人民日报:1美元与10美元

2014-05-09 12:22 | 作者: | 标签: 人民日报

来源:人民日报,作者王小凡为美国杜克大学讲席教授,张赟为美国麻省理工学院博士后研究员

在生物医学领域,常听到这样的研究课题:什么决定了果蝇的眼睛颜色?怎样可以让小鼠变得肥胖?某个蛋白质的三维结构是怎样的?这些课题让许多人不解:做这样的基础研究有什么意义?为什么不把钱花在救治病人身上?

一个最直接的回答是:因为我们对于人类健康还知之太少。到今天为止,我们对许多疾病的了解仍有限,比如连关节炎这样普通的慢性疾病都不知道其具体的致病原因,所以无法着手设计可能有效的治疗方法。在这种情况下一味强调把钱花在救治病人身上,无异于隔靴搔痒、盲人摸象。

生物医学领域里的基础研究,正是为了解决那些目前没有头绪的健康问题。果蝇眼睛颜色的探索或许可以告诉我们一类遗传疾病的发病原因,小鼠肥胖的实验可能会对糖尿病人的病情控制产生影响,关键蛋白的三维结构可以指导生物化学家们去设计针对性的小分子药物。尽管许多时候科学家自己并不清楚他们的研究会有怎样的具体应用,但这种“不清楚”恰恰是基础研究的本质属性,并不妨碍它在后来的医学实践中产生重大影响。

限制性内切酶的发现就是一个著名的例子。在20世纪50年代,瑞士微生物学家沃纳·阿尔伯关注一个有趣的现象:自然界存在一类专门侵染细菌的病毒噬菌体,很大一部分噬菌体对于被侵染对象有很强的选择性。他由此想到:为什么噬菌体会选择性地侵染细菌?这个问题似乎与治疗病人关系很远,但其答案却意外而深刻地改变了现代医学的发展进程。经过深入研究,阿尔伯发现,大肠杆菌可以生产一种蛋白来分解噬菌体的基因,只有之前侵染过特定大肠杆菌并通过突变逃离了这种蛋白识别的噬菌体才能“选择”这类细菌进行繁殖。这种蛋白具有很强的特异性,能专门识别噬菌体具有而细菌没有的基因序列。后来的研究发现了很多细菌都有这类的蛋白,它们被命名为限制性内切酶,成为基因重组技术的基石,人类自此具备了主动改造遗传物质的能力。

限制性内切酶深刻改变了人类研究基因功能的手段,为癌症、艾滋病等多种疾病的研究提供了基本技术方法;它可以直接应用到日常生活中,如利用对遗传物质的特异性识别进行亲子鉴定、罪犯识别等;它同时也带来了全新的工业化应用机会——利用基因重组技术让微生物大量生产人类蛋白,这对血友病等疾病的控制有着不可估量的作用。阿尔伯因此获得1978年的诺贝尔生理与医学奖。在探索噬菌体和细菌关系的时候,阿尔伯难以预见这个研究结果的广泛应用,也很难想象“应用性”主导的研究模式能产生这样的成果——在这个基础研究结果出现之前,人们甚至很难产生用微生物生产人类蛋白的想法。

类似“意料之外”却又“情理之中”的故事并不少见。1965年,美国生物物理学家巴奈特·罗森伯格在研究电场对细胞分裂影响的时候意外发现了铂类化合物能有效抑制细胞分裂,进而发现了著名的化疗药物顺铂;多发性骨髓瘤的特效药万珂的发现,始于哈佛大学医学院阿尔弗雷德·高柏教授对于细胞内的废物回收系统——蛋白酶体基本功能的研究;用于多种癌症的分子靶向药物阿瓦斯汀,主要源于对血管内皮细胞迁移、分裂分子调控机制的研究积累。

这些事例清楚呈现了好奇心驱动的基础研究所带来的巨大意义。正如发现了DNA聚合酶的诺奖得主亚瑟·科恩伯格所说:对自然现象本质特征的好奇和探索……是现代医学中药物和设备得以发明的基本道路。

就长期效果看,基础研究本身是一项合算的投资。美国经济学家塞尔玛·米西肯研究了1900年到1970年间生物医学领域基础研究投入与回报的关系,她发现,每1美元对生物医学基础研究的投入可以换来10到16美元的回报。这尚未考虑生物医学领域的基础研究对其他领域的影响,比如冻干技术在食品科学、生物酶学在啤酒生产和清洁工业中所产生的重要经济价值等。虽然中美两国的医疗制度有所区别,但近年来肿瘤、糖尿病、心血管病等疾病发病率的高速增长已经为中国的医保带来沉重负担,通过投资基础研究来降低医疗成本应该成为一项值得认真考虑的政策选择。

实施创新驱动发展战略决定着中华民族的前途命运。在这个机遇与挑战并存的时代,中国更要避免急躁冒进、目光短浅。磨刀不误砍柴工,大力发展基础科学研究正是为了磨砺好创新这把利剑,从而开拓出一条可持续发展、充满竞争力的发展道路。

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