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【学科前瞻三十年】

张彦民:以国家需求为导向,促进药学交叉学科研究

来源:交大新闻网 日期 2018-10-25 11:03 点击:

作为一名青年教师,在短暂的药物科学研究工作中,常参与学科未来发展方向之讨论。感慨老一辈人拼搏奉献的精神,又深感我们这代人身肩学科发展之重担,因此以个人为出发点,做出如下对药学交叉学科研究的思考。

近几年来,国家出台了一系列关于医疗卫生、药物方面的新举措:从仿制药质量与疗效一致性评价体系的建立,到药物安全保障措施的推行;从传统中药产业的二次开发与扶持,到新型药物加速审批和市场准入。可以说国家医疗卫生体系正在经历和进行着一场前所未有的改革,一方面通过一致性评价体系与医药市场标准的建立,逐步规范基础药物的使用,让老百姓可以享受高品质的药品疗效,切实节约医疗费用;同时仿制药的大力开发与推行,势必在这些关键性、保障性药物的建设上起到决定性作用。另一方面,以生物药物为特点的一系列新型药物的加速开发和审批,成为推进我国药物研发的重要标志,是新时期下追赶国际先列,形成具有自主知识产权的新药的重要途径,进而打破国际药物垄断,彰显民用科技进步以及保障民生健康。因此,响应国家需求,在新时期下顺利地完成医药研发以及行业发展的转型,是摆在医药人面前的重要课题。而在其中,发展优势学科,促进学科交叉研究则是突破学科研究瓶颈、加速医药发展的重要环节。在我看来,这部分的发展包括以下几个方面:

一、 传统药学与新技术的交叉研究

传统中医药是中华民族的文化瑰宝,但在传统药物的使用过程中,由于其成份不清,机理不明,限制了临床使用与推广。这让我们在如何传承和发扬经典方剂,以及如何继承和践行老药新用中面临着巨大的挑战。顺应这一需求,以新型分离纯化分析技术为基础, 传统药学将借助以多学科融合的新型分离检测平台,让传统医药能够在交叉学科的帮助下,展现其应有的面貌。例如细胞膜色谱技术,是运用药学、理学和生物学等学科方法将药物活性成分筛选、鉴定以及药物靶点相互作用等问题放置在一个系统中讨论,极大地加快了药物的筛选以及药物功能的验证过程。高效液相色谱高分辨质谱联用技术在代谢组学的基础上对中药药效产物的合成进行分析。以高通量测序技术为代表的基因组学与转录组学技术的发展,无疑将把对中药的全面认识提升到新的台阶。

而未来几十年里,在多组学立体研究体系的成熟以及推广之下,传统药物的研究将呈现更多元化的色彩。如何以现代循证医学思维来看待传统药学,如何在活性物质分离以及相关药效学分析与传统药学之间开拓出一条新的道路,需要我们在学科发展的过程中引入传统药学与新型技术融合的多元化人才梯队。更多新交叉技术的使用与开发,将为传统药学在新时期的发展指出新的思路。

二、 现代药学与自然科学交叉研究

1.计算机科学与人工智能加速新药研发

近20年,随着基因组学的快速发展以及计算机科学在生物科学中的广泛应用,极大加快了人类认知自我以及周围生物的进程。同时依托测序技术的迭代以及计算算法能力的提升,将最终全面地展示生物自身的奥妙。海量个体样本大数据的收集以及疾病相关基因突变研究,则是未来一段时期内疾病研究的主要方向,例如各国广泛开展的肿瘤基因组计划、癌症和肿瘤基因图谱计划,以及在今年年初启动的“中国十万人基因组计划暨中国人群多组学参比数据库与分析系统建设”,无疑将在全面认识重症疾病以及筛选新型药物靶点的工作上走上新的台阶。计算机技术可在短时间内整理和比对疾病患者基因组信息,找寻可能导致疾病发生的大规模基因突变事件。同时基于突变信息的分析,可快速形成和筛选新药靶点,并借以模拟推算,对小分子药物的药效、耐药等方面进行一系列改良,完成药物快速的升级迭代。

这些交叉技术的引入提出了药学与计算机科学交叉方向的重要性,而未来的研究将更多建立在计算机模拟推算的基础上,这将极大加快新药研发的速度与准确度。但这一跨专业的交叉,需要的是具备两方面专业技术背景的人才,而人才的培养又需要一个漫长的过程,因此学科需要在新时期形成新的学科平台,从项目交叉合作工作入手,逐渐培养形成一批跨专业综合性型人才,以推进实现新药研发所需要的大量数据分析和推导工作,并在未来进一步引领新药研发的前沿和方向。

2.生命科学交叉指导现代药学的发展新思路

近几年生物类药物在疾病治疗中大放异彩,无论是以使用PD-1为例的免疫疗法,还是以使用CAR-T技术为例的细胞疗法,都收获了卓越的成效,对药学的发展方向产生了深远的影响。相比传统靶点小分子化合物,生物类药物具有更广泛的适用性以及特异性,在多种难以治疗的肿瘤疾病中展现出良好的治疗甚至治愈能力,药学的发展与生物大分子相关研究的发展息息相关。

与此同时,基于GWAS等大规模数据分析,在基因层面对疾病的发生机制研究起到了重要的推进作用,以CRISPR等基因编辑为依托的新型治疗方案逐步走入医药学的视野,虽然目前基于基因编辑尚属研究阶段,但在胚胎层面的定点修复已取得诸多突破性的成果,对于人类遗传性疾病的治疗将会产生革命性的改变。而这一类“新药”的研发更是需要生命科学作为指引,带领我们披荆斩棘。

3.新型材料的引入扩大了药物使用的范围

传统意义上的药物通常经由口服和注射,通过自由扩散或伴随血液流动到达靶点病灶处,这种方法效率低下。为了使病灶处能达到足够的治疗剂量,若加大药物的使用量,则会造成一系列的毒副作用,特别是在化疗药物的使用中,过量的药物治疗常常伴随着一系列难以承受的副反应。而新型的递送材料可以通过多种靶向互作的方式,将携带的药物精准地送至病灶处,减少了药物用量,同时提高了杀伤效果。这一类的材料多种多样,如脂质体类纳米颗粒、磁性纳米颗粒等。而新材料与药学的交叉,将直接影响着未来药物的使用以及效果评估。

因此,药学学科的发展需要跳出固有的药物制剂思路,在新药的开发过程中勇于创新,将新型材料以及新型药物载体融入药物制剂过程中,同时在传统具有制剂局限性的药物中,尝试通过改良新型材料的使用而达到改善和提高现有药物的目标。可以预见,在新材料以及新设备的助力下,药物科学的发展将朝着更细划分,更精确用量和更特异药效的方向迈进,而借助纳米颗粒等一系列新材料的使用,未来药学、制剂学等将进入多元素融合的新纪元,实现药学里程碑式的发展。

4.顺应国家导向,药学需服务于个体化医疗、精准医疗

药学的发展最终需要服务于临床医疗,而个体化医疗以及精准治疗的提出和发展将直接引领着未来药物发展方向,对于个体细微的划分以及独立治疗方案的设置,将要求药物的使用符合高精细划分、专一症状治疗以及具有现实可行性。而传统粗放的药物治疗方案将会面临深层次的药效分析以及新亚型药物的迭代冲击。同时对于孤儿类药物的加强开发,将根据我国国情的需要,展开具有中国特色的研发之路。因此,个体化医疗、精准医疗将指导药物的使用和研发方向,药学的研究将更专注于社会的需求、国家的需求。

三、 社会科学对药学的指导作用

除了自然科学与药物科学的交叉指导影响,社会学科为主的多学科融合也将拓宽药学的研究领域,对药学科学和药学实践的发展都具有重要的理论指导意义。哲学对于药物科学的影响,可存在于研究工作者的精神层面。寻找科学规律、解释自然现象是研究工作者的主要驱动力,其研究的出发点无功利之心,全由自身的好奇心以及兴趣驱使,这种更为纯粹、从容、充满激情的状态,是学科发展的核心关键点。而如何培养、形成这样的思想氛围,应当是未来本学科发展重要着力点。社会哲学、管理科学等多方面的学习和提升,也将是全面提升药学学科建设的重要因素。

当前,在这个快速沟通交融的时代,在学校一流学科建设、创新港内涵建设和深化综合改革的三大任务面前,我们面临着巨大的挑战,但也迎接着空前难得的发展机遇。如何响应国家号召,在新时期走出药学交叉学科自己的发展道路,我认为有以下几个方面:

一、转变观念。改变传统观念,以兴趣和解决实际问题为研究出发点,加强沟通交流,多拓展学科平台间交流。摒弃传统的闭门造车的思路,将问题放置于多平台上寻求解决思路和方法,达到真正的多学科交流交叉的目的。

二、利用组学的思路拓展研究方向。将原本单一的独立的研究内容点,拓展到一种类型、一类模型的平面研究方向上来,以提高认识高度,拓展思维广度。

三、建立多技术平台。多种技术平台的建立和熟练使用,是建立知识高楼的底层地基,尤其在以热门的基因编辑平台、高通量数据分析平台、新材料合成平台等方面,应逐步以综合性人才引进与培养为基础引导平台建设,形成多种平台独立且交叉协作的新形式。

药学的未来发展,会紧密关系到每个人每个学科的发展。药学也必以交叉学科为支点,在做大做强产业的同时,服务医改,惠及民生,成为撬动人类健康的伟大工程。这个工程不仅是我们这一代人终身奋斗的目标,同时也是国家发展、社会进步的共同目标。新时期,我们将在西迁精神的指导下,全力投入创新港的建设中,以学科交叉为切入点,以国家需求为导向,实现药物科学的全面提升。

作者简介

张彦民,男,41岁。西安交通大学药学院教授、博士生导师。入选教育部新世纪优秀人才、陕西省中青年科技创新领军人才、陕西省青年科技新星、西安交通大学青年拔尖人才、医学部国家级后备菁英人才。担任中国抗癌药物协会青年委员会副主任委员、世界中联中药鉴定专业委员会理事、中国药理学会分析药理学专业委员会委员。研究方向为肿瘤靶向药物调控机制和药物作用过程分析。

邮箱:zhang2008@xjtu.edu.cn

文字:医学部 张彦民
编辑:星 火

 
 
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