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转化研究

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转化研究(Translational Medicine)或称为转化医学(Translational Research)的概念,是在2003年由美国EA. Zerhouni在NIH路线图计划(NIH Roadmap)中提出的,它的核心是要将医学生物学基础研究成果迅速有效的转化为可在临床实际应用的理论、技术、方法药物,它要在实验室到病房(Bench To Bedside, 简称B2B)之间架起一条快速通道。转化研究已经成为医学领域的热点话题。

转化或转换医学是医学研究的一个分支,试图在基础研究与临床医疗之间建立更直接的联系。转化研究在健康产业中的重要性不断提升,而它的精确定义也不断变化。在药物的研发过程中,转化研究的典型含义是将基础研究的成果转化成为实际患者提供的真正治疗手段,强调的是从实验室到病床旁的联接,这通常被称为“从实验台到病床旁”定义。

转化研究同个性化医学(Personalized Medicine)、可预测性医学等一同构成系统医学(systems medicine,包括系统病理学、系统药物学、系统诊断与综合治疗等)的体系,建立在基因遗传学、组学芯片等系统生物学与技术基础上的现代医学,系统科学理论与自动化通讯技术之间的互动密切,从而使科学研究向工程技术应用的产业化过程快速实施,系统科学应用于医药学而将导致基础与临床之间的距离迅速缩短。

转化研究,从基础到临床,不是单向的,亦不是封闭的;而是双向的,开放的;即实验室研究的成果,迅速有效的应用与临床实际;临床上出现的问题,又能及时反馈到实验室,进行更深入的研究,它是一个不断循环向上的永无止境的研究过程。这不仅是NIH的Roadmap,亦是医学发展的Roadmap,它是医学研究和发展的必由之路,它应该成为现代和未来医学研究的主要模式和康荘大道。现在,美国已经在38所大学建立了转化研究研究中心,在2012年以前将会达到60个以上。每年仅NIH资助转化研究研究经费就达5亿美元;英国亦已投入4.5英镑用于转化研究研究。欧洲共同体为此计划投入60亿欧元。今年美国奥巴马政府更加大了转化研究的投入,企业和药厂投入就更大。为了促进转化研究的发展,世界上各主要的核心期刊都开辟了转化研究专栏,同时还组建了Science Translational Medicine, J.Translational Medicine 和Translational Research 三本国际性专业杂志。最近几年,有关转化研究的论文已近六万五千余篇。转化研究越来越受到世界的关注,已经成为世界医学研究的一个新的起步点和着力点。

1 转化研究的概念

[1]转化研究这个名词演化自20世纪90年代的转化医学(translational study or transla—tional research),迄今还没有公认的转化研究的定义。转化研究是指一类医学研究,能够很好地将基础研究与解决患者实际问题结合起来,将基础研究的成果“转化”为实际患者的疾病预防、诊断和治疗及预后评估。其基本特征是多学科交叉合作,针对临床提出的问题,深入开展基础研究,研究成果得到快速应用。实现从“实验室到床边”的转化(bench to bedside transla—tion),又从临床应用中提出新的问题回到实验室(bedside to bench),为实验室研究提出新的研究思路L1≈]。转化研究就是倡导从实验室与临床研究的双向转化(BtoB模式)。药物研究也同样是转化研究的重要内容,转化研究研究成果成为新药研发的引擎。转化研究概念一经提出,就引起基础医学、临床医学、预防医学生物制药界,以及医学科技规划与管理等领域的极大关注。转化研究研究现将从概念转化为一个热门的研究模式。

2 转化研究的广泛含义

转化研究还有更广泛的意义,这里指从患者出发开发和应用新的技术,强调的是患者的早期检查和疾病的早期评估。在现代的医疗中,我们看到研究进程向一个更加开放的、以患者为中心的方向发展,以及对于从研究出发的医学临床实践的包容。

传统的基础研究与临床实践被一系列的障碍分隔,这些障碍就像“篱笆墙”。新药的研发隔离于临床在实验室中进行,而当需要进行安全测试和临床试验时才不可避免地被“扔过篱笆”。许多制药公司正在建立转化研究团队,来增强基础研究和临床医学的沟通。

从上述定义可以看出,转换医学倡导以患者为中心,从临床工作中发现和提出问题,由基础研究人员进行深入研究,然后再将基础科研成果快速转向临床应用,基础与临床科技工作者密切合作,以提高医疗总体水平。因此转换医学研究主张打破以往研究课题组单一学科或有限合作的模式,强调多学科组成课题攻关小组,发挥各自优势,通力合作。

3 转化研究的实质

转化研究的实质是理论与实际相结合,是基础与临床的整合,是分子细胞结构功能、表型、发病机理、生理病理、环境遗传、预警诊断、预防治疗、医学信息系统分析;是多学科、多层次、多靶点,微观宏观、静态与动态、结构与功能、生理与病理、预防与治疗、人文与科学的交叉融合。它是一次伟大的医学革命。它不仅涉及到基础和临床各个专一学科改革,更有关于现在和未来医学人才培养。

4 转化研究的产生背景

[1]转化研究概念的产生是有时代发展的历史原因的,主要体现在以下几个方面。

4.1 基础研究与临床问题解决之间脱节

随着科学技术的发展,人们在解决人类健康问题上取得了很大的进步,但科研领域人力、物力的投入与问题解决之间并不对应,投入大产出少。2003年一2006年,美国国立健康研究院(NIH)花了15亿美元用于基因治疗研究,这项巨额的投资换来了25 000篇的研究论文。但是要把这项技术运用到临床治疗之中还有很长的路要走Ⅲ。就肿瘤来说,分子机制研究进步很快,但实体瘤患者的长期生存率并未得到明显提高,生存率的提高还主要依赖于肿瘤的早诊和早治。如从1976年到2000年的25年间,肺癌的5年生存率仅提高25%(从12%提高到到15%),结肠癌提高28%(从50%到64%)L4j。近40年来,美国动用2 000多亿美元(全世界数字更大)的科研经费和大量的人力用于肿瘤的研究,“收获”了与肿瘤相关的156万篇研究论文¨]。1986年诺贝尔奖得主Renato Dulbeco在Science上撰文。认为对肿瘤等重大疾病通过零打碎敲的研究是解决不了问题的,要治愈人类重大疾病必须通过破译基因组后才能实现。经过4年多的论战,美国终于在1990年lo月启动人类基因组计划(HGP),2003年4月完成人类基因组测序。但是,测序完成后人们期望了解自身秘密的愿望并没有实现,而只是在了解人类自身的道路上迈出了第一步。很显然生物体是一个复杂体,基础科学研究与实际脱节明显存在,两者之间建有“篱笆”(fences)。如何拆除这种篱笆,促进基础研究与临床应用之间的结合是人们关注的焦点

4.2 疾病谱的转变使医疗成本大大增加

由于工业化以及生活方式的改变,疾病谱在不同的国家有很大差异。发达国家疾病谱以慢性病为主,发展中国家以传染性疾病和营养缺乏病占主导。即使象我国这样的发展中国家,随着经济的快速发展,已从急性病转向以慢性病为主,兼有发达国家和发展中国家两种疾病谱的特征。随着寿命的延长,慢性疾病发病率的增高,使医疗消耗不断增加,医疗负担越来越沉重。因此,疾病的预防和早期干预将是一个重要的课题。传统的单因素研究方法已无法满足这些慢性病的防治需要。慢性病的防治需要包括基础和临床等多学科的合作研究,采用多因素研究模型的思路。由于遗传背景的差异以及疾病的特异性,对同样疾病用同样方法治疗所取得的疗效和产生的毒副作用完全不一样,基于分子分型的个体化治疗的需求明确地提出来了。

4.3 基础科学研究积累大量数据的意义需要解析

基因组学蛋白质组学等各种组学的发展积累了大量的数据。假如不能有效利用这些数据。它们就是一堆垃圾。如何将大量的数据转化为解决医疗问题的有用信息是迫在眉睫需要解决的难题。这个难题的破解需要生命科学、数学、计算机科学和医学领域专家的有效合作与交叉研究。科学研究从微观走向宏观,整合的系统生物学的时代即将来临,为改变医学研究模式提出了强力的需求。

4.4 基础研究和药物开发及医学实践三者需要整合

人们寿命延长和生活质量的提高是事实。但是,传统的三家分离的局面浪费了大量的资源,而且解决问题的效率不高。尽管医疗费用成倍上涨,医学的根本性问题并未有效解决。如何以患者的需求为导向(patient drivenresearch process),开展医学科学实践,这是转化研究的根本目的。通过三者的密切结合,提高解决医学重大问题的效率,是解决这个医学根本性问题的有效途径。

5 转化研究的研究内容

转化研究是生物医学发展特别是基因组学和蛋白质组学以及生物信息学发展的时代产物。转化研究的中心环节是生物标志物的研究。

开发和利用各种组学方法以及分子生物学数据库筛选各种生物标志物,用于疾病危险度估计、疾病诊断与分型、治疗反应和预后的评估,以及治疗方法和新药物的开发。转化研究将通过下列三个方面推动2l世纪3P(Predictive,Prognostic and Personalized medicine)医学的发展。

5.1 分子标志物的鉴定和应用

基于各种组学方法筛选出早期诊断疾病,预测疾病(个体疾病敏感性预测),判断药物疗效和评估患者预后的生物标志物及药物靶标。靶标的确立,有助于有针对性地探索新的药物和治疗方法,提高药物筛选的成功率,并缩短药物研究从实验到临床应用阶段的时间,提高研究效率。这些标志物的开发应用,将对疾病预防和诊断及治疗发挥有效的指导作用。与此相关联的产品开发将会是一个很大的产业。

5.2 基于分子分型的个体化治疗

恶性肿瘤和心脑血管病糖尿病等大多数慢性病是多病因疾病,其发病机制复杂、疾病异质性很大。因此,对这些疾病不能采用单一方法(如同一药物、相同的剂量)来进行疾病诊治。一种尺度适合所有人(one size fits a11)的医疗时代已经过去。基于患者的遗传、分子生物学特征和疾病基本特征进行分子分型,以此为基础实施个体化的治疗是现代医学的目标。实施个体化的医疗,可以合理选择治疗方法和药物(包括剂量),达到有效、经济和最小的毒副作用的目的。分子医学(molecular medicine)和个体化医学(personalized medicine)都是转化研究研究产生的结果。

5.3 疾病治疗反应和预后的评估与预测

由于遗传、营养免疫等因素的差别,同一种疾病的患者,对同一种治疗方法或同一种药物的效果和预后可表现出较大的差异。在分子生物学研究的基础上,我们可利用经评估有效的生物标志物(如患者的基因分型、生化各种表型指标等),进行患者药物敏感性和预后的预测,选择敏感的药物和适当的剂量,以提高疗效和改善预后。通过临床与实验室关联性研究(clinical—laboratory correlative studies)找出规律,阐明疾病的发生发展机制,以循证医学的原则实施医疗工作。

6 实现转化研究研究的途径

要真正实现转化研究需要经历很长的时间。转化研究事实上强调的是理念的转变。如何使人们理解其重要性首先要做宣传,促使人们真正转变观念,以转化研究的理念来指导医学科学研究和患者治疗工作。其次是整合资源,建立平台,建立整合患者的危险因素、临床诊治、生存和预后等临床组学(clinomics)数据库资料,以及具有完整的患者生物标本的、开放式的疾病转化医学平台Do-IH。利用这一平台,能够把实验室和运用生物信息学技术发现的生物标志物进行快速鉴定和评估,以真正实现转化研究的目的。恶性肿瘤等重大复杂疾病的防治研究,需要整合生物技术、计算数学、生物信息学、计算机科学和I临床医学等多学科研究人员的交叉研究,才能揭示环境、生活方式、遗传等因素对癌症发生的相互作用。没有多学科专家合作就没有转化研究的真正实现。最后是政策引导,国家各种研究基金和药物开发项目的实施原则要有利于贯彻转化研究的理念。中国是人口大国同样也是疾病资源大国。如果将这些资源优势转化为为患者服务的优势,那么,转化研究的成果必将转化成为解决中国人民健康问题的有效方法。

7 转化研究的应用

1. 新型的生物标志物在临床疾病检测中的应用

例如,诊断及监测人类疾病的新参数——生物标志物的研究,是由基础医学、临床医学和生物信息学等专业研究人员共同组成,定期讨论和沟通,及时解决研究过程中遇到的问题,不仅为开发新药及研究新的治疗方法开辟出一条具有革命性意义的新途径,而且有助于探索新的治疗方法,缩短新的治疗方法从实验到临床阶段的时间,进而快速提高医护和治疗工作的质量。

2. 加快新药研究的速度

根据美国FDA的资料,临床前作用良好的新药,只有30%能通过III期临床试验。更多的药物由于药物的毒性、体内分布等种种原因,没有体现出比现有药物更好的疗效而遭淘汰。为了降低新药开发的巨大风险,就需要转化研究的研究,比较动物实验与人体临床研究的差异,加快新药的研发速度。

8 各国对转化研究的重视

美国、法国、英国等国家都在加强转化研究的研究,美国国立卫生研究院(NIH)设置临床与转化科学基金,法国卫生部门启动临床研究项目,英国健康研究战略协调办公室(OSCHR)确定转化研究研究战略。  

8.1 美国NIH 21世纪“工作路线图”

2002年由NIH院长  Zerhouni博士组织研讨并提出了NIH的21世纪“工作路线图”,包括三个核心领域:探索并重新认识新的科研思路和途径;培养和建立一个新的、为未来医学发展的研究团队;重新设计临床研究事业,  这将是医学科学发展的重中之重。  

NIH附属的国家研究资源中心(NCRR)负责管理和实施这一路线图。2006年,NIH设置临床与转化科学基金(CTAS),旨在改善国家的生物医学研究状况;加速实验室发现用于患者治疗的过程,有效缩短疾病治疗手段开发时间;鼓励相关单位参与临床研究;对临床和转化医学人员实施培训。  

截至2009年7月,已有23个州的39家医学研究机构获得CTAS资助,从事临床与转化科学研究工作。2008年NIH投资4.62亿美元用于该计划,约占NIH当年预算资金的1.60%。预计到2012年,CTAS资助机构数达60家,年度资助5亿美元。  

8.2 法国卫生部门设立临床研究中心

1993年,法国卫生部首次制定临床研究项目,法国大学教学医院的生物医学研究方式得到明显改变。临床中多学科、技术交叉性的研究项目面临的困难日益增多。为保证项目质量、良好的临床实践和项目安全,由特殊人员组成的临床研究平台相继成立。这些名为临床研究中心(  Clinical  Investigation  Centers,  CICs)的单元,对学术和产业研究人员开展的针对患者和健康志愿者的医学研究工作开放。  

CICs的研究活动与大学医院研究项目密切相关,同时为本地临床和基础研究团队提供服务,它鼓励所有研究者使用中心密切相关的研究设备,充分满足专业临床研究最佳状态时的需求。  

2008年,法国已建立覆盖全国的23家临床研究中心网络,并且接受专业机构每四年一次的评估,其研究经费来自国家各级卫生部门、各类基金会和医药企业。CICs极大促进了法国临床研究工作的开展。  

8.3 英国OSCHR确定转化研究研究战略

2007年1月,英国政府成立健康研究战略协调办公室(The  Office  for  Strategic  Coordination  of  Heath  Research,  OSCHR),整合医学研究理事会(MRC)和国家健康研究所(NIHR)的研究工作,构建英国健康研究新策略,确定MRC、NIHR、NHS研究主题和优先领域。  

OSCHR职责包括转化研究研究、公共卫生研究、电子健康档案研究、方法学研究、人力资源发展等5个方面,明确提出基础研究新发现,转化为新的治疗方法、服务于临床实践的医学研究战略。成立了转化研究委员会(TMB)、电子健康档案研究委员会(EHRRB)、公共卫生研究委员会(PHRB)。2007~2008年,OSCHR投入为14亿英镑,预计到2010~2011年将增加到17亿英镑,其中转化研究研究预算1610万英镑,约占0.95%。  

在TMB的组织下,英国的转化研究研究进展显著。构建了临床研究机构领域战略协调论坛;启动了药物发现与早期研制、诊断学、方法学、实验医学、大规模临床试验和卫生技术评估等领域新规划;资助治疗路径创新研究,改变了该研究原有资金短缺的局面。  

为了促进转化研究的发展,目前世界上各主要的核心期刊都开辟了转化研究专栏,同时还出版了Science  Translational  Medicine、J.Translational  Medicine和Translational  Research  等3本国际性专业杂志。   

9 参考资料

  1. ^ [1] 来茂德. "转化研究:从理论到实践". 浙江大学学报(医学版) vol37 No.5 2008

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    2019/11/20 17:01:00 | #0
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本页最后修订于 2011年2月16日 星期三 17:42:12 (GMT+08:00)
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