[学者笔谈]杨国源:行走于学科与学科之间[图]
发布时间:2013-03-07 11:29:22

[编者按] 继2011年上半年推出“身边的感动”系列报道受到广泛好评后,从2011年10月起,我们推出了新栏目“学者笔谈”。本栏目将陆续推出一批我校有影响的学者,重点展示他们在人才培养、科学研究、服务社会和文化传承与创新等方面的观点和见解、思路和做法及理论和实践,旨在弘扬科学精神,激荡人文情怀,回归学术本位,浓郁学术气象,全面提升交大学术的影响力和传播力。

■ 转化医学实际上是一个非常好的概念,它对全世界的医学科学工作者们都极具蛊惑力。它要求实验室的基础研究必须以临床科学问题为出发点,并通过实验室研究再将其结果尽快有效地应用到临床实际中去。

■ 科学与教育,将是我们在21世纪融入世界一流先进国家的立国之本。

■ 生物医学工程学科愈来愈贴近临床已是国际上生物医学工程学科的重要发展趋势。

■ 在借鉴世界一流科研机构的先进经验的同时,还需根据我国的特点,尤需通过政府与企业的联合投入,通过基础与临床应用研究人员、医疗仪器研发人员的协作研究,以需求来拉动技术发展,然后再由技术推进临床应用,以此来达到事半功倍的效果。

每每谈及自己的人生和做学问,我总是问自己:我如何能做得更好?记得20多年前,我在加州大学旧金山医学院做博士后,工作十分努力,几乎将自己所有的时间都给了实验室,那时我的导师对我说:“You work hard,but you had better work smart”。这句话我记忆至今,因为它对我的启发很大,一个根本的问题就是,我们大部分中国学生工作都十分勤奋,但往往缺少广阔的思维。由此我认识到,努力固然重要,但科学研究必须避免单一狭隘的思维,必须有广泛的知识,唯有如此,才有可能真正达到成功的境界。20年后,当我得以报效祖国,成为交大Med-X 研究院的一员之时,我所从事的工作仍旧还是对医学和疾病的研究,但新世纪的医学研究领域却大大地扩展了。多年的锤炼与等待,丰富的临床医学资源,让我们终于迎来了科学创新的历史契机。

转化医学将带领人类走进生命科学发展新时代

人类医学的自我发展,走过了漫长的发展道路,至20世纪下半叶,除了获得突飞猛进发展的分子生物学、细胞生物学、免疫学和神经生物学使得过去许多疾病的机理得到了进一步的阐明并大大促进了医学科学的发展外,一个全新的科学概念也渐渐进入酝酿和实验阶段,那就是“转化医学”的提出。美国麻省理工(MIT)第十六任校长苏珊·霍克菲尔德(Susan Hockfield)博士更是将此概念提到了一个更为令人瞩目的高度。她认为:在转化医学理念下的学科交叉,即生命科学和物理科学及工程学的交汇,可能正在孕育着第三次生命科学的革命。在此,我不禁要说,霍克菲尔德博士如此推测是充满大胆想象力的,它不仅为21世纪的现代医学提供了一个很好设想,其实质还将会带领人类走进一个全新发展的生命科学新时代。

转化医学实际上是一个非常好的概念,它对全世界的医学科学工作者们都极具蛊惑力。它要求实验室的基础研究必须以临床科学问题为出发点,并通过实验室研究再将其结果尽快有效地应用到临床实际中去。同样,临床医生如发现任何不能阐明的基础科学问题需求,也可及时把这些信息反馈给基础研究的科学家,如此这样才能够使医学研究真正解决实际的临床疾病诊断和治疗问题。而反观以往的医学研究,由于医学领域的学科越分越细,基础研究越来越深入,致使它们和临床的脱节也越来越明显。比如以脑血管病为例,美国几乎有近150个实验室已证明有效的药物,却全部都在美国国立健康研究院(NIH)进行的临床药物试验中失败,止步于临床前。很显然,这对于科研人员来说,几乎预示着现有的基础医学科学单一化研究模式如丧钟般已被敲响,同时这种近乎毁灭性的打击,也的确令大家沮丧不已。所以,提示进行转化医学的研究,重新审视以往的研究方式从目前来看无疑是十分必要和迫切的。

但是,一个重要的问题也由此被提了出来,那就是在当今的医学研究领域,转化医学研究已不可能仅仅是基础医学教育的任务了,当然也不可能仅仅是临床医生的任务,而是需要由一支有着临床、基础研究、医学影像学、电子学、工程学等多方面背景与经验的医学家、科学家和工程师共同组成的研究团队一起来承担此项工作,唯有这样,才有可能搭建起一个为交叉学科发展提供良好帮助和支撑的基础平台。

利用上海交大工科和医科的强大优势建设好交叉学科平台

如果说,全球化时代的来临已是一个毋庸置疑的事实,当传统的科学研究正在步入死胡同之际,那么,科学领域就必然会开启一个“诸神竞争”的时代。然而,为抢占科研制高点去迎接新的挑战,是否可以看作是时代给我们提供了一个新的机遇,使中国和世界一流科学大国有可能站在了一个新的起跑点上了呢?答案当然应该是肯定的。

我非常赞同芝加哥大学校长罗伯特·齐默那句针对教育的名言 “没有比投资未来更重要的事了”。毫无疑问,当我们和全世界科学界站在同一起跑线上之际,这句话对我们来说是极具预见性的,它带给我们的启示是,科学与教育,将是我们在21世纪融入世界一流先进国家的立国之本。

有着东方MIT美誉的上海交通大学,是中国工程师的摇篮,一直就有着材料学科、电子、信息、机械、动力等强大的工科教育。而在改革开放初期的1979,交大又率先成立了生物医学仪器专业,后于1997年成立了生物医学工程系,这不仅令我国生物医学工程得以快速发展,而且三十年来成绩斐然,为国家培养和输送了大批生物医学工程的专业人才,获得了一大批国家和上海市科技成果奖。尤其是2005年与上海第二医科大学的合并,更是为学校在转变教育模式上全面开启了一个新的纪元。由此我们可以这样说,这种由原先单纯传统的工科院校向研究型综合性大学的华丽转身,学校的远见卓识,看重的就是要对未来投资。如今,上海交大已拥有了一个有基础医学院、药学院、公共卫生学院、护理学院以及12家三等甲级医院这样一个强大的临床医学基地和一流临床医学学科。这些独特的优势,都使上海交大拥有了极大的潜力去发展具有国际先进水平的医工(理)交叉科学的大规模研究平台。

目前,生物医学工程学科愈来愈贴近临床已是国际上生物医学工程学科的重要发展趋势。美国约翰·霍普金斯大学的生物医学工程几十年来一直是遥遥领先。而几年前,斯坦福大学组建了Bio-X,后来居上也成为美国交叉医学学科的一颗新星。因此,为尽快把握21世纪生物医药产业发展的历史性机遇,提高我国医学生物工程学研究和应用水平,从而为提高国家软实力而抢占历史制高点,上海交大在2007年11月开始成立了Med-X研究院,这同时也标志着上海交大医学交叉学科发展由此又进入了一个新的快速发展的历史阶段。接着,在校长的亲自主持下,学校还通过绿色通道从海内外引进了一大批优秀人才,他们均有着长期在海外一流大学进行学习和从事科研和教学的经验:他们中有讲席教授、有特聘教授,而更多的是朝气蓬勃、有着广泛知识面的新一代年轻有为的科学家。因为他们的加入,上海交大的生物医学工程学科完全进入了快速发展时期,他们共同担负的使命是:运用尖端的工程学和物理科学研究手段对重大的医学问题进行国际前沿性的转化型研究。Med-X 研究院现有的研究中心包括生物医学影像学和信息学研究中心、神经科学与神经工程研究中心、 教育部数字医学工程研究中心和纳米和生物医学研究中心。

比如,神经科学和神经工程就是生命科学前沿中热门的一个研究领域。神经科学研究范围非常广泛,目前主要有四大分支:神经系统的发育、神经生物化学、认知神经科学和疾病的神经生物学。基于医工(理)交叉的理念,Med-X 研究院的神经科学与神经工程中心将聚焦于疾病的神经生物学的研究。主要研究神经系统常见病如脑卒中、帕金森病以及阿尔茨海默病等严重危害人类健康的疾病。中心将利用先进的实验研究设备,从遗传学、分子生物学和细胞生物学,对以上疾病的病因和发病机制进行相关的前沿基础研究。中心也将发展疾病的动物模型,如脑缺血动物模型,模拟脑缺血患者的临床表现,以探索对脑缺血疾病进行治疗的可能性。神经科学与神经工程中心还将与临床医院紧密合作,从临床上发现诊断和治疗中的瓶颈问题,进行实验室探索验证,找出应对方法,再应用到临床服务于患者。

科学和教育的成果往往只会在未来才会慢慢显现,我们还有很长的路要走

纵观世界先进科研发展模式,美国至今仍代表着当代发达国家一流的国际水平,在交叉学科方面,他们有着很好的经验,其中“国际医学生物工程学联合会”就是一个范例。此联合会现已拥有45个分会及专业委员会,成功举办了18次世界性会议及论坛,目前拥有全世界会员两万多。它为各学科的科学家们提供了充分交流的平台和机会,培养造就了一批驰骋于多学科研究与应用的专家人才,是西方医学在该领域始终引领世界数十年的重要基石和技术支撑。

而在中国,虽然自上世纪80年代起也出现了类似的学术机构,如1980年成立的“中国生物医学工程学会”,至今也已发展为二十多个分会,举行了7 次全国生物医学工程学术会议。1986年,学会已加入了“国际医学生物工程联合会”,并于1999年开始编辑和发行《中国生物医学工程学报》。但这一切与世界上处于绝对地位的一流科研机构相比,仍还存在相当差距,其中主要问题还是源于科研模式中体制与机制的组织与运作方式不同。所以我们必须以更为开放的态度,借鉴国际上一流研究机构的成功范例,牢牢把握住世界科技模式转变的发展机遇,利用我国一切现行的政策优势,去形成自己的一流高效科研模式。

除此之外,医学交叉学科的核心,即对于研究型综合性大学如何整合不同领域的人才和资源来形成“产学研用”的创新体系问题,美国一些大学目前已经显示出绝对的优势。例如,美国斯坦福大学的BIO-X,汇集了学校约50个部门的300多位大学科研人员,在对从分子到思维的模拟活动过程中的影像学、细胞和组织的康复、正常健康和疾病遗传学的解码以及治疗设备和分子设备的设计等研究方面,均已取得显著成就,且都着手进行了临床转化。而说到加州大学的旧金山分校,伯克利分校和山塔克鲁斯分校组成的定量医研院(QB3),他们的140多位科学家,使用应用数学、化分、物理学等应用定量技术,都已开始从事生物医学和工程等各个方面的合作交叉研究,不仅促进了定量技术在医学中的应用,还成功开发出许多高科技含量的产品和专利,培养了许多、新一代交叉科学研究人员。我们需要加大跨学科的人才培养力度,完善学科和教师的评价体系,这样才能为创新提供一个更好的平台。

很显然,交叉学科的发展需要医学、生物学、物理学、电子信息、生物工程、精密制造、新材料等多项新理论和新技术的有机结合,而集成和创新这个系统,跨学科的有效组织模式是增强创新的绝对有效途径。不过,在借鉴世界一流科研机构的先进经验的同时,还需根据我国的特点,尤需通过政府与企业的联合投入,通过基础与临床应用研究人员、医疗仪器研发人员的协作研究,以需求来拉动技术发展,然后再由技术推进临床应用,以此来达到事半功倍的效果。在这方面,国际上一些大的企业已具有很强的研发能力,而我国目前的医疗仪器企业中具有这样能力的几乎空白,因为政府的投入大多还是倾向于企业,但企业只是转化医学链中的一个环节,如缺乏整体自主创新意识,也就必然缺乏有自主创新能力的人才和团队,后备力量不足,显然就很难形成完善的技术创新链,可持续发展只能沦为一句空谈。所以我深感,国家的发展还是要依赖于科技的发展,国家的希望就在于科技的领先,而科技的发展与领先,最为重要的还是取决于科研模式的先进与否。若是想要在转化医学方面取得进展,真正跟上国际步伐,改变原有的研发和投资模式势在必行。

另外说到如今到来的全球化时代,对于中国来说,与欧美等先进国家相比语言障碍也是我们的主要弱势之一,这个看似对一般教师不那么重要的问题,但对于一名一流大学的教师,对于一名交叉学科的专业教师来说,则至关重要。因为他们必须在第一时间掌握自己领域国内外研究的最新进展,所以如何真正掌握好英语,切实做到能读、能听、能写,则是能否直接和国际学者进行交流、把我们自己的研究成果展示给世界,让世界了解我们的关键。同时,他们不单要在自己的学术领域占有绝对的权威,而且还应是一名有多学科知识的学者和科学家,否则在交叉学科领域,则难以与其他学科的老师进行有质量的交流。所以我认为,学校应进一步增强多学科平台建设,不固囿于自己的专业学科,为交叉学科的发展提供一个更大更高更为广阔的平台。建议有可能的话,要促进大学的老师在临床医学学科兼职,因为这也是发达国家取得较多成就的基础。

最后,我很有感于复旦王德峰教授对于高等教育的看法,在如今的中国,高教的灵魂归结于我们应有怎样的学术精神,高教科技人才的培养和造就,离不开学术理想与精神品格,但这前后二者,都来源于大量教师一生对光阴的投入以及精神和知识的积累,而教育的价值和作用、科研的成果和经验又只会在未来几十年才会慢慢显现出来。因此说,我们还有很长的路要走,我们还需足够的耐心和信心。

学者小传

杨国源,上海交通大学王宽诚讲席教授,博士生导师,上海交通大学Med-X研究院副院长。中国神经科学协会理事、中华神经病学神经生化学组委员、上海医学会脑血管分会委员。曾获美国NIH等基金资助10余项,并担任美国NIH、AHA、和退役军人事务部神经生物学基金评委成员,回国后获上海浦江人才计划、“973”计划、国家自然科学基金重点及面上项目、上海市科委重点项目等资助,并组建了神经科学与工程团队。1987年获上海医科大学神经外科博士学位。1989-1991年在加州大学旧金山分校医学院博士后,1991年任密西根大学医学院讲师、助理教授。2001年起任加州大学旧金山分校医学院副教授、教授。

长期从事神经病学,神经外科学和神经生物学,特别是脑血管病的转化医学研究。在国际上首创小鼠大脑中动脉缺血/再灌注损伤模型;率先应用转基因和干细胞技术对缺血性脑损伤进行治疗,有关内皮祖细胞治疗脑缺血的研究论文2009年被国际中风协会选为最佳论文并作大会演讲;近年来利用同步辐射微小血管成像技术率先对小鼠脑部小血管病变进行了深入研究,取得了一系列开拓性的成果。

共发表SCI论文160余篇,主编和参与了7本书的编写工作。并担任如Stroke、CNS Neurosciences & Therapeutics、Aging and Disease多家国际一流杂志编委,以及国际脑血流和脑代谢协会(Society of Cerebral Blood Flow & Metabolism)常务理事等。