浅析转化医学与医学实践

　　摘要 转化医学是近年发展起来的新兴医学研究模式, 旨在促进基础医学的研究成果向实际医疗应用转化. 本文从医学发展进程、基础医学与医学各学科发展之间的关系阐述了转化医学产生的必然性, 转化医学研究的目的、特点和内容; 综述了转化医学研究的现状和促进转化医学发展的策略; 分析了我国转化医学研究存在的问题, 提出了对策和建议; 最后阐述了转化医学与其他新兴医学研究模式的内在联系.

　　关键词 转化医学 医学实践转化 研究循证医学 整合医学

　　医学是获得人类自身相关知识、促进健康的科学. 它的发展经历了 4 个主要阶段, 先是“神道医学”模式阶段, 源于 5000 年前人类文明社会初期, 那时医学是神学的一个分支, 所谓巫医一体. 2500 年前进入经验医学模式阶段, 其理论主要源于医学实践, 如中国《黄帝内经》的阴阳平衡学说、古希腊《希波克拉底文集》中的体液平衡学说. 300 多年前, 物理化学实验的发展使医学进入了理性生物医学模式阶段, 认为疾病是由微生物感染和营养素缺乏导致. 随着生物学和基础医学研究的快速发展, 人类对疾病的成因和健康的认识有了质的飞跃, 1977 年, Engel[1]在 Science 杂志发表 “需要新的医学模式: 对生物医学的挑战”的文章, 提出了生物-心理-社会-环境的医学模式. 这种模式下医学被定义为处理健康相关问题的科学, 以治疗和预防疾病、提高人体自身素质为目的. 随着医学的发展, 人类对疾病和健康危险因素的认识不断深入. 目前定义的危害健康的因素主要包括遗传、生物、心理、生活方式、医疗系统(医疗事故、院内感染等)、环境、社会等, 交织形成了复杂的健康多因素模式网络[2](图 1). 人类社会随之也建立了健康促进体系以达到增进个体和群体健康的目标, 其核心部分是医学研究与实践, 包括基础医学、临床医学、护理医学和预防医学等. 这些医学学科间相互渗透, 形成了一个有机的整体. 近几十年来基础医学研究的丰硕成果使人类对疾病的认识从器官、组织、细胞水平深入到了基因、蛋白等分子水平; 医学新概念不断涌现, 如基因组医学、环境医学、循证医学、整合医学等; 这些新概念体现了基础医学快速发展, 推动了医学实践的进步, 并将对医学模式产生深远的影响. 但是, 基础医学研究成果并不会自动转化为医学实践, 还需要相关研究将这些成果转化为临床、护理和预防医学可用的、系统的医学理论, 医疗产品和服务(图 2). 现实中, 基础医学研究的成果向实际应用转化的成功案例凤毛麟角, 绝大部分归于失败. 究其原因, 一方面是大量研究成果不具备转化潜力; 另一方面是众多成果在转化过程中没有遵循转化研究的客观规律而最终折戟沉沙. 近年来一个热议的话题——转化医学, 作为一种新的研究模式, 成为连接基础医学和临床、护理、预防医学的桥梁, 其探讨和推动基础医学研究成果向实际应用转化的特征, 使其迅速成为关注的热点. 本文就转化医学与医学其他学科间的关系、研究现状和存在的问题展开讨论.

　　1 转化医学: 从基础医学研究到医学实践的桥梁

　　1992 年, Choi [3]在 Science 杂志首先引出“Bench to Bedside” (B-to-B)概念, 意为从实验室的研究发现转化成临床使用的诊疗技术和方法的过程. 1996 年, Geraghty[4]在 Lancet发表文章, 首先提出“translational medicine”的概念. 2003 年, 美国国立卫生研究院 (NIH)制定 NIH Roadmap for Medical Research, 定位了医学研究的重点路径, 指出转化医学对于新世纪医学发展的重要性.

　　1.1 转化医学的含义

　　维基科学总结了一些文献[5,6]的观点, 将转化医

　　学定义为一种基于介入式流行病学(interventional epidemiology)的医学实践, 认为转化医学是循证医学(evidence-based medicine)的自然发展和延伸, 整合了基础科学、社会科学及政治学, 其目的是优化医护及预防措施, 提供一种超出单纯健康护理的服务. 简言之, 转化医学就是将合适的生物医学发现转换为药物、医疗装置或疾病防治措施等, 使之服务于人类健康的科学(http://en.wikipedia.org/wiki/Translational_ medicine).

　　转化医学体现了当今生物医学研究模式变革的一种倾向, 即将传统模式中各自分离的基础研究、药物研发、临床研究等整合起来, 是专注于连接基础科学发现和临床研究活动, 将临床实验结果转化为临床实用手段的变革. 转化医学是“bench”和“bedside” 的连续统一体, 是双向、开放的循环. 研究途径可以从基础到临床, 即由基础研究获得的理论认识在病人(群)中验证和实践; 也可是从临床到基础, 即从临床研究中获得信息, 在此基础上提炼关于人类疾病病因和过程的信息, 再在基础研究中进行理论证明, 并用于指导临床实践. 转化研究是转化医学的基础, 包括 “Bench to Bedside Translation” (Laboratory to Human) 和 “Bench to Community Translation” (Evidence to Practice)整个过程, 是研究如何把基础医学研究成果转换成合适的方案、技术, 使其能够用于解决公众健康问题的科学. 转化研究的成果同时还应该与社会科学及政策研究的成果进行沟通和相互影响, 以达到最终促进人类健康的目标. 当前人类基因组学的发展为转化研究提供了丰富的手段和工具, 故转化医学在某些方面也可具体化为“分子医学”、 “个体化医学”及“预测医学”等, 即通过鉴定分子水平上的疾病表征和疾病过程, 发展诊断试剂及针对疾病的靶向药物和预防方法. 分子诊断试验似乎就是最早的从基础到临床的转化研究的例子.

　　1.2 转化医学是基础医学迅速发展的需求和产物

　　(ⅰ) 基础医学研究推动了医学其他学科的发展. 基础医学的研究成果转化成为临床医学实践的新技术、新方法, 使得临床“指南”不断更新, 推动了临床医学的快速发展. 基础医学研究成果也促进了护理医学的发展, 为护理医学临床实践提供理论基础; 有助于护理医学掌握疾病发展的动向, 预防和去除疾病的并发症, 改善预后; 医学工程学的发展提高了护理效率和质量.

　　基础医学研究成果极大促进了预防医学的进步. 过去 100 年里美国人的平均寿命增加了 30 年, 其中预防医学贡献了 25 年, 临床医疗服务贡献了 5 年[7]. 免疫学和疫苗技术的发展极大提高了对感染性疾病的预防效果. 基础医学研究的成果推动了“生物-心理- 社会-环境”医学模式的确立和发展. 这一模式下, 疾病预防从病原学预防拓展到生理预防, 个体及社会的行为、心理预防以及医学管理预防等. 生物-心理- 社会-环境医学模式的确立, 也对医学教育提出了更高、更全面的要求. 2008 年美国医学界首先提出“21 世纪的医生应该成为公共健康专业人员”[8].

　　(ⅱ) 基础医学研究促进了新药和医疗器械的研发. 从 2001 年开始, 以生物医学技术为基础的新药研制在药物研发中的比例越来越大, 渐成为药物研发的主流. 近年来, 药物研发趋于基因靶向化. 2006 年一项研究表明, 目前世界上批准的约 21000 种药物是通过 324 个不同的分子药物靶标起作用, 其中包括 266 个人类基因衍生的药物靶标, 其余为细菌、病毒、真菌或者是其他病原体的靶标[9]. 例如 20 世纪 90 年代我国科学家陈竺院士首先确定了全反式维甲酸的作用靶点及其诱导白血病细胞分化的机理, 以此为基础, 全反式维甲酸及其衍生物已经成为治疗白血病的重要药物[10]. 此外, 基础医学研究成果也促进了医疗器械研发的进步. 例如生物材料的进步, 促进了人工关节、血管支架等的发展; 生物分子标志物研究成果促进了生物芯片及检测设备的发展; 干细胞的研究成果则促进了组织工程和再生组织技术及设备的发展.

　　(ⅲ) 基础医学研究影响卫生政策研究、制定. 卫生政策与管理学是医学、社会学、经济学和管理学等学科相互作用的产物[11]. 基础医学研究成果也直接影响着公共卫生政策研究和政策制定, 如对传染病的研究成果促进了计划免疫政策制定. 急性大规模传染病(如 SARS, 禽流感等)成为非传统的安全因素的重要组成部分. 认识这些急性大规模传染病的致病机理和流行规律, 制定相应国家公共卫生政策, 已经成为国家战略安全研究的重要组成部分.

　　(ⅳ) 现代基础医学研究的困境. 基础医学的快速发展也引发了临床医疗实践中医学认识和实施的不同步, 即医学基础知识的快速膨胀与医学实践的相对滞后; 基础医学研究人力物力的投入对医学实践的实际推动作用差强人意. 在临床上则表现为医疗成本快速提高与疗效期望值的差距不断扩大; 高技术发展与医疗模式改变不同步等. 现代医学研究依然面临严峻的挑战. 近年来医学研究文献每 19 年翻一番, 其中关于艾滋病研究的文献每 22 个月增长 1 倍, 已有超过 200 万个研究成果等待实际的医学实践[12]. 基因组医学、个体化医学研究则进一步成倍加大了研究与实践的鸿沟. 2003 年, 有人研究了 1979~ 1983 年间 6 个主要的医学期刊发表的论文, 包括 Science, Nature, Cell, Journal of Biological Chemistry, Journal of Experimental Medicine 和 Journal of Clinical Investigation, 这些论文中有 101 篇声称具有广阔的临床应用前景. 20 年后, 只有其中 5 项获准用于临床, 而只有 1 项在临床上获得了广泛的应用[13]. 如此计算, 基础医学成果成功转化医学实践的几率极低. 什么原因造成了目前这种知识与实践之间的巨大鸿沟? 其内在原因是基础医学研究与医疗产品和服务研究内在特性的巨大差异. 基础医学研究是以非经济利益的兴趣为驱动、崇尚自由研究, 具有非目标导向的特点; 实验方法非标准化; 其回报以学术荣誉为主. 而医疗产品和服务研究则是经济利益驱动为主, 其目标导向明确; 要求标准化操作、适用症明确、疗效可期; 回报主要来源于市场[14,15]. 这种内在特性的冲突是引发上述问题的根本原因. 这种情况将基础医学研究置于尴尬的境地, 也使得目前的医学研究模式难以为继. 这种基础医学研究的危机引发了医学界有识之士的思考, 由此提出了“转化医学”这一全新的医学研究新模式.

　　1.3 转化医学研究流程及特点

　　一般认为转化医学研究分为 4 个阶段.

　　T1, 研究成果向人的转化 (Translation to Humans), 探讨基础研究成果潜在的临床意义及可能的应用前景. 通过 T1 期研究, 获得关于基础研究成果与人类病理生理过程相关性的知识; 获得观察和影响相关病理生理过程潜在方法的知识. 研究内容包括: 临床前研究及动物模型研究、人类病理生理学研究、以人为对象的初步研究(健康志愿者研究)、基础研究成果在人体的验证以及Ⅰ期临床研究. T2, 研究成果向病人的转化(Translation to Patients), 是在一个相对严格控制的环境下对基础研究成果的应用方式进行探索和优化, 形成临床应用的指导方案.

　　T2 期研究主要是获得达到最优化应用的各项条件设置的知识. 主要研究内容是Ⅱ期和Ⅲ期临床研究.

　　T3, 研究成果向医学实践的转化(Translation to Practice). 研究者根据推荐的应用方式探索通常情况下临床实际应用的方法, 获得在实际工作中有效使用方法的知识. 其主要研究内容是Ⅳ期临床研究、健康服务研究, 包括对成果应用的宣传、交流和广泛应用以及临床实际效果的评估研究.

　　T4, 研究成果向人群健康的转化(Translation to Population Health). 主要是研究分析影响人群健康的因素和研究提高人群健康的综合方法. T4 期研究最终是以提高人类健康水平为目标. 研究内容包括以大人群为基础的效果评估、影响健康的社会因素等.

　　生物医学的快速发展已经积累了海量的研究成果, 大量与疾病过程相关的基因都已经被阐明. 综合各种研究结果, 发现很多最新发现的疾病相关基因还是通过已知的信号通路起作用. 因此很多疾病的重要的致病基因已被发现, 转化医学应当以目前的这些研究成果为基础发展有效的治疗方式. 近年来, 西方医药产业界开发出很多基因特异的靶向抑制剂, 这些抑制剂都需要进行转化研究. 而转化医学要解决的问题, 首先是快速有效评估出有潜力进行临床试验的药物, 并指导其临床研究; 其次就是对已经开展了临床试验但疗效不满意的药物, 找出原因, 通过调整使用方式、适用人群, 或与其他药物配伍来提高疗效, 至少是提高对疾病人群中具有特定分子谱的亚群体的疗效; 最后, 很多基因现有的抑制剂对该基因的抑制效果的敏感性和特异性不佳, 需要筛选新的抑制剂. 可以看出, 转化医学研究并非强调理论创新性, 不强调新基因、新功能、新技术, 而是以有充分理论基础的成果为依据, 探讨基础研究成果的应用方式. 就是从已有的基础研究成果中选出有病理生理意义、有应用前景的成果, 再将其实用化, 最终转化成临床、社会可用的产品和服务. 因此从研发过程来看, 转化医学就是从理论到产品和/或服务的过程. 以药物研发为例, 所谓理论就是某基因参与了某种病理生理过程及其分子机理, 涉及从细胞到组织、动物整体水平的研究和证实. 图 3 显示了药物开发上市前阶段的转化研究流程[16]. 转化医学研究的关键是 T1 期研究, 特别是动物模型研究及临床前研究, 也就是在动物模型中验证理论, 探索适用化的技术和药物等, 并以此为基础进行临床前研究. 这实际上是从基础研究迈向转化医学研究的第一步, 也是最难的一步. 大量的研究成果之所以躺在纸面上, 就是科研人员没能迈出这一步.

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