,焕发出青春的异彩。在每年的诺贝尔科学奖中几乎都能看到解剖学的踪迹和现代科学对解剖学的渗透,这里概括性地介绍近几年我国人体解剖与组织胚胎学学科在相关学科和技术发展的推动下的研究进展。
(一)分子生物学对学科发展的影响
随着分子生物学的发展,20 世纪末诞生了原位分子杂交技术,激光共聚焦显微镜结合其他多种神经科学研究的新技术的应用,使人体解剖与组织胚胎学的研究层次由整体、器官、组织和细胞水平提高到分子水平。从而极大地推动了我国人体解剖与组织胚胎学大发展。
1. 分子生物学对神经解剖学发展的促进作用
近年来,随着分子生物学和细胞生物学的迅速发展,使神经活性物质及其受体在神经系统内的定位分布以及它们在某些生理或病理条件下的可塑性变化以及变化规律的研究发生了革命性的变化,从分子和细胞水平揭示了神经系统的发生、生理及病理变化的分子基础。在痛与镇痛方面,近 20 年来,在韩济生院士、赵志奇教授等科研工作者和临床疼痛治疗医师等的带领下,我国疼痛医学事业取得了举世瞩目的成就,使得我国在世界疼痛医学领域占有了重要地位。在学习记忆方面,北京师范大学认知与学习国家重点实验室的薛贵等人在揭示有效学习的神经机制及学习效率优化的神经机制的研究结果分别发表在Science 杂志[3,4]、Cerebral Cortex 杂志上、并得到US News & World Report、Nature News、Science Daily、Yahoo、新浪网、科学网等数十家媒体和网站的报告,得到学术界和社会的广泛关注。在神经 – 免疫 – 内分泌调节方面,朱长庚等通过检测癫痫模型动物和病人的脑脊液内谷氨酸含量,利用膜片钳技术证明马桑内酯的致痫机制可能与它和 NMDA 受体中的甘氨酸位点结合有关,用 mRNA 差异显示法找到了致痫和抗痫基因片段,据此创造性地提出了“癫痫发病与免疫 – 神经 – 内分泌网络调节失衡有关”的新理论,这对癫痫发病机制和防治策略的研究具有普遍指导意义。以上成果分别获湖北省自然科学奖二等奖、中国高校自然科学奖二等奖及中华医学科技奖二等奖。在胶质细胞研究方面,过去几十年中有了长足的发展与进步,如香港大学吴武田课题组近发现,在髓磷脂少突胶质细胞糖蛋白诱导的多发性硬化动物模型中,应用 LINGO-1 抗体可促进脊髓少突胶质细胞再髓鞘化和保持轴突的完整性。中山大学曾园山课题组从少突胶质细胞修复的角度研究了督脉电针治疗多发性硬化的作用机制,证明督脉电针可以诱导脊髓脱髓鞘区域分泌高水平的神经营养素 -3,促进脊髓脱髓鞘区域少突胶质前体细胞参与再髓鞘化,以及修复脱髓鞘脊髓的功能。上海同济大学医学院丁玉强教授的研究发现肌球蛋白 10(Myosin 10)在皮层锥体细胞的放射状迁移中发挥重要作用,还发现 Semaphorin 3A 的一种神经导向分子控制皮层锥体细胞的定向迁移过程[5],首次揭示了定向放射状迁移的分子机制,并揭示发育中的幼稚神经元的自发性电活动影响其轴突的生长和导向。并证明皮质机能柱的形成也受到基因的调控,转录因子 Lmx1b 与抑郁等的发生有关。另外,他们在脊髓还鉴定出在实现肢体协调运动中发挥重要调控作用的两个胞内蛋白——肌球蛋白 10 和磷脂酰肌醇转运蛋白 α,以及表达在脊髓背角的转录因子 Lmx1b,推测它可能参与脊髓水平躯体感觉的传递。在脑损伤与脑保护方面,注重于颅脑创伤后继发性脑损害发生机理与诊治新技术研究,第四军医大学西京医院脑外科费舟教授领衔下,首次发现 Homer 与 AQP4 两条信号通路参与二次脑损伤因素加重伤后继发性脑损害的过程,提出了“颅脑创伤评估与救治必须考虑到二次脑损伤因素”的新观点,在该领域获得了突破性成果,获得 2010 年度国家科技进步二等奖。
2. 分子生物学对人体组织学发展的促进作用
近 10 年来,我国组织学工作者围绕国家需求,面向学科前沿和热点,突破传统思维的束缚,加强学科交叉和融合,组织学的研究已从组织细胞水平、亚细胞水平深入到分子水平,并与细胞生物学、分子生物学、免疫学、遗传学等相关学科交叉渗透,相互促进。在神经发育、神经退行性疾病发病机制与防治策略、神经损伤与修复、眼的发育与分子调控、精神疾病的神经生物学基础、免疫细胞发育和功能调控、肿瘤免疫治疗、胃肠黏膜上皮更新与损伤修复分子调控机制、胃肠神经系统对胃肠功能的调控机制、胃肠起搏细胞与胃肠运动功能障碍型疾病的关系、肠发育和肌层分化分子调控信号通路、内皮细胞的生物学特性和功能多样性、高血压血管重构分子机制、侧支血管生长的影响因素与分子调控机制、生殖相关的蛋白质表达谱构建与配子发生的分子调控、辅助生殖技术的发展与安全性、胚胎发育与肿瘤发生、侵袭和转移的关系、人多能性干细胞多能性维持和发育潜能差异、体细胞克隆与 iPS 细胞分化调控、干细胞在创伤修复的应用、造血干细胞与血细胞发育调控、工程组织 / 器官构建与损伤修复、现代体视学技术在定量组织学中的应用等多个重要领域开展了广泛、深入研究,取得了一系列水平先进、特色明显并具有一定国际影响的科研成果。此外,我国一些生物物理、生物工程学者研发了一些先进的设备和技术,如用于研究细胞精细结构和单个生物分子的动力学光敏定位超高光学分辨率显微镜系统、显微光学切片断层成像系统,在组织学研究中具有广阔的应用前景。然而,与欧美等发达国家和地区的研究水平相比,我国组织学学科的研究还存在原创性成果较少、研究技术和手段相对落后、在体整体研究较少、研究深度不够、跨学科 / 单位 / 地区的大团队合作攻关缺乏、对新技术方法的研究重视不够等不足。
3. 分子生物学对人体胚胎学发展的促进作用
现代胚胎学利用细胞生物学、细胞遗传学及分子生物学的研究方法,并借助新仪器、新技术,对胚胎细胞的组成及发育机制进行分子水平上的探索,并取得革命性的进展。借助显微镜可观察生殖细胞和微小的胚胎,也可以直接观察活体胚胎及其在发育过程中迅速的动态变化,并对某些特殊细胞进行追踪研究。
(二)数字化、信息化对学科发展的影响数字化、信息化已经进入医学的各个领域,成为须臾不可或缺的重要手段和工具,不仅推动了医学的发展,还由此衍生出数字医学和数字解剖学、定量形态计量学等相关科学,推动了人体解剖学和医学的发展。
1. 数字化、信息化推动了数字解剖学与数字医学的发展
数字医学(digital medicine)是人类社会进入数字化时代应运而生的新生事物,它是在现代医学和数字化高新技术相结合的基础上,涵盖了医学、计算机科学、数学、信息学、电子学、机械工程学等多领域的一门新兴的交叉学科。数字解剖学是运用现代数字化技术方法研究人体形态结构及其与功能关系的科学,它旨在运用数字化手段,阐明人体系统、器官、结构。数字解剖学研究的必要条件是数字化人体(digital human[6])。数字化人体是将人体结构和功能数字化,在计算机上建立的可视可控的人体结构与功能的数字化系统。它为数字解剖学乃至数字医学的基础研究与临床应用提供必需的基础平台。
我国数字解剖学与数字医学的发展虽然起步稍晚于国外发达国家,但近年来发展迅速,为数字医学作为一门新学科的诞生,创造了的研究基础和基本学术条件。在 2001 年举行的第 174 次香山科学会议上,我国科学家首次研讨了“中国数字化虚拟人体的科技问题”。会后,数字医学的基础研究得到迅速开展。在钟世镇院士带领下,由第三军医大学和南方医科大学共同完成的“中国数字化人体数据集的建立”项目于2007 年获得国家科技进步二等奖,并获得国家自然科学基金重大项目资助。数字医学的研究也培养出了一批具有多学科知识结构和交叉学科研究能力的理、工、医、信等多学科结合的复合型人才队伍和研究团队。经中华医学会、中国科协和国家民政部批准,“中华医学会数字医学分会”于 2011 年 5 月 21 日在重庆第三军医大学正式宣告成立。标志着我国数字医学这一新兴交叉学科的正式诞生。数字解剖学与数字医学未来发展前景广阔。随着数字化进程的快速推进,传统医学正朝着以“精确化、个性化、微创化和远程化”为主要特征的现代医学方向发展,因此,数字医学正在成为 21 世纪医学发展的一个重要方向。目前,数字解剖学和数字医学正在掀起基础研究和应用研究的热潮。正像当年临床解剖学的发展一样,数字解剖学在数字医学的大背景下,紧密结合临床应用,如外科手术导航、影像立体重建、人工器官的个性化制造、有创诊疗手段的虚拟仿真,等等,定会为临床医学的新发展做出重要的贡献。
2. 数字化、信息化推动了定量形态计量学的发展定量形态计量学是由形态学与数学相结合而产生,指应用图像测试技术,取得描述生物组织宏观或微观形态的图像数据,并对它进行数学处理或推理,以对生物组织的形态与结构进行定量分析的一门分支学科。包括平面计量学和体视学。近五年来,现代体视学方法在我国定量组织学领域的应用得到了推广,代表性成果包括:①把现代体视学方法与电子显微镜相结合,对中枢神经系统神经纤维进行定量研究;②将现代体视学方法与组织学技术、免疫组织化学技术等相结合,对中枢神经系统内神经元、突触和神经胶质细胞以及中枢神经系统内毛细血管进行定量研究;③将现代体视学方法应用于生殖系统和肾脏的定量研究中。
(三)影像学的发展对学科发展的影响
自伦琴发现 X 线至今,医学影像学经历了百余年的发展,已经形成了一系列的成像手段,包括传统 X 线、计算机断层成像( computed tomography,CT)、超声、核素扫描、磁共振成像(magnetic resonance imaging,MRI)等,组成了强大的医学影像诊断系统。影像诊断正逐步由组织器官的解剖成像向分子与代谢成像发展。近年来,分子与功能影像学逐步由实验研究向临床过渡,各种功能成像技术成为多种疾病在体研究和功能诊断的有效手段;影像学生物标记物使一些隐匿性疾病的早期发现和无创性定量评估成为可能。医学影像学的发展也增加了人体解剖与组织胚胎学学科的研究手段,促进了断层解剖学的发展,衍生出功能神经影像学、脑网络组学的新的研究领域。
1. 影像学的发展对脑网络组学的促进作用
脑网络组学是以脑网络为基本单元的组学,它利用各种成像技术及电生理技术在宏观、介观及微观尺度上建立人脑和动物脑的脑区、神经元群或神经元之间的连接图(脑网络),研究脑网络拓扑结构、脑网络的动力学属性、脑功能及功能异常的脑网络表征、脑网络的遗传基础,对脑网络进行建模和仿真,建立实现这些目标所要的超级计算平台。中国科技部 2010 年同时批准两个脑网络组学方面的 973 项目(“基于影像的脑网络研究及其临床应用”及“神经环路的形成、功能及可塑性”),2011 年中国国家自然科学基金委启动脑网络组学方面的重大研究计划(“情感和记忆的神经环路基础”),2012 年中国科学院启动了脑网络组学方面的先导专项(“脑功能联结图谱研究计划”)。脑网络组学是继基因组学、蛋白质组学之后人类对生命活动规律探索发起的又一重要组学,脑网络组学比脑连接组学更加广泛和深刻,是神经解剖学、神经科学、临床医学、认知科学、信息科学等学科综合交叉而形成的新的科学前沿,它为人类理解脑、保护脑、开发脑和创造脑提供前所未有的新机遇,为突破脑科学及相关科学面临的瓶颈和极限开辟了新途径。
2. 影像学的发展对定量形态计量学学科发展的促进作用
定量形态计量学是由形态学与数学相结合而产生,指应用图像测试技术,取得描述生物组织宏观或微观形态的图像数据,并对它进行数学处理或推理,以对生物组织的形态与结构进行定量分析的一门分支学科。包括平面计量学和体视学。我国人体解剖与组织胚胎学科近五年在定量形态计量学研究领域取得了较大进展。现代体视学方法是目前国际上公认的进行形态定量研究的方法。近五年来,现代体视学方法在我国定量组织学领域的应用得到了推广,代表性成果包括:①把现代体视学方法与电子显微镜相结合,对中枢神经系统神经纤维进行定量研究;②将现代体视学方法与组织学技术、免疫组织化学技术等相结合,对中枢神经系统内神经元、突触和神经胶质细胞以及中枢神经系统内毛细血管进行定量研究;③将现代体视学方法应用于生殖系统和肾脏的定量研究中。
3. 影像学的发展对断层解剖学的促进作用
近 5 年来,断层影像解剖学的主要研究成就有:①人体断面制作技术在冷冻切片基础上又增加了生化塑化切片和火棉胶浸渍切片两种方法,使用的工具也由早期的电动带锯发展为现在的数控锯床和数控铣床,切片越来越薄,已达到亚毫米水平;②脑的断层影像解剖学研究发生了两大转变,一是从早期以尸体标本研究为主转变为现在的以活体影像研究为主,二是从以形态学研究为主转变为以探讨形态和功能相互关系的脑映射研究为主;③已建立起有关蝶鞍、鞍膈、鞍底、蝶窦、垂体、海绵窦、斜坡及其周围血管神经的较为完备的断层解剖资料,还利用薄层断层标本、CT 或 MRI 图像及计算机图像三维重建等方法展示了中耳、内耳和内听道的微细解剖;④利用断层标本和活体 CT、MRI 研究了肺与肝内部管道断层解剖及肺段、肝段的断面划分,前列腺带区解剖及其显示是超声研究的热点,但 MRI 还可研究其年龄变化;⑤断层标本优于显示浆膜与浆膜腔的解剖,故在心包窦与心包隐窝、奇静脉食管隐窝和膈下间隙的研究方面提出了一些新观点;⑥筋膜与筋膜间隙在解剖学上争议颇多,促使一些学者利用整尸剥离、间隙灌注、断层标本、CT 扫描和计算机图像三维重建等手段,详细研究了颌面部与颈部筋膜与筋膜间隙、肾筋膜的附着、腹膜后间隙的交通、男性盆部筋膜及筋膜间隙的通连等;⑦在骨、关节和肌的研究方面,B 超图像的分辨力不如 CT 和 MRI,但它具有实时和任意角度扫描等优点,适宜手术和运动状态中应用,CT 的优势在骨及关节成像,MRI 在软组织及脊髓结构成像方面具有优势,脊柱区与四肢的断层解剖研究多采用断层标本与影像对照的方法,抑或直接应用影像技术,单纯的标本研究较少。
随着现代影像技术的不断更新及其在解剖学研究中的应用,断层影像解剖学正从横断层向多维断层、从标本向结合活体、从厚片向薄层、从宏观向微观、从描述向量化、从真实到虚拟、从正常向结合病理、从断面向三维和四维、从单纯形态向结合功能和代谢等方向迅速发展。将来应开展的主要研究工作有:①微视断层解剖学研究,现代影像技术所显示的结构已接近组织学水平,为解释这些图像,需要开展微观视野下的断层解剖学研究;②发育断层解剖学研究,从胎儿至人体衰老死亡,其结构和生化成分等必定会发生一系列变化,所以需要探索人体不同发育时期的断层解剖学表现;③分子影像学研究,分子成像将对疾病的“早早期”特异性诊断和治疗产生深远影响,当前亟待解决的有两大问题,一是多模态分子成像手段的开发,二是靶向分子探针的合成,目前研制纳米探针和多靶分子探针是分子影像学的重要发展方向;④实验影像学研究,应充分利用疾病的实验动物模型,动态观测结构的断层变化规律、从细胞及分子水平上认识疾病的影像学表现、进行功能影像学研究、探讨疾病的病理机制、试验新的介入技术和研制新的造影剂等;⑤影像遗传学,应将多模态神经影像学和遗传学方法结合起来,检测脑结构及与精神疾病、认知和情绪调节等行为相关脑功能的遗传变异,未来几年应加强候选基因研究和提高样本量,使得可以进行整个基因组关联分析。
(四)转化医学对学科发展的影响
转化医学(translational medicine)是近两三年来国际医学健康领域出现的新概念,其主要目的是为了打破基础医学与药物研发、临床医学之间固有的屏障,在其间建立起直接关联,从实验室到病床,把基础研究获得的知识、成果快速转化为临床上的治疗新方法。近两年,随着转化医学理念的深入,促进了我国人体解剖与组织胚胎学的研究从基础向临床延伸,加速了某些疾病的研究进程,转化医学理念及薄层塑化技术的结合更使临床应用解剖学重新焕发青春。
1. 转化医学对临床应用解剖学的促进作用
中国解剖学会在 2007 年成立了临床解剖学分会,标志着临床解剖学这门新兴的分支学科进入了成熟期。近年来,随着转化医学概念的兴起,该学科在穿支皮瓣、活体解剖、微创外科解剖与生物力学领域的研究尤为活跃,其中,穿支皮瓣作为显微外科解剖学的新兴热点,备受关注。我国在穿支皮瓣领域起步虽晚,但由于显微外科基础扎实,近年来发展迅速。《中国临床解剖学杂志》牵头举办了中国首届穿支皮瓣论坛(银川,2005 年)后掀起了穿支皮瓣的研究热潮。此后在昆明(2007 年)、银川(2010 年)、长沙(2010 年)、广州(2011 年)、宁波(2011 年,2012 年)多次就穿支皮瓣举行专题研讨会。《中国临床解剖学杂志》(2006 年第 2 期,2011 年第 6 期)、《中华显微外科杂志》(2012 年第 3 期)与《中华整形外科杂志》(2012 年第 2 期)多次刊发穿支皮瓣专辑。2013 年,由解剖学工作者与临床医生密切合作的专著《穿支皮瓣的应用解剖与临床》正式出版发行[7]。这些学术活动极大地推动了穿支皮瓣的进一步深入研究。
2. 转化医学促进了薄层塑化技术在人体解剖学教学和科研的应用
生物塑化技术是德国医学博士 Von Hagans 于 1978 年发明的一项革命性的生物材料保存新技术,它解决了困扰解剖学界数百年的难题,使人体标本的保存脱离了福尔马林。自其诞生以来,从这一技术又衍生出许多应用方法,已逐渐显示出其在生物形态学教学与研究中的先进性和优越性。
目前,南开大学医学院、哈尔滨医科大学、北京中医药大学、北京体育大学、沈阳体育大学、浙江大学等数十所高等院校已经将塑化标本应用于教学实践并建立了高水平的解剖学标本陈列室,极大地改善了解剖学的教学环境。塑化技术和塑化标本的应用,使得我国在解剖标本陈列馆的建设方面已经走入世界前列。
近年来,以首都医科大学等为代表的一些教育科研单位已经开始建立自己的生物塑化实验研究中心,注重生物塑化技术在科研和教学方面的应用。特别是 2012 年 7 月,中国解剖学会和首都医科大学在北京成功主办第 16 届国际生物塑化学会大会。这是国际生物塑化学会自 1986 年成立以来首次在发展中国家、在亚洲、在中国举办的两年一度的大会。生物塑化技术与激光共聚焦显微镜、显微 CT 等其他新技术的结合,使其在临床应用解剖学、胚胎学、生物学、病理学、临床影像学、生物力学、法医学和考古学等多种学科和领域中的广泛应用,已使其逐渐成为一门新兴的解剖学分支学科。
3. 转化医学促进了神经系统退行性疾病的基础和临床应用研究
近年来,随着激光共聚焦显微镜、脑片膜片钳、功能性脑成像、分子生物学及行为学等技术的发展和普及,神经解剖学的研究也由采用单一技术手段的基础研究转向多种技术相结合的综合性研究,形成了将形态与机能相结合、基础与临床相结合的研究态势,并在神经系统疾病(如癫痫、脑缺血、帕金森病、阿尔茨海默病、脊髓损伤与修复、神经病理性痛等)的发病机制和治疗策略等方面取得了一些创新性进展和成果,保持了与国际同步、甚至领先的水平。
如王建枝、马国诏、苗建亭等团队在阿尔茨海默病(AD)发病的分子机理及治疗方面取得重大成果。
在帕金森病(PD)的研究方面,获得了“十二五”国家科技发展规划和 973 计划得支持,取得以下进展:①陈良为、王晓民、徐群渊等领导的团队应用 PD 动物模型,对黑质 – 纹状体通路上影响 DA 神经元存活的递质(神经活性物质)信号系统、微环境内分子稳态以及胶质细胞活性改变与 DA 神经元退行性变之间的关系进行了大量且较为系统的研究;②徐群渊团队对 PD 发生过程中纹状体内“直接”、“间接”通路的可塑性变化进行了研究,发现发病时程中纹状体 D1、D2 受体在神经元上的定位变化以及神经纤维在黑质 -纹状体通路上的再生现象;③王晓民团队应用神经解剖学技术和指标,研究了多种中医、中药治疗 PD 的效能和作用机理。
对亨廷顿病(HD)的研究主要包括:①李和等对 HD 发病的神经学机制进行了研究,揭示了突变亨廷顿蛋白(mutation huntingtin,mHtt)影响突触小泡结构和功能的分子机制,明确了泛素 – 蛋白酶体系统(UPS)对于清除 mHtt 聚集物的重要性[8];②探讨了 HD 状态下纹状体神经元死亡与存活的部分机制。唐铁山等首次揭示了 5hmC 丢失可能是 HD 新的表观特征标记[9];③进行了细胞移植治疗 HD 的研究。张素春等证明:向纹状体移植可分化为人前脑表达多巴胺 /cAMP 调节的磷酸化蛋白(DARPP32)的 GABA 能神经元的人胚胎干细胞后,这些移植的分化细胞能够向黑质投射并能接受多巴胺能、谷氨酸能纤维投射,纠正 HD 的运动障碍[10]。
4. 转化医学对再生医学的促进作用
“再生医学”这一名词的提出虽然只有 20 年左右的时间,但其超越传统的移植和取代疗法为生命科学带来了一场意义深远的医学革命。很多发达国家都将再生医学列为国家科技发展的重要战略方向之一,世界各地已经建立了多个再生医学研究中心,在人工组织、器官移植、干细胞等方面都取得了突破性进展,同时在临床应用以及商业化生产方面也获得了初步成功。
目前,人工组织和器官移植应用于人体损伤后的治疗方面已取得了一定进展,在促进患者损伤组织、器官的形态重建与功能恢复方面具有良好的效果。已经有多种生物材料成功应用于组织工程产品,如皮肤、骨、软骨、肌腱、血管、角膜、神经等,人造肺、心脏、肝、肾和膀胱等各种人工器官也在大力研究开发之中。
在干细胞研究方面,已成功建立了多种多能干细胞的细胞系,临床应用研究也初见成效。尤其是诱导多能干细胞(iPS)的建立,解决了免疫排斥和与人胚胎干细胞建系有关的伦理问题。目前,已从许多种类型的患者体细胞获得 iPS 细胞,利用这些 iPS 细胞及分化产物可以进行细胞替代治疗或用来筛选可能的治疗药物[11],但是这些细胞终用于临床还需要进一步改进重编程方法。
在临床应用以及商业化生产方面,组织工程皮肤和软骨产品是早被批准用于临床治疗的产品;心血管系统细胞移植也相继进入临床试验阶段用于心肌梗死的治疗;组织工程神经移植物已进入临床试验用于神经缺损的治疗;人胚胎干细胞来源的视网膜色素上皮细胞、运动神经元和心肌细胞被分别用于临床试验治疗干性黄斑变性、脊髓损伤和心脏病等;具有促进组织和器官再生的细胞因子类药物如 BMP、VEGF 等已有产品上市或正在进行临床试验。虽然有少量组织工程产品在一定范围内获得了成功,但要生产大量能为临床使用、具有商业化价值的组织工程产品仍面临许多困难和挑战。
中国再生医学在某些方面处于水平。2012 年 Science 杂志出版特刊首次对中国再生医学领域给予了系统和进展的专题报道,中国科学家在推动干细胞的基础研究、利用多能性干细胞进行临床治疗、神经再生、骨和软骨再生等方面取得了令人惊叹的成果。中国再生医学领域有望在利用 iPS 进行损伤后同步修复和多组织再生、重要组织器官的体外重构以及组织工程产品的大规模临床应用等方面取得实质性进展。
5. 转化医学对干细胞研究的促进作用
干细胞技术是生命科学领域的一个重要前沿分支,涉及细胞生物学、免疫学、生物化学、遗传学、分子生物学、生物工程学及血液病学、肿瘤学等诸多学科,是一个复杂的多学科门类交叉的综合性系统前沿科学。随着近年干细胞技术研究的深入发展,采用干细胞与再生医学的技术策略治疗多组织器官损伤性疾病已成为 21 世纪生物医药领域的研究方向、尤其具有突出重要性和迫切性。近年来随着干细胞、再生医学等研究日新月异的进步,我国在成体干细胞、诱导多能干细胞(iPS 细胞)、胚胎干细胞以及多种组织器官的组织工程再生医学研究等方面都取得了较大进展。
(1)成体干细胞研究进展:我国科学家在干细胞新药创制方面继续取得重要进展。由中国医学科学院基础医学研究所赵春华教授领衔的研究团队,成功从人成体组织分离培养了一种原始间充质干细胞亚群,上述亚全能干细胞具有广泛的组织再生修复和免疫调节作用。目前已成功在体外制备成干细胞制剂,成为首个获得中国食品药品监督管理局的批准开展临床试验的干细胞新药。目前已进展到进行随机开放性Ⅱ期临床试验,结果显示干细胞联合造血干细胞移植能明显促进改善异基因造血干细胞移植患者造血重建。同时开展了其作用机制研究,发现干细胞通过分泌释放促造血干细胞归巢和增殖的相关细胞因子发挥作用。
(2)诱导多能干细胞(iPS 细胞)研究进展:中国诱导多能干细胞(iPS 细胞)研究起步较晚,直到 2009 年,中国科学院动物研究所的周琪和上海交通大学的曾凡一、北京生命科学研究所的高绍荣两个工作组同时独立发表论文,证明 iPS 细胞可以产生完整的小鼠(即 iPS 小鼠),从而证明 iPS 细胞具有与胚胎干细胞一致的发育多能性。至此,由体细胞诱导获得的 iPS 细胞的发育多能性问题得到全面解决。另外,加拿大一个实验室与我国科学院广州生物与医药研究院裴端卿实验室同时证明 iPS 诱导过程中间充质 – 上皮转换对 iPS 的诱导至关重要[12]。
(3)胚胎干细胞研究进展:近几年胚胎干细胞的诱导分化研究,从早期关注如何提高诱导分化效率,开始向如何提高分化细胞移植后的功能整合转变。加拿大、中国和美国的学者分别发现了分化后的心肌细胞、胰腺前体和胰腺内分泌细胞表面存在的特异性分子SIRPA,和一系列 CD 分子,这能有效帮助从分化后的异质性细胞中分离纯化心肌前体细胞和胰腺前体和内分泌细胞,为获取大批量均一的目的细胞用于进一步临床治疗及有效避免畸胎瘤发生提供了新的技术基础。
(五)我国的计划生育政策对学科发展的促进作用
计划生育是我国的基本国策,在控制出生人口数量的同时,提高出生人口素质是人口与计划生育工作的另一个重要任务。出生缺陷已成为目前导致新生儿死亡及残疾的主要原因,给家庭和社会造成巨大的经济和精神负担。我国是一个人口大国,出生缺陷不仅仅是一个严重的医学和公共卫生问题,还成为影响经济发展的社会问题。因此我国的计划生育政策也极大地促进了人体解剖与组织胚胎学科的发展。
1. 计划生育政策对生殖医学研究的促进作用
生殖医学是生命科学领域里发展活跃的新兴学科之一,其发展主要体现在:①配子发生基础研究,特别是应用高通量方法筛选配子发生的调控基因方面达到了国际领先水平;②辅助生殖技术,已成为我国不孕不育治疗的重要方法之一,拓展了辅助生殖技术的应用范围。辅助生殖技术的安全性评估也取得了重要进展;③环境 – 基因交互作用对生殖的影响,揭示了一系列环境污染物对男性生殖的影响,并对遗传因素对精子发生的影响开展了研究。和国外的研究相比,我国的生殖医学研究还存有一定的差距,特别是在精子和卵子发生的基因调控机制方面不够深入;辅助生殖的新技术研发方面缺少创新成果;环境 – 基因交互作用的机制研究较少等。我国未来生殖医学的发展将针对以上存在的不足,根据国家的重大需求,遵循转化医学的原则,从解决人类生殖的基本起源——配子发生发育的分子机制这一重大科学命题入手,围绕配子水平的生育调控、环境干扰、生殖障碍、相关疾病等主题,探索生殖医学的基本规律,揭示人类生殖繁衍及其相关疾病的奥秘,为国家制订人口健康计划和生育调控政策提供理论依据,为临床生殖相关疾病提供治疗和防控对策。
2. 计划生育政策对医学发育生物学的促进作用
医学发育生物学(medical developmental biology)就是从发育生物学的角度研究人体组织和器官形成过程中细胞增殖和分化的时间性、空间性和方向性以及对自身和其他细胞形态和功能的影响,进而探寻发育相关疾病的成因以及防治的方法和途径。近年来,医学发育生物学在国内外发展十分迅速,呈现出研究实体多元化、研究方向多靶点、资金来源多渠道、研究成果多样化等特征。为加强我国医学发育生物学领域的教学科研多出成果和出大成果,提升与国际同行的竞争实力,2009 年 3 月成立了隶属中国解剖学会的医学发育生物学专业委员会,目前我国医学发育生物学科研工作主要涉及的研究领域包括生殖细胞内外信号调节基因转录、细胞功能的表观遗传机制、受精机制、生殖内分泌与肿瘤、辅助生殖技术、先天性出生缺陷、干细胞与器官修复、神经发育及医学信息、抗衰老、优生学等诸多方面。当前的主要研究热点包括以下几个方面。
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