2012科學(xué)發(fā)展報告

內(nèi)容概要

　　本書是中國科學(xué)院發(fā)布的年度系列報告《科學(xué)發(fā)展報告》的第十五本，旨在綜述2011
年度世界科技進展與發(fā)展趨勢，評述科學(xué)前沿與重大科學(xué)問題，報道我國科學(xué)家所取得的突破性成果，介紹科學(xué)在我國實施“科教興國”與“可持續(xù)發(fā)展”兩大戰(zhàn)略中所起的作用，并向國家提出有關(guān)中國科學(xué)發(fā)展戰(zhàn)略和政策的建議，特別是向全國人大和全國政協(xié)會議提供科學(xué)發(fā)展的背景材料，為高層科學(xué)決策提供參考。

書籍目錄

新科技革命的拂曉(　代序)白春禮i
前言
中國科學(xué)院“科學(xué)發(fā)展報告”課題組vii
第一章　科學(xué)展望
　發(fā)展轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)，建設(shè)國家級轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)研究中心
　我國地震減災(zāi)中地震學(xué)面臨的巨大挑戰(zhàn)
第二章　科學(xué)前沿
　20109　～　20118　物理學(xué)、化學(xué)、生物學(xué)、醫(yī)學(xué)前沿的熱門課題
　線性光學(xué)量子信息處理取得重要進展
　三維拓撲絕緣體電子結(jié)構(gòu)調(diào)控與研究——碲化銻的生長和研究取得重要進展
　聚合物太陽能電池光伏材料研究進展
　石墨烯材料科技與產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀
　復(fù)雜疾病的遺傳易感性
　老年性癡呆的研究進展
　2011　年世界科技發(fā)展綜述
第三章　2011　年諾貝爾科學(xué)獎評述
　遙遠的超新星和加速膨脹的宇宙
　——2011　年諾貝爾物理學(xué)獎評述
　準(zhǔn)周期晶體
　——2011　年諾貝爾化學(xué)獎評述
　關(guān)于天然免疫與樹突狀細胞領(lǐng)域的研究進展
　——2011　年度諾貝爾生理學(xué)/　醫(yī)學(xué)獎評述
第四章　2011　年中國科學(xué)家具有影響力的部分工作
　李群的無窮維表示論研究
　宇宙學(xué)尺度上哥白尼原理的驗證
　中國科學(xué)家參加的相對論重離子對撞機STAR　實驗捕獲到最重反物
　質(zhì)原子核
　超強超短激光驅(qū)動的尾波場電子加速研究取得突破性進展
　碳納米管的高效光伏倍增效應(yīng)
　分子材料和器件的研究取得新進展
　單原子催化劑
　手性合成中的新催化劑和新反應(yīng)研究——手性氮氧配體和催化劑及高效高選擇性催化不對稱
　骨架蛋白INAD
　——果蠅眼睛信號傳導(dǎo)的氧化還原動態(tài)調(diào)節(jié)器
　BRI1　識別油菜素內(nèi)酯及其活化的分子機制
　突破體細胞“變身”障礙
　miR-499　調(diào)控心肌細胞凋亡的分子機制研究
　天然免疫調(diào)控的新型分子機制研究
　我國新發(fā)傳染病發(fā)熱伴血小板減少綜合征和新布尼亞病毒
　屠呦呦獲2011　年拉斯克獎
　迄今最古老的多細胞宏體生物化石群
　——“藍田生物群”
　卡定二疊紀(jì)末生物大滅絕的時間
　土壤-大氣間HONO　交換新機制
　冰期-間冰期印度夏季風(fēng)動力學(xué)：北半球熱力牽引和南半球壓力推動
第五章　公眾關(guān)注的科學(xué)熱點
　化學(xué)與文明進步：中國的實例
　我國“旱澇并存、旱澇急轉(zhuǎn)”的災(zāi)害與預(yù)測探討
　食品安全管理及科技支撐面臨問題分析
　太空垃圾的危害及解決方案
　載人航天空間交會對接
　——空間科學(xué)與應(yīng)用發(fā)展新階段
第六章　科技戰(zhàn)略與政策
　明晰定位，實施“民主辦院、開放興院、人才強院”發(fā)展戰(zhàn)略，加快出成果
　出人才出思想
　關(guān)于我國學(xué)科發(fā)展戰(zhàn)略的幾點思考
　“十二五”科技規(guī)劃為未來五年我國科技發(fā)展指明方向
　2011　年世界主要國家科技與創(chuàng)新戰(zhàn)略新進展
第七章　中國科學(xué)發(fā)展概況
　2011　年科技部基礎(chǔ)研究主要工作進展
　2011　年度國家最高科學(xué)技術(shù)獎概況
　2010　年度國家自然科學(xué)獎獎勵情況綜述
　國家自然科學(xué)基金2011　年度資助情況
　科學(xué)基金資助與管理績效國際評估
　中國基礎(chǔ)研究10　年發(fā)展概要韓宇吳善超268
第八章　科學(xué)家建議
　構(gòu)建符合我國國情的智能電網(wǎng)
　推行綠色建筑促進節(jié)能減排改善人居環(huán)境
　關(guān)于南水北調(diào)中線工程核心水源區(qū)生態(tài)經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展的咨詢建議
　將建立醫(yī)院分類評價體系作為公立醫(yī)院改革切入點的建議
附錄
附錄一：2011　年中國與世界十大科技進展
附錄二：2011　年中國科學(xué)院、中國工程院新當(dāng)選院士名單
附錄三：香山科學(xué)會議2011　年學(xué)術(shù)討論會一覽表

章節(jié)摘錄

版權(quán)頁：插圖：1.1 發(fā)展轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)，建設(shè)國家級轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)研究中心曾益新 徐淼(北京協(xié)和醫(yī)學(xué)院，中國醫(yī)學(xué)科學(xué)院)2011年召開的第66屆聯(lián)合國大會專設(shè)以慢性非傳染性疾病防控為主題的高級別會議。隨著醫(yī)學(xué)的進步、人類壽命的延長，威脅人類生命的主要原因已由單一因素(如細菌或病毒)引起的感染性疾病轉(zhuǎn)變?yōu)槎嘁蛩?如遺傳、環(huán)境、社會、心理)引起的慢性疾病。在這樣的背景下，轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)(translational medicine)應(yīng)運而生，成為近10年國際醫(yī)學(xué)領(lǐng)域最炙手可熱的話題。它的核心理念是在基礎(chǔ)研究與臨床醫(yī)學(xué)之間架起緊密相連的橋梁，使臨床的需求能夠迅速成為基礎(chǔ)研究的項目，使基礎(chǔ)研究的成果及相關(guān)領(lǐng)域技術(shù)迅速轉(zhuǎn)化為可在臨床實際應(yīng)用的理論、技術(shù)、方法和藥物，成為實驗室到臨床(bench to bedside,B2B)之間一條綠色通道，促進醫(yī)學(xué)的快速進步，讓科技更好地為人類服務(wù)。一、轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)的提出具有劃時代意義1.背景：現(xiàn)代分子生物學(xué)的快速發(fā)展尚未有效轉(zhuǎn)化為臨床應(yīng)用加強基礎(chǔ)研究和臨床之間的合作和相互促進，并不是一個新的概念。其實直到20世紀(jì)60年代基礎(chǔ)科學(xué)研究和臨床科學(xué)研究的結(jié)合仍非常緊密，正是由于許多臨床醫(yī)生參與基礎(chǔ)科學(xué)研究，醫(yī)學(xué)在過去的一個世紀(jì)取得了巨大的成功。一系列嚴(yán)重危害人類生命和健康的傳染病、寄生蟲病和營養(yǎng)缺乏性疾病得到了有效控制，成為了20世紀(jì)醫(yī)學(xué)發(fā)展的重要標(biāo)志。以磺胺類、青蒿素、青霉素、鏈霉素等為代表的抗生素的發(fā)現(xiàn)和使用，疫苗技術(shù)的發(fā)展和推廣，使得曾經(jīng)嚴(yán)重威脅人類生命的許多感染性疾病被消滅或得到有效控制；對免疫機制的深入研究很大程度上解決了器官和骨髓移植的排異反應(yīng)問題，拓展了外科和腫瘤治療領(lǐng)域；維生素等必需營養(yǎng)成分的闡明，衛(wèi)生條件、居住環(huán)境的改善也為控制傳染病和流行病做出了巨大貢獻。這每一次突破無不是臨床研究和基礎(chǔ)及流行病學(xué)研究密切結(jié)合的成果。20世紀(jì)中后期，由于醫(yī)學(xué)進步和生活方式的改變，發(fā)達國家和我國這樣的發(fā)展中國家疾病譜發(fā)生了顯著的轉(zhuǎn)變，已從急性病轉(zhuǎn)向慢性病為主，心腦血管疾病、惡性腫瘤成為最主要死因。研究者們逐漸認識到以心腦血管疾病和腫瘤為代表的慢性病是系統(tǒng)性復(fù)雜疾病，往往不是由某一基因或者某一單一因素所造成的。傳統(tǒng)的單因素研究方法已經(jīng)無法滿足慢性病防治的需要。正好限制性內(nèi)切酶、基因克隆和測序等基本分子生物學(xué)技術(shù)在20世紀(jì)70年代之后取得突破，使基礎(chǔ)研究領(lǐng)域發(fā)生了飛躍，人們對生命活動和疾病的本質(zhì)和機制展開了更深入的探索，取得了前所未有的進展。特別是隨著人類基因組計劃的完成(1990～2003年)和基因測序成本快速降低，生命科學(xué)研究已經(jīng)從針對一個基因、一個蛋白質(zhì)或一個分子的研究模式轉(zhuǎn)換成針對所有基因、所有蛋白質(zhì)和所有分子開展研究。生命科學(xué)研究進入了“組學(xué)”研究時代，基因組學(xué)、蛋白質(zhì)組學(xué)、代謝組學(xué)如火如荼展開，積累了大量的數(shù)據(jù)，但是對這些數(shù)據(jù)的理解和闡釋非常有限。和這些對生命活動和疾病機制的認識、各種組學(xué)所積累的大量數(shù)據(jù)和巨大的投入(美國在近40年間投入腫瘤研究經(jīng)費多達2000億美元)形成鮮明對比的是，基礎(chǔ)科學(xué)領(lǐng)域的研究成果非常有限地轉(zhuǎn)化為臨床應(yīng)用。醫(yī)學(xué)研究在日趨深入的同時日趨復(fù)雜化，基礎(chǔ)與臨床醫(yī)學(xué)的隔閡越來越大。這已成為當(dāng)前醫(yī)學(xué)研究和醫(yī)學(xué)教育的最大問題和障礙，嚴(yán)重制約了醫(yī)學(xué)的發(fā)展。因此，將這些認知和大量數(shù)據(jù)有效轉(zhuǎn)化為指導(dǎo)臨床實踐的知識和技術(shù)成為現(xiàn)階段醫(yī)學(xué)研究領(lǐng)域迫在眉睫需要解決的問題。轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)的概念應(yīng)運而生。2. 概念：實現(xiàn)轉(zhuǎn)化研究的三個階段1992年美國華盛頓大學(xué)醫(yī)學(xué)院神經(jīng)科D.W. Choi醫(yī)生在《科學(xué)》雜志首次提出“從實驗室到病床旁”的概念。1996年，歐洲腫瘤研究所杰拉蒂(J.Geraghty)醫(yī)生在《柳葉刀》(Lancet)雜志上首次提出“轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)”這一新名詞。2003年，美國國立衛(wèi)生研究院(NIH)前任院長澤古尼(E.A.Zerhouni)在2003年提出的NIH 21世紀(jì)發(fā)展路線圖(NIH Roadmap)中首次全面闡述轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)概念，并將其定位為科研改革和提高醫(yī)療水平的關(guān)鍵舉措。之后，轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)逐漸升溫，其定義和內(nèi)涵也在不斷地變化和豐富?，F(xiàn)在研究者普遍接受的觀點即轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)研究是將醫(yī)學(xué)基礎(chǔ)研究中獲得的關(guān)于疾病發(fā)病機制及治療機制的新認識快速有效地轉(zhuǎn)化為臨床醫(yī)療新技術(shù)，直接服務(wù)于廣大患者對疾病的診斷、治療和預(yù)防，以實現(xiàn)其社會效益和經(jīng)濟效益。同時，也強調(diào)臨床問題要盡快轉(zhuǎn)化為基礎(chǔ)研究的課題，基礎(chǔ)和臨床研究的成果要盡快轉(zhuǎn)化為政府的公共衛(wèi)生政策，更大范圍造福人民。為了實現(xiàn)這一轉(zhuǎn)化目的，研究者們將轉(zhuǎn)化研究的過程分為以下三個階段(圖1)：T1階段，從基礎(chǔ)研究向臨床科學(xué)研究的轉(zhuǎn)化，包括新藥物、新設(shè)備和新的診斷試劑的研發(fā)等；T2階段，從臨床研究向臨床實際操作轉(zhuǎn)化，將已經(jīng)在臨床驗證并得到充分循證醫(yī)學(xué)證據(jù)的研究結(jié)果轉(zhuǎn)化為臨床指南，主要依靠各種臨床試驗的開展；T3階段，將研究成果應(yīng)用到臨床及公共衛(wèi)生保健中，包括臨床指南的推廣、公共衛(wèi)生政策的制定等，最終達到改善人民群眾健康的目標(biāo)。這一三步法模型成為了業(yè)界標(biāo)準(zhǔn)，正是由于轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)在每個階段的內(nèi)涵不同，參與轉(zhuǎn)化工作的專家群體和研究方法也不盡相同。T1階段主要依靠基礎(chǔ)、藥物、工程技術(shù)等領(lǐng)域和臨床研究的密切結(jié)合；T2階段主要依靠藥廠、設(shè)備研發(fā)企業(yè)和臨床專家的合作，特別是多中心大型臨床試驗的開展，往往涉及多個國家和醫(yī)療中心；T3階段的轉(zhuǎn)化更要依靠臨床專家、公共衛(wèi)生領(lǐng)域?qū)＜液驼块T一起參與實現(xiàn)。在這一轉(zhuǎn)化過程中我們需要強調(diào)的是以病人為核心的理念，強調(diào)臨床需求對基礎(chǔ)研究工作乃至整個轉(zhuǎn)化工作的指導(dǎo)意義。如果提不出好的臨床問題，基礎(chǔ)科學(xué)的轉(zhuǎn)化會失去方向。圖1 實現(xiàn)轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)的三個階段(資料來源：Salvatore A, Berent P. The Advancement of Translational Medicine-from Regional Challenges to Global Solutions. 2009)從上述轉(zhuǎn)化鏈中，我們可以看出數(shù)學(xué)、物理、化學(xué)、生物等基礎(chǔ)科學(xué)和電子、計算機、光學(xué)、機械等工程技術(shù)的發(fā)展是推動醫(yī)學(xué)發(fā)展的原動力；而科學(xué)和技術(shù)的進步要轉(zhuǎn)化為人類健康則要逐一克服橫亙其中的“轉(zhuǎn)化斷層”。3. 研究方向：以分子生物學(xué)發(fā)現(xiàn)向臨床應(yīng)用轉(zhuǎn)化為核心當(dāng)今以惡性腫瘤、心腦血管疾病為首的慢性疾病嚴(yán)重威脅人類健康，總體發(fā)病率在我國逐年上升，且有年輕化趨勢。通過對這類疾病發(fā)病機制的深入探索，我們認識到它們大多是多基因和多種環(huán)境與社會心理因素共同作用的結(jié)果，發(fā)病機制復(fù)雜，是系統(tǒng)性疾??；并且個體差異大，對這些疾病患者不適合采用單一的方法進行診斷和治療。因此，在分子和細胞水平上基本弄清了亞臨床、臨床的致病原因，根據(jù)患者的遺傳背景、疾病的分子生物學(xué)特征進行分子診斷和個體化治療的時代正在開始。以分子生物學(xué)發(fā)現(xiàn)向臨床應(yīng)用轉(zhuǎn)化為核心內(nèi)容的轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)為實現(xiàn)以預(yù)防、預(yù)警和個體化治療(preventive predictive and personalized medicine，3P醫(yī)學(xué))為目標(biāo)的21世紀(jì)3P醫(yī)學(xué)提供了解決路徑?，F(xiàn)代轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)是醫(yī)學(xué)研究理念的一次新的跨越和革命，將在以下幾個方面進行重點轉(zhuǎn)化。(1)生物標(biāo)志物的鑒定和應(yīng)用。各種組學(xué)研究為我們提供了大量的數(shù)據(jù)和研究方法，基于組學(xué)研究我們有望篩選出用于早期診斷、疾病預(yù)測、評估藥物靶點和患者預(yù)后的生物標(biāo)志物，用于疾病的早期診斷、預(yù)防和治療。這些標(biāo)志物相關(guān)產(chǎn)品的開發(fā)和應(yīng)用將會是一個很大的產(chǎn)業(yè)，對疾病的整個診療過程產(chǎn)生巨大的影響。(2)靶向藥物的研發(fā)。靶向藥物是隨著當(dāng)代分子生物學(xué)、細胞生物學(xué)的發(fā)展產(chǎn)生的新型藥物，目前主要用于腫瘤治療領(lǐng)域。傳統(tǒng)治療藥物因為缺乏明確的藥物靶點，通過對細胞的殺傷作用來發(fā)揮效，很多情況下殺傷腫瘤細胞的同時也會殃及正常細胞，所以毒副作用大。隨著分子生物學(xué)的發(fā)展，研究者們得以明確疾病的分子機制，從而選擇有效的靶點，開發(fā)具有特異性的靶向藥物，用于疾病治療。例如，靶向藥物格列衛(wèi)和赫賽汀的開發(fā)改寫了慢性粒細胞白血病和乳腺癌治療歷史?，F(xiàn)在很多研究機構(gòu)、藥廠認識到靶向藥物的價值和戰(zhàn)略意義，已投入了大量的人力和資源用于靶向藥物的開發(fā)。(3)基于分子分型的個體化治療。復(fù)雜疾病的異質(zhì)性和越來越多的靶向藥物的開發(fā)向我們揭示了一種醫(yī)療行為適合所有人(one fits to all)的時代逐漸過去。而分子生物學(xué)的發(fā)展讓我們認識到復(fù)雜疾病的異質(zhì)性的根源在于其分子機制，包括基因組的遺傳和變異、細胞信號通路的異常，不同個體所患的看似相同的疾病或存在不同遺傳背景和分子分型?，F(xiàn)代醫(yī)學(xué)界已形成共識，根據(jù)患者所患疾病的分子分型實施個體化治療是現(xiàn)代醫(yī)學(xué)的發(fā)展趨勢，將極大地提高治療效率，有效地減輕經(jīng)濟成本和毒副作用。(4)分子影像診斷技術(shù)的開發(fā)。分子影像學(xué)是隨著醫(yī)學(xué)影像學(xué)和分子生物學(xué)等學(xué)科的發(fā)展和互相融合而形成的新興研究領(lǐng)域。傳統(tǒng)影像學(xué)主要依賴非特異性的成像手段進行疾病的檢查，只有當(dāng)機體發(fā)生明顯的病理或解剖結(jié)構(gòu)的改變時才能發(fā)現(xiàn)異常，雖然技術(shù)和圖像分辨率在不斷提高，但是此時發(fā)現(xiàn)疾病，已錯過了治療的最佳時機。分子標(biāo)記和正電子發(fā)射計算機斷層掃描(PET-CT)、磁共振成像(MRI)等影像技術(shù)的結(jié)合將使影像醫(yī)學(xué)從對傳統(tǒng)的解剖、生理功能的研究，深入到分子水平的成像，在特異性分子探針的幫助下去探索疾病的分子水平的變化，在臨床癥狀出現(xiàn)之前就監(jiān)測到病變的產(chǎn)生，從而實現(xiàn)真正的早期診斷，提高疾病的治療效果。

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《2012科學(xué)發(fā)展報告》是中國科學(xué)院科學(xué)與社會系列報告之一。

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