这不是科幻，是即将到来的医学突破

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西班牙《国家报》网站4月6日发表题为《这是医学，不是科幻：即将到来的医学突破》的文章，作者系杰茜卡·莫索。全文摘编如下：

用天体物理学家和科普作家卡尔·萨根的话来说，科学的本质在于它一直在“自我纠正”。他在著作《宇宙》中这样写道：“新的试验结果和新的想法正在不断解开旧的谜团。”

生物医学研究也不会止步不前。在疫情带来的挫折迫使研究人员集中精力抗击新型冠状病毒后，科学界再次开始努力弥补失去的时间。各种疾病——新冠肺炎和其他疾病——继续伺机袭击人类。接受采访的专家们一致认为，融合所有学科的精准医学时代即将到来。一切都在进行中，包括为每名病人量身定制的个性化治疗、干预手段和研究。

每名病人都是一个世界。医疗的范式转变已经完成，结合人工智能、纳米医学和生物信息学工具的技术已被提供给科学界，以便付诸实践。一些大有前途的研究将利用病毒杀死对抗生素具有抗药性的细菌。还有一些试验旨在研发抗癌的新疫苗。基因编辑技术也在进一步完善，例如著名的“基因剪刀”CRISPR技术和一项在不改变结构的情况下修复脱氧核糖核酸（DNA）错误的技术。所有这一切都在进行中，没有时间可以浪费。

移植手术技术进步

西班牙已成为器官捐献和移植领域的领先者：2021年进行了5000多次移植手术。但需求仍在增长，截至去年12月31日，等候名单上已有4700多名患者。他们需要更多用于移植的器官，科学界已开始设计替代方案。科学家未来将在实验室中或使用3D打印机制造器官和组织，还将研发新技术以延长已移植器官和组织的使用寿命。他们也会在移植手术中利用转基因动物器官，例如2021年将猪肾脏与一名脑死亡女性的血管相连，或今年1月将猪心脏植入一名美国男子体内。

就目前而言，这些事例还属于极限操作。但生物学家努里亚·蒙特塞拉特说，它们可以充当“概念验证”手段，以证明这种做法是可行的。来自西班牙加泰罗尼亚生物工程研究所的这位研究人员，致力于利用多能干细胞开发类器官（迷你肾脏）。经引导，多能干细胞可以形成任何组织。蒙特塞拉特指出：“还有很长的路要走，因为我们必须确保我们在实验室所做的工作是有效的。生成一个完整的肾脏非常困难，但可以生成这种器官的缺失部分。”

蒙特塞拉特研究的类器官还不成熟，缺少神经和血管网络，但可作为测试其他疗法的材料，例如，可用于研究疾病是如何产生的，或怎样才能延长移植器官的寿命。蒙特塞拉特说：“我们现在还不能制造出一个完整尺寸的器官，也许20年后可以。我们现在致力于延长器官的寿命。”

手术日益机器人化

达芬奇手术机器人在西班牙的手术室里已经找到了一席之地。凭借铰接臂和3D视觉摄像头，它已成为外科医生利用微创技术做高精度手术的最佳工具。这是机器人手术领域的第一次伟大革命，但在它之后，更多的革命即将到来。

巴塞罗那临床医院的泌尿科医生安东尼奥·阿尔卡拉斯说，一切都是为了“最大限度地降低”侵入人体的程度。他说：“10年后，我们拥有的机器人在概念上将更接近独立机器人。它们将依赖外科医生运行，但会向外科医生发出警报，以使后者不要出现误操作。”

体外机器人手术也即将进入手术室。阿尔卡拉斯说：“患者的身体不会受到任何形式的侵入，治疗手段将集中作用于器官。”机器人将拥有决策权，外科医生只负责在现场监督并告诉机器人在哪个部位进行操作。

克服抗生素耐药性

对抗细菌的治疗手段已被用尽。微生物已学会避开抗生素，并开始表现出更强的耐药性，这导致一些一般性感染就会危及人的生命。病菌对抗生素具有耐药性已成为一个重大的全球性问题。西班牙传染病生物医学研究网络中心的科研负责人赫苏斯·奥特奥警告说，这相当于一场新的大流行病正在酝酿之中，“我们必须做好准备”。科学家们正在通过国家之间的网络化合作来加大流行病学监测力度。具体方法是，将基因组测序技术整合到对可用数据的监测和生物信息学分析过程中，以创建算法并预测流行病的发生。

在关于新抗生素的研究不太可能取得突破（对制药行业来说也无利可图）且具有抗菌能力的活性成分种类有限的背景下，是时候进行创新了。

“我们正致力于将现有药物与抑制抗药性产生的细菌酶结合起来。”奥特奥说。关于所谓的噬菌体的研究——即能感染并杀死细菌的病毒——也在进行中。奥特奥说：“目前还没有任何商业化的应用，但已处于测试阶段，科学家已公布了一些有效的噬菌体混合物。”在西班牙，医生已使用这类噬菌体混合物来治疗由铜绿假单胞菌和脓肿分枝杆菌引发的耐药性感染，且正就用其治疗金黄色葡萄球菌开展试验。

延缓衰老死亡过程

122岁：法国人让娜·卡尔芒于1997年创造了这一寿命纪录。不过，全世界的平均预期寿命要短得多：世界卫生组织的数据显示，全球平均预期寿命为73岁。自进入新世纪以来，人类的预期寿命已经延长了6岁，但科学界仍在努力让时光倒流。目标是让人们活得更久，生活质量更好。

在这一领域，日本人山中伸弥2006年进行了第一次伟大革命。他发明了一种将成熟细胞转化为胚胎细胞的技术，从而证明细胞可以在实验室中再生。从那时起，关于细胞再编程的研究就没有停止过。抗衰老科技初创公司奥托斯实验室招募了顶尖科学家，比如山中伸弥和胡安·卡洛斯·伊斯皮苏亚。伊斯皮苏亚在接受《国家报》采访时说：“我们的首要目标是，帮助人们过上更健康的生活，以及帮助任何年龄的患者逆转疾病。”

疾病是可逆的，这一概念开辟了一系列新的可能性。伊斯皮苏亚说：“我们通常倾向于认为，我们身体各部分以统一的速度衰老，但并非所有组织都是同步老化的。”

这方面的研究正在取得进展。巴塞罗那生物医学研究所干细胞和癌症实验室负责人萨尔瓦多·阿斯纳尔·贝尼塔说：“炎症是衰老过程中一种常见的现象，正在进行的许多研究旨在找出炎症的源头，比如它是由积累的基因突变还是由饮食引起的。我们总会衰老和死亡，但我们可以让这一过程慢下来。”

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精准肿瘤学获巩固

如果说训练免疫系统来杀死肿瘤细胞的免疫疗法是过去十年中一场伟大的肿瘤学革命，那么未来几年将是它的巩固期。西班牙巴尔-德埃夫龙肿瘤研究所所长何塞普·塔韦内罗指出，第一步是“将在转移性疾病研究领域取得的进展，应用到早期疾病的治疗过程中”。

在寻找新药的过程中，癌症疫苗的分量再次增加。塔韦内罗介绍说：“癌症疫苗旨在帮助加强和恢复免疫系统的特性。”该领域的科学家已转而研发个性化疫苗。“以前，研究的是对所有人效果都一样的疫苗。但现在，我们的想法是先分析肿瘤，再研制有针对性的疫苗。”这位肿瘤学家解释道。

塔韦内罗说，在未来几年内，嵌合抗原受体T细胞（CAR-T）免疫疗法将会继续发展，这种技术涉及从患者身上提取血液，筛选出他们的T淋巴细胞（一种白细胞），并在实验室中对其进行基因编辑以提高其识别癌细胞的能力。目前，这种疗法仅适用于一些血液肿瘤。

这位肿瘤学家也在研究使用肿瘤浸润淋巴细胞（TIL）疗法的可能性。这是一种类似于CAR-T的免疫疗法，但它不是激活免疫系统的T淋巴细胞，而是利用已存在于肿瘤中的淋巴细胞。

塔韦内罗说：“这涉及提取肿瘤的一部分，分离出TIL（该细胞能够检测到肿瘤细胞抗原）。在实验室中，我们让它们离体并大量繁殖，然后我们将它们再次放入肿瘤。”

精准肿瘤学也涉及肿瘤的诊断和早期发现。塔韦内罗指出：“液体活检已在许多医院的临床实践中得到应用，医务工作者通过分析血液来发现某些类型的肿瘤，并将继续完善这种技术。”

塔韦内罗还说：“我们已在评估患者的反应，并基于液体活检结果来调整治疗方法。我们还希望可以利用这种技术来确定是要增加还是减少药物剂量。根据液体活检结果，可以决定是否停止化疗，或者是否对高危患者进行预防性给药。”

微生物组发挥作用

微生物组是一种看不见的“器官”。美国微生物学家马丁·J·布莱泽在其《SOS微生物》一书中解释说：“这种‘器官’由数十亿微小的生命形式组成，包括微生物及其‘亲戚’。”它的功能之一是让我们保持健康。这就是微生物组，其在每个人体内的情况都不同。

肠胃病专家、国际人类微生物组研究组织的前科研负责人弗朗西斯科·瓜内尔指出，寻找微生物组的共同点变得越来越困难。他说：“我们已经知道，细菌和其他微生物的存在会对我们的身体产生一定的功能性影响，但我们已经迷失在关于如何生成诊断元素以及如何干预的研究中。我们有益生菌、益生元、粪便移植以重建肠道菌群等手段，但应对主要问题（比如癌症、肥胖症或心理健康障碍）的效果并不是很好。”

旨在破译细菌如何影响疾病以及如何调节菌群的研究并没有停止。瓜内尔说：“未来的方向是诊断性检测。”

西班牙国家癌症研究中心的努里亚·马拉茨团队已经确定了粪便样本中27种微生物的分子特征，这可以帮助预测一个人患胰腺癌的风险。

完善基因编辑技术

CRISPR技术已经彻底改变了基因工程。

“它改变了我们的生活。”西班牙传染病生物医学研究网络中心的罕见病研究员阿尔穆德娜·费尔南德斯·洛佩斯说。在实验室中，研究人员能够剪切任何细胞基因组中的一个精确点位并对其进行操作。这种技术尚未在医院普及，但正用于对血液疾病和先天性黑蒙症进行研究和治疗。

前景光明的CRISPR技术难免会受到限制和引发伦理争议。现在有国家已经允许对成人进行基因治疗，但生殖领域（涉及胚胎）的基因治疗仍被禁止。费尔南德斯·洛佩斯介绍道：“我们剪切了DNA双链，这是你能对真核细胞做的最具伤害性的事情。但这个细胞会再生，自我修复。问题是，很多事是你无法控制的。”编辑操作可能导致对DNA非目标区域的剪切或危险的改动和突变。

然而，基因编辑技术不断完善。科学家正在寻找将这些工具带到细胞中的载体和更精准的编辑技术。费尔南德斯·洛佩斯指出：“由美国化学家刘如谦开发的碱基编辑器是关键。碱基编辑器不会剪切DNA，只是清除患者的错误碱基并放置一个新碱基。这样可以避免不必要的改动。”这些技术前景光明，但她也呼吁保持谨慎：“计算机能为一切提供支持，但当我们面对生物学时，我们将面对我们的局限性：基因组的某些区域是我们无法到达的。”

神经科学迎来革命

可以再次行走的截瘫患者，可以让你用大脑写字的芯片……在神经病学领域，这些仿佛科幻小说内容的东西已变成触手可及的现实。西班牙神经病学会新技术委员会协调员阿尔瓦罗·桑切斯·费罗介绍说，脑机接口就像一个监控大脑活动并通过计算机进行翻译的通信系统，该系统已被证明可有效解决神经疾病患者功能受限的问题，但仍处于起步阶段。桑切斯·费罗说：“当患者丧失神经功能时，脑机接口是恢复功能的选项之一，但还需要证明脑机接口的长期安全性并对其进行监管。”

桑切斯·费罗警告说，相关研究正沿着上述方向开展，但技术还不成熟。上个月，英国《自然·通讯》杂志发表了一名完全无法活动的肌萎缩侧索硬化症患者的案例，他能够通过大脑植入物讲出自己的想法和说出自己的名字。但是，这种能力一直在下降，该患者现在已经无法拼写了。

在治疗领域，生物医学的进步将体现在不断涌现的新治疗手段上，例如帮助消除以有毒方式积聚在大脑中的蛋白质（比如阿尔茨海默病患者脑中的淀粉样蛋白）。

纳米技术趋于成熟

纳米医学已经发展了很多年，而这场大流行病是一个证明其成熟度的好机会：针对新冠病毒的信使核糖核酸疫苗（它引导细胞制造一种病毒蛋白，从而触发生物体内的免疫反应）能够成功的原因是，该核糖核酸被包裹在脂质纳米颗粒中。

西班牙传染病生物医学研究网络中心的生物工程、生物材料和纳米医学团队负责人劳拉·莱丘加说：“有了这些疫苗，我们就打开了通向一个充满可能性的世界的大门：可以让包裹在纳米颗粒中的核糖核酸进入细胞，并对其下达明确的指示。”纳米医学提供了实现这种操作所需的载体。

从诊断到药物的控制和释放，相关研究正在多个方面取得进展。莱丘加说：“如果活性成分能直接到达特定位置，那真正需要的量就少得多。这意味着效率提高和毒性降低。”而直接将纳米颗粒作为一种治疗方法是未来的另一条研究路线。

莱丘加说：“一个例子是，纳米颗粒可以穿透肿瘤细胞。当你从体外对这些纳米颗粒施加影响时，它们会开始振动并杀死恶性肿瘤细胞。”

纳米医学将使某些肿瘤的诊断手段更普及，成本更低。这些手段包括，使用植入物来监测生物参数，以及开展与现在测血糖类似的检测。莱丘加说：“其想法是，通过检测尿液、汗水或血液，在10分钟内就可以知道你的体内是否有肿瘤以及有多大的肿瘤。(参考消息）