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2030年生物技术畅想

来源:网络资源 2009-09-03

[标签:生物 细胞 遗传]

  无论生物技术的支持者还是反对者都把21世纪称作“生物技术世纪”。尽管对未来的各种构想存在冲突,但许多观察家认为,现在不断被发现的生物学基础知识以及我们认识和驾驭能力的不断提高将影响21世纪我们的日常生活。到2030年,现在只是处于开拓阶段的某些技术将成为现实。有些技术将为下一代技术铺平道路。下一代技术现在还只是幻想,或者目前还无从想象。

  以下是8位科学家对2030年生物技术的构想:

  弗伦奇·安德森:告别遗传宿命论

  南加利福尼亚大学医学院生化和儿科学教授、基因疗法实验室主任弗伦奇·安德森博士认为,尽管最近出现了直接由于基因疗法导致死亡的挫折,但是在5年内,我们将看到基因疗法作为常规治疗或产品应用于临床的三个领域:心血管疾病、癌症和艾滋病以及血友病等单纯由于基因缺陷造成的遗传病。安德森对于目前尚未成熟的基因疗法在5年、10年、20年和30年后的发展有独到的构想。他相信,今后10年内研究人员将发现若干更好的能有效治疗多种疾病和组织的载体。到2015年,可能出现许多常规基因疗法。这些疗法将从我们常指的基因疗法的意义上增加或纠正基因,用于血友病或囊性纤维化疾病的治疗。另外,研究人员将开发小分子疗法,这种疗法将能够控制多基因复杂疾病的许多不同基因的功能,例如心血管病、关节炎、伤口治疗、免疫缺陷和各类癌症。这些疗法不需要对基因表达严格控制,因为已表达的蛋白质过多或过少对患者都无害。

  精神疾病的基因疗法发展将较为缓慢,但它们会如期而来。2030年会有治疗几乎所有疾病的以基因为基础的药物。基因疗法将被应用于预防医学。到那时我们每个人都能通过芯片技术了解各自的遗传缺陷。有可能研制成基因或以基因为基础的药物,改变基因控制的重要性,从而从根本上防止疾病的发生。

  到2030年对疾病施行子宫内基因疗法将成为平常事,并且有实施种系基因疗法的可能性。

  戴尔·福斯特:数据将存储何处

  奥奇德生物计算机公司总裁兼首席执行官戴尔·福斯特认为,到2030年药物遗传学和药物基因组学将成为推动进步的主要工具。但是药物遗传学的应用不会被看作革命性的,而是将渗透到日常生活中去,包括临床实验、目标收集和目标证实等医生与病人接触的各个方面。药物遗传学将无条件地进入实施卫生保健的一般观点中。

  当然,被认为不具革命性的药物遗传学一直是需要变革的。如果要认识对基因多态现象了解日益增加带来的益处,我们必须面对与信息相伴而来的公众的关心。一个最为重要的问题涉及怎样存储和获得大量的新出现的个人数据。

  未来学家一致认为,那将在网上实现,而且一定是通过网上发挥作用,但实际上可能不是那样。网上获得复杂的基因数据,即使有安全性和保密性保障,也只是某种集中的记录保存方式,不可能有人们想象的那种优势。相反,一种非常复杂的兼具半集中式和分散式的数据库收集方式,不必根据任何总体计划设计,而是由于人们对整体的有效的医疗档案系统的自然关注有机增长。

  同时,药物遗传学将首先在为个体处方特定药物中得到应用。病人体内负责药物代谢的主要肝酶的基因多态性可能会被包括在一般医疗档案中。其它药物遗传学检验将在诊室作为处方过程的一部分通过迅速诊断进行,其结果永远不必让其它卫生机构或承保人知道。

  朱达·福克曼:创造未来

  哈佛医学院细胞生物学和儿外科教授朱达·福克曼在谈及生物技术对2030年的影响时,引用了诺贝尔奖获得者、物理学家理查德·范曼的话:“预测未来的最佳方法是创造未来。”范曼在大约40年前就开始研究癌症的病因,并创立了“血管生成”学说:为了生长和扩展,肿瘤和转移瘤需要血管提供营养,如果没有血管,癌症肿瘤就不会长大,不会有危害。

  纵观前人所做的工作,范曼发现了截然不同的东西,并由此创立了目前相当盛行的血管生成研究领域。现在血管生成已成为几乎各类医学领域的医生和研究人员寄予厚望的领域,希望能藉此了解种类不断增多的疾病的潜在发病过程。仅1999年发表的有关血管生成的论文就有1400篇,足见这一领域已变得多么重要。

  福克曼打算就血管生成领域生物技术的未来进行预测。他就其非常了解的肿瘤学领域预言说,在今后30年里会研制出更多的血管生成抑制剂,并用于抑制癌的生长。这些抑制剂将有很多种剂型——口服药、膏药、缓释配方。

  现在大约有30种具有不同作用机理的用于治疗癌症的血管生成抑制剂处于试制阶段,但去年9月福克曼的隐蔽型抑制剂内生抑制素,也是目前最有效的血管生成抑制剂才得到临床应用。

  目前认为内皮细胞的生长和衰退控制着许多正常和反常的生长过程,约20―26种不同疾病。从每一个医学专门领域都可看到血管生成的影响。

  在妇科学领域,美国每年有78000例子宫内膜异位症。最近一项理论认为,血管生成过程也与惊厥有关——一种导致孕期血压升高对生命危害增加的疾病。在皮肤病学领域,牛皮癣及其它14种皮肤病被认为与血管生成有关或以血管生成为基础。此外,还有关节炎、局限性回肠炎及血管瘤、血管纤维瘤等一系列儿科症状。最近发现白血病也涉及新血管的生长。一种有关阿尔茨海默氏症的新理论指出毛细内皮的新生与神经细胞的死亡伴随着这种病。

  丹·戈尔丁:生物技术星球大战

  在生物技术领域,我们有过于注重其生物医学应用的倾向,即完全改变药物作用方式的能力。而且任何一个去年到过欧洲的人都不可避免地会看到有关转基因作物的头版头条新闻。

  美国的航天计划为影响生物医学研究的某些生物化学过程的认识做出了重要贡献。通过航天飞机计划将生物技术送入太空,使科学家们认识到重力对蛋白质晶体形成和组织培养的作用,也促使他们去研究在超重和微重力状态下神经如何再生。在一次航天试验中,研究人员发现在微重力状态下新生的神经细胞数目增加了100倍。这些试验表明,我们从未想到过的重力影响着神经的再生,可以被用来治疗脊髓损伤及其它神经损伤疾病。

  另一项航天生物技术试验,研究了微重力对10万种肾细胞基因的影响。科学家发现那些基因的变化达1600多种,包括在骨骼增强方面非常重要的维生素D受体等许多转录因子。我们仍然不明白为什么会发生这些变化,但这一信息表明,当有机体进入太空之后会发生剧烈变化。希望这将反过来有助于科学家在宇宙探索中更好地生存。

  生物技术的应用方式之多即使是致力于这项热门产业的行家也无法想象。

  美国航空航天局局长戈尔丁说,21世纪是生物技术的世纪。大部分人不明白我们正在经历一场生物学的革命。他们没有把生物技术与生物学之外的东西联系起来看。通过计算机硬件和软件以及多功能材料,生物技术有可能带来电子产品、计算机元件的重大变革。

  他期望生物技术能够帮助NASA解决一些阻碍宇宙探索的棘手问题——将重物送入外层空间的高代价,从地球上对宇宙飞船和探险舱实施控制的难题,以及兼具能效和时效的方法的研究,以便使宇航员获得食物,并保证他们在几光年远之外的健康和安全。

  戈尔丁对21世纪生物技术有如下构想:可乐罐大小的航天器将在发射两年后达到并登上小行星。它将运用以DNA为基础的仿生系统作为行动计划,发展、调整并成长为更复杂的探索和思维系统。

  今后5到10年内系统将携带功能与人脑近似、能吸收信息并将其加工成知识和智能的具生物性能的能进化的系统。系统将不再是单纯的数据收集器和加工器,而是能够加工、思考、感应和适应。

  未来计算系统的进展只能通过混合系统来实现,该系统要能模拟生物过程,综合基于硅和无生命材料以及基于DNA和蛋白质的生化材料的新概念。以DNA为基础的综合系统要比以硅为基础的系统速度快得多,能效要好10亿多倍。这些进步的实现要靠NASA的太空和地面研究平台与最佳模拟系统、生物技术构想以及创业精神的结合。

  现在,农业和卫生保健生物技术是该项产业的核心。但NASA正致力于模拟生物界过程的系统的研究工作。当探测器进入太空时,它们像有生命般的性能。

  乔治·拉思曼:打破疑虑

  ICOS公司总裁乔治·拉思曼说,新技术是通向更美好生活之路。技术带来的卫生保健领域的进展如此巨大,尽人皆知。生物技术的观点仍令许多人心存恐惧。将来生物技术的发展能说服那些在目前激烈的论战中声色俱厉的怀疑论者。这种转变已经开始。以农业生物技术公司为例,尽管它们在全世界受到形形色色批评家的攻击,但这种弥漫的硝烟只是其它高技术产业如化学工业与核工业出现时遭到排斥的重复。生物技术将走完其被社会接受的全过程,它带来的风险和益处能被宽容地看待。30年之后,将会出现一种生物技术的真正利益得到充分赞赏的形势。

  2030年癌症将被彻底击败,而我们将在防止身体随年龄增长而恶化方面取得迅速进展。

  莱尔·布特曼:定制药品

  亚利桑那大学教授莱尔·布特曼博士说,生物技术和基因组学将促使卫生保健方面的消费者更多地进行自我预防、诊断、控制和巩固。但我们不可孤立地看待生物技术的影响。生物技术加上目前因特网使信息获得方式发生的变化将使人们能够自己作出决定。

  总之,生物技术和基因组学将为我们打开一扇认识之窗。我们将有能力告诉病人某种疾病对他们的危险性。例如,如果你带有糖尿病基因而你母亲也携带该基因,那么可断定你到50岁有90%患糖尿病的几率。作为病人,你希望了解该怎么做。那么你可到因特网的糖尿病站点去寻找范例。

  除疾病诊断外,还会对治疗产生重大影响。我们将根据各自的问题为每一位患者制定保健和药物治疗方案。

  保罗·艾布拉姆:未来的风险量

  NeoRx公司总裁兼首席执行官保罗·艾布拉姆说,到2030年,随着信息技术的爆炸可能会出现一种明显的趋势,即病人会变得越来越有能力。他们将懂得更多东西,因此对卫生保健提供者和卫生保健体系的要求会大大提高。病人特别是患有多发性硬化症、癌症或其它重症或绝症的人将不会坐视医学的缓慢发展。一旦这些病人听说一种有希望的新疗法,他们就会迅速了解清楚,并且几乎立刻要求使用。

  其次,研究人员将对基因组了解得更多。他们将更加了解特定的多态现象与特定疾病加重之间的关系,以及特定多态现象与特定药物的干扰甚至药物价值的相互关系。病人将会对他的保健医生说:“请测试一下我的基因组成,看这种药是否可能适用于我这种病。”而在大多数情况下,医生会满足他的要求。

  第三种趋势涉及到保险公司就他们承保的风险量做出的选择。因为如果保险公司正确或错误地相信,它能根据基因组的多态现象分析预测人们在患病之前的各种不同表现,那么它目前以黑箱方式办事的做法就会转变。保险公司不会再说:“如果我们能让足够多的人投保,那么风险就成了大家的风险。”相反,它们会更密切地关注个人的情况。

  杰弗里·乔纳斯:“小”的重要性

  AVAX公司总裁兼首席执行官杰弗里·乔纳斯认为,生物技术影响2030年的医疗实践是有多方面原因的。首先,生物技术有为思想创造智力市场的作用,这是通过传统的政府资助的研究或基于大公司的研究不能企及的。

  众多小公司引起的竞争刺激研究的进行,最重要的是刺激创新行为。一般来说,生物技术将产生最大影响的,是在研究人员能开发出不必迎合目前的医疗模式或商业模式的新技术的那些领域。癌症的个体化疗法、基因组学和医疗器械都是生物技术公司比大公司承担更大风险的实例。在那些有不利条件或已有的大市场阻碍目前的经营者创新的领域,生物技术将破浪前进。

  生物技术的确使资本主义制度得到了最佳利用。你从生物技术领域看到的是,如果你有一个颇具说服力的科学或产品构想,你就可以到市场上寻找对特定学术或科学观点不盲信的人资助你进行研究。能对新创意或打破成规的观点给予资助的资本市场的存在,使那些通过政府拨款或大型制药实验室的研究不能实现的研究开发得以进行。

  而且小型生物技术公司不必支持大公司的基础设施。它们不必‘喂养大鲸鱼’。大型公司基本不能引进新业务。它们有销售人员,它们有分销人员,它们有一个多角兽要养,所有这一切支撑着它们的现有业务。

  因此,生物技术将在开发新疗法和利用新机遇方面居领先地位。既然大公司像鲸鱼一样,那么生物技术公司更像单细胞生物。而且二者的区别是相当大的。单细胞生物与环境的联系很多,它们直接做出反应,并且对投入不需进行多层次处理。上述都是为什么生物技术公司与大公司相比在产生商业影响方面处于更为有利地位的原因。

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