二十一世纪是生命科学的世纪,基因工程研究是生命科学的前沿阵地,人类基因组计划堪称与阿波罗登月计划和曼哈顿原子弹计划相媲美。诺贝尔奖获得者杨振宁教授预言:下一世纪是生物工程的世纪,比尔盖茨预言:超过他的下一世界首富必定出自基因工程领域。什么是生物工程呢?首先从科学技术革命谈起:科学技术革命影响人类进程的四次科学技术革命分别是:第一次科学技术革命(18世纪60年代)棉纺织:一系列纺织机器的发明,动力:瓦特改良蒸汽机(1785年 ),交通运输:富尔顿-轮船(美、1807年);史蒂芬孙-蒸汽机车(英、1814年) 。1、首先发生在英国,并以英国为主体;2、以轻工业为主导;3、 以蒸汽动力为主要标志;4、技术发明主要源于工人和技师的实践经验。第二次科学技术革命(19世纪70年代)1、电力的广泛应用(西门子-发电机、格拉姆-电动机),2、内燃机和新交通工具的创制(卡尔·本茨-内燃机驱动的汽车、莱特兄弟-飞机),3、新通讯手段的发明(贝尔-电话、马可尼-无线电报)。第三次科学技术革命:以原子能技术、航天技术、电子计算机的应用为代表,包括人工合成材料、分子生物学和遗传工程等高新技术。 1.科学技术推动生产力的发展,转化为直接生产力的速度加快。2.科学技术密切结合,相互促进。3.科学技术各个领域相互渗透。第四次科学技术革命是从外部物质世界的革命到内部意识世界的革命,它的核心就是信息、生物、航天、材料和纳米技术的综合。生物工程与生物制药生物工程是运用自然科学及工程学原理,以微生物、动、植物体或其组成成分(器官、组织、细胞)作为生物反应器将物料加工,以提供产品的社会服务技术。包括基因工程、酶工程、细胞工程、微生物工程、蛋白质工程等。例如我们运用胰岛素来治疗糖尿病,那么胰岛素是如何产生的呢?将人基因组胰岛素片段提取分离出来,通过载体转入大肠杆菌细胞内,插入大肠杆菌的基因组,让该基因表达,通过DNA—RNA—蛋白质中心法则大肠杆菌为我们生产出胰岛素,再通过分离,纯化,活化运用于糖尿病,诸如此类药物有:干扰素(IFN)、白细胞介素-2(IL-2)、组织血纤维蛋白溶酶原激活因子(TPA)、肿瘤坏死因子(TNF)、集落刺激因子(CSF)、人生长激素(HGH)、表皮生长因子(EGF)、转移因子、抗生素等等,这些生物药品可以分别用以防治诸如肿瘤、心脑血管、遗传性、免疫性、内分泌等严重威胁人类健康的疑难病症,而且在避免毒副作用方面明显优于传统药品。基因工程与转基因技术由于1990年人类基因组计划的成功实施,人类DNA中30亿个碱基对排序已明确,4万多个基因结构已测出,目前不明确的是在什么时间和条件下这些基因得以表达。基因工程除运用于生物制药外,转基因技术在农业、科技方面已广泛运用。超市货架上已出现转基因大豆油、转基因小麦、水稻、棉花、西红柿等农作物。我国农业部已批准生产部分转基因农作物,解决了我国的粮食问题,该技术到底是怎么回事呢?例如转基因小麦和水稻就是将其它植物上抗覆倒基因,抗旱基因,抗除草剂基因转移到小麦和水稻上,使它们在原基因的基础上,增加了抗旱、抗覆到、抗除草剂功能,与以前的杂交技术截然不同。杂交技术是同品系生物,随机的基因重组,而基因工程则是不同品系动植物之间的插入、敲除,产生新的动植物。如美国的转基因大老鼠,中国的转基因鱼,还有各种优质、高产、抗病毒、抗虫害农作物不断的诞生。干细胞工程与克隆技术细胞工程主要有体细胞克隆、干细胞技术。由于干细胞具有再生各种组织、器官、个体的潜在功能,为干细胞的应用开创了广泛空间。美国《science》杂志于1999-2000年将干细胞研究列为世界十大科学成就之一。科学家已经能够在体外鉴别、分离、纯化、扩增和培养人体的胚胎干细胞,利用这些干细胞培养出一些人的组织、器官应用于临床,产生全新的工厂-器官工厂,全新的科学-再生科学,使人能够用上自己、他人干细胞或干细胞所衍生出的新的组织、器官来替换自身病变或衰老的组织、器官。今年5月份,美国科学家宣布体外人工合成细胞,近日英国科学家又宣布将体细胞诱导分化成为精子。总之,干细胞以及克隆技术为临床上各种疑难病症如帕金森、神经系统疾病、糖尿病、肝病、癌症,晚期肾病、慢性心脏病等带来希望,为组织工程提供取之不尽用之不竭的原料。生物产生生物技术由传统生物学到现代生物学,产生了生物技术、生物工程,诞生了生物产业,目前生物产业主要由:1、生物医药:基因工程疫苗、单克隆抗体诊断试剂、DNA诊断技术、药物、基因治疗和器官移植为人类疾病的预防、诊断、治疗开辟了新的路径,带来了新的希望。2、生物农业:多种高产、优质、抗逆植物,转基因动物的诞生,带来了绿色农业,解决人类的粮食危机。3、生物能源:利用微生物工程产生乙醇,柴油,为新能源的开发开辟了新的路径。4、生物制造:利用微生物、动、植物工程产生皮革等天然纤维,解决人类衣服等新材料问题,微生物能产出可降解的生物塑料,避免了“白色污染”。5、生物环保:全球大规模的污染如物理污染、化学污染、生物污染等一系列大气、水、土壤污染,将来用微生物来解决。如用核酸探针和利用生物传感器来监测环境;微生物菌株来降解污染物。现代生物技术的出现进一步提高了人类的生存质量,增添了生存乐趣。展望21世纪,五彩棉花,光彩喜人,寒冬腊月,姹紫嫣红,百花争艳,药品商店琳琅满目均标明基因工程重组。你在医院就医,医生首先检查你的基因,借助电脑和基因芯片,为你提供个体化的治疗方案,基因工程为人类展示了灿烂的明天。然而科学是一把双刃剑,确实能够合成细胞、克隆动、植物,重组一个小小的DNA、RNA病毒当然是易如反掌,而人类生存适应能力也越来越差。霍金预言:人类灭亡的原因,病毒危险排在小行星地球和核战争之前,而且由于转基因技术带来的不可预料的一切后果实在令人担心!
绝症患者的福音---市医院即将开展---21世纪最前沿、最具发展前景的医疗手段干细胞治疗引言众所周知,多利羊于1996年7月5日由罗斯林研究所的伊恩·威尔穆特教授等人通过体细胞克隆法培育问世,是世界上首只成年体细胞克隆羊。不久前,英国《柳叶刀》医学杂志报道,2008年6月,一支由多国科研人员组成的医疗团队在西班牙完成了全球首例“人造气管”暨完整的“人造器官”移植手术,“人造气管”采用了自身干细胞培养而成。如今术后5个月过去了,这名30岁女患者已彻底康复。布里斯托尔大学Martin A Birchall表示,干细胞培植器官移植技术大约只需要20年的时间就可以发展成为常规手术。这次手术的成功实施是干细胞技术的重大突破,具有重要的里程碑意义,有可能因此改变外科手术的未来。美国《科学》杂志于1999年将干细胞研究列为世界十大科学成就的第一,排在人类基因组测序和克隆技术之前。2009年1月23日,美国总统奥巴马撤销布什发布的限制胚胎干细胞研究的行政命令,随后美国食品和药品管理局(FDA)批准了全球首宗人类胚胎干细胞治疗临床试验。据悉,胚胎干细胞多年来一直是医学界研究的热点,这种细胞可以生成任何器官或组织。2009-年11月美国总统奥巴马访华签署了和中国共同开发研究干细胞有关协议。上帝在生物体内埋下的“奇迹”细胞蜥蜴的尾巴被切断后之所以重新长出,片蛭之所以去掉头部和尾部都能再生,就是因为它全身都存在干细胞。干细胞向切断的部位移动,通过增殖和分化,就完成了蜥蜴的尾巴和片蛭再生的全过程干细胞是一种“奇迹”细胞,简直“无所不能”,是“上帝”埋在我们体内的“种子”,是体细胞的“亚当”和“夏娃”。干细胞不是干燥的细胞,“干”,译自英文“Stem”,意为“树干”和“起源”。类似于一棵树干可以长出树权、树叶、开花和结果等。体细胞会因衰老或受伤死亡,人体大约有400——600万亿个细胞。约230种各类细胞。每天约有7000万死亡和新生。体内有一个干细胞库随时生产它们的替代品。干细胞的魅力在于:一旦身体需要,这这些干细胞可按照发育途径通过分裂而产生分化的成熟体细胞。也许在某一天,人们突然发现,人体器官可以在实验室按需要、按流程生产。血细胞、脑细胞、骨骼、心肌细胞、肝脏、神经等的更换都不成问题,即使患上白血病、帕金森氏症和癌症这些不治之症也能绝处逢生。基本概念干细胞(stem cells, SC) 是一类具有自我复制能力(self-renewing)的多潜能细胞,在一定条件下,它可以分化成多种功能细胞。干细胞有两种分类方法,一是根据干细胞所处的发育阶段分为胚胎干细胞(embryonic stem cell,ES细胞)和成体干细胞(somatic stem cell)。第二种分类方法是根据干细胞的发育潜能分为三类:全能干细胞(totipotent stem cell,TSC)、多能干细胞(pluripotent stem cell)和单能干细胞(unipotent stem cell)。胚胎干细胞的发育等级较高,是全能干细胞,而成体干细胞的发育等级较低,是多能或单能干细胞。干细胞(Stem Cell)是一种未充分分化,尚不成熟的细胞,具有再生各种组织器官和人体的潜在功能,医学界称之为“万用细胞”。不仅如此干细胞还有自我更新能力(Self-renewing),。 胚胎干细胞(Embryonic Stem cell, ES细胞)。是人类组织器官发育的基础。胚胎干细胞当受精卵分裂发育成囊胚时,内层细胞团(Inner Cell Mass)的细胞即为胚胎干细胞。胚胎干细胞具有全能性,可以自我更新并具有分化为体内所有组织的能力。早在1970年Martin Evans已从小鼠中分离出胚胎干细胞并在体外进行培养。而人的胚胎干细胞的体外培养直到最近才获得成功。胚胎干细胞(ES细胞)是一种高度未分化细胞。它具有发育的全能性,能分化出成体动物的所有组织和器官,包括生殖细胞。研究和利用ES细胞是当前生物工程领域的核心问题之一。· 成体干细胞 ;是人类组织器官修复的基础。成年动物的许多组织和器官,比如表皮和造血系统,具有修复和再生的能力。成体干细胞在其中起着关键的作用。在特定条件下,成体干细胞或者产生新的干细胞,或者按一定的程序分化,形成新的功能细胞,从而使组织和器官保持生长和衰退的动态平衡。过去认为成体干细胞主要包括上皮干细胞和造血干细胞。最近研究表明,以往认为不能再生的神经组织仍然包含神经干细胞,说明成体干细胞普遍存在,问题是如何寻找和分离各种组织特异性干细胞。成体干细胞经常位于特定的微环境中。微环境中的间质细胞能够产生一系列生长因子或配体,与干细胞相互作用,控制干细胞的更新和分化。干细胞治疗距我们还有多远?造血干细胞移植已在临床使用近半个世纪,治愈了数以万计的白血病患者。最近美国Osiris公司研制的骨髓间充质干细胞制剂,经三期临床试验后获美国FDA的同意即将进入市场。我国科学家韩忠朝教授率领科技团队独辟蹊径找到干细胞非常理想的来源,于2006年首次从新生婴儿废弃的脐带组织中得到了一种多能干细胞,称作脐带间充质干细胞(UC-MSC)。UC-MSC不但具有胚胎干细胞类似的增殖能力和多向分化潜能,来源丰富、取材方便、低病毒感染率、无伦理障碍,而且没有胚胎干细胞产生畸胎瘤问题,并且抗原性很低不产生免疫排斥反应,异体使用无需HLA配型。脐血干细胞已成为干细胞治疗的有效手段。如此简便有效便宜的干细胞治疗很快就会出现你我的身旁。星火燎原目前干细胞加介入已在多家医院应用心功能不全、心肌病、心梗的心肌再生。干细胞加介入的肝细胞移植已取的肝硬化治疗88%疗效。这种细胞移植技术可望取代脏器肝移植,结合TIPSS(经颈静脉肝内门体分流术)可临床治愈肝硬化。糖尿病、溃结治疗初见成效。严重慢阻肺、风湿均已有不错疗效。特别是神经科脑梗死、脑出血、脑瘫、脊髓硬化都取得骄人成绩。股骨头坏死、糖尿病肢段坏死、外伤截瘫有特效。至于美容、抗衰、保青春已在台湾、韩国、东南亚、南方成为时尚。困惑胚胎干细胞被称为“万能细胞”,能分化成各种不同的人体细胞,有望从根本上治疗多种现代疑难杂症。但全能干细胞只能通过胚胎获取,因此带来了干细胞研究中广被质疑的伦理问题。教会及保守派人士认为人类早期胚胎是神圣不可侵犯的生命,为了获取胚胎干细胞而创造一个生命再毁灭它,是不合伦理道德的。而最主要的担心还在于胚胎干细胞的研究会导致有人偷偷克隆生命,有可能导致克隆人的出现。道德层面的争议已经成为制约干细胞研究的瓶颈,科学与伦理再次成为对立的两方。另外是否引发癌症、传染病的问题也有不太清楚的地方。近有科学家预言干细胞移植可代替脏器移植。是药物、手术、介入后医学治疗的又一次里程碑。 本世纪医学治疗应该是细胞治疗时代。
自1882年德国一代名医Langenbuch所创切胆取石术以后,120年来因苦于无法降低胆囊结石的复发率,加上胆囊作为结石的生长源即著名的“温床学说”故胆囊切除术作为治疗胆囊炎,胆囊结石的金标准。中国每年几百万的胆囊被无辜切除(美国每年约50万)。今天看来,当时的温床理论是否正确、保胆术后结石复发率到底多高、胆囊切除术后患者生活质量如何、有什么远期弊病等,外科医生并非十分清楚,至今没有荟萃分析。胆囊切除术后的弊端:外科医师对胆囊的功能并不十分清楚也不重视。仅认为是:储存、浓缩、排泄胆汁。术后有不适推给内科医生,这是胆道外科的最大误区。目前认为胆囊有极为复杂和重要的功能,是不可缺少和替代的重要消化免疫器官。切除术后至少有以下弊端:1、消化不良、腹胀腹泻 2、十二指肠液返流引起反流性胃炎 3、术后胆总管结石的发生率增高 4、肝损害 5、结肠癌发病率增高(Morehead统计200例增高4倍) 6、术后肠肝循环和脂代谢变化不能完全恢复 7、胆囊具有的某些免疫功能的丧失。 理论更新:切胆的理由是复发率高、病灶论、癌变论的所谓温床学说。传统的温床学说认为:胆囊结石是由于胆囊结石、炎症互为因果引起的结石。Small三角代谢学说,Langenbuch认为胆囊胆汁中胆固醇浓度过度饱和,析出固态的胆固醇结晶形成了胆固醇石。而胆固醇由肝脏分泌,生成结石的温床不在胆囊而在肝脏。我国胆道外科前辈冉瑞图教授认为,胆囊结石源自肝脏,胆囊切除术适应症(胆囊结石)应与修正。因此现代观念认为,温床学说已过时不可提倡。关于复发率高是由于过去手术没有胆道镜取不净结石残留所致。癌变论更是无从谈起,没有结石照样发生胆囊息肉、胆囊癌如何解释。如果说胆囊结石刺激引起胆囊癌。保胆取石不正是预防癌变的一剂良药。黄志强院士多次强调和质询LC预防胆囊癌的想法对吗?无疑这种理论是错误的。微创保胆好处多!保留胆囊,保留了胆囊功能免除了胆囊切除术后的诸多并发症并且减少了不少医源性损伤,手术简便、安全、创伤小、何乐而不为。免除了更复杂的胆总管结石的发生,不少人从心理上认为自己还有胆囊亦是一种安慰。 近19年来,国内不少学者对于传统的切胆理论提出了怀疑和挑战,并取得了明显进展。目前内镜微创保胆在国内逐渐开展,正被越来越多外科医师所认同,2007年12月召开了首届全国内镜微创保胆学术大会。2008年第13届全国胆道外科学大会上,我国胆道外科大师黄志强院士明确提出:内镜保胆取石开展是21世纪的大事。其手术规范已收编高等院校教材。(药学系外科书)总之,对于胆囊结石、胆囊息肉的治疗要有一个观念的转变。要以人为本,既要去除胆囊结石、胆囊息肉,又要保护胆囊功能。每位医师应该首先考虑保护人体器官功能,维持内环境的平衡,权衡利弊必要时考虑切除胆囊,更不要无理由的“预防”和“顺便”切除胆囊,这才是治疗胆囊疾病的正确观点。我院已完全具备微创保胆手术的条件,普三科与内窥镜室的密切合作近日开展。