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韩启德:学科交叉成功的几个要素|科学的担当

  2 我对学科交叉的亲身体验。

  1962年,我考取上海第一医学院(现为复旦大学上海医学院)医学系,开始了我的医学生涯。1968年我毕业后分配到陕西省临潼县的一个农村公社卫生院当临床医生。当时卫生所的全部建筑只有一排平房,包含门诊、药房、注射室和职工宿舍。卫生所只有我一个医学院校毕业生,我得接诊内科、外科、妇科、儿科、五官科等所有的病人。上世纪60年代,农村妇女生孩子基本还由接生婆接生,分娩时会阴保护做得不好,有的产妇会阴撕裂严重,又不修补,造成阴道-肛门瘘,十分痛苦。当时一心想解除她们的痛苦,自己动脑筋想办法,居然成功地为她们做了手术。后来北医三院成形科大夫告诉我,即使在大医院的成形外科,这样的手术也不算简单呢。

陕西农村公社卫生院

  图9:陕西农村公社卫生院

  除了常见病之外,我还要面对许多千奇百怪的疑难杂症。有不少农民习惯于中医诊治,我就学习中医中药与针灸。比如说农民因发烧就诊时,需要医生能尽快退烧,否则他就不相信你。而退烧快就只能选择打退烧针或者吃退烧药,但有好多病人退烧以后几个星期、几个月还是不断出汗。对此西医无计可施,后来我采用中医治疗,效果相当好。还有一些年轻人长期严重遗精,对此西医也没有好的诊疗方法,但我采用中医治疗也取得了效果。农村年富力壮的妇女产后奶下不来,我采用服中药加针灸治疗,效果特别好,乃至很远地方的病人都闻讯赶来求治。类似的例子还有很多。

  改革开放让我获得了攻读研究生的机会,从一名临床医生转行成为一名基础科学研究者,这里也有背后的故事。1977年底,我参加陕西省冠心病、高血压的学习班,到西安医学院第一附属医院进修,才第一次了解到收住入院的心肌梗塞病人实际上没有任何有效的治疗方法,只能企望病人通过严格休息自愈,眼看着不少病人去世,这给我带来了很大的刺激。我感到了前所未有的使命感,认为自己有责任去研究到底采用什么办法可以挽救这些病人。所以当时一有考取研究生的机会,我就下定决心投身冠心病相关的基础研究。

攻读研究生期间,与卢兴教授合影

  图10:攻读研究生期间,与卢兴教授合影

  西安医学院的卢兴教授在冠心病、心血管的病理生理学方面是专家,我慕名而成为了他的研究生。我研究的课题是《大鼠心肌梗塞面积和心功能的关系和影响因素》。当时科研条件比较简陋,实验室就只有一个多导生理记录仪,其它设备则需要自己创造。

  我那时遇到的一个最棘手的问题是,测到的心室压力如何才能反映心脏的功能?要知道评估心功能的强弱并不在于心室内压力的大小,而在于压力变化的速度,这里就牵涉到数学微分算法。为此我认真学习了数学中的相关内容,后来我们建立的一套心功能测定方法,还推广到全国。

  我的研究需要测定心肌梗塞范围,当时还没有现成的方法我将大鼠的心脏组织做成切片,在组织显微镜下能区分出正常和梗死的心肌组织,但如何测定梗死面积呢?后来我们找到地质研究所,向他们讨教地图面积的测定方法并成功应用到心肌梗塞面积的测定上,这也算是一些小小的学科交叉。由此,我从一个临床的全科医生转换成了一个研究冠心病和心脏病的发生机制和影响因素的基础科学研究者。

在埃默里大学进行NPY相关研究

在埃默里大学进行NPY相关研究

  图11-12:在埃默里大学进行NPY相关研究

  1985年我有幸赴美国埃默里大学做访问学者,并以此为契机从病理生理学转换到分子药理学的研究。我刚到那里的时候,他们正在研究一个新发现的36肽 Neuropeptide Y(NPY)对冠状动脉的作用,已经研究了几个月,但没有取得进展。我提议将实验对象从狗换成兔。他们课题组里都是PhD,没有人了解兔的冠状动脉结构,但我很熟悉。为什么呢?因为我在做研究生的时候,经常和解剖学的研究生在一起交流和学习,当时我们一起做过人、狗、兔子和大鼠冠状动脉的比较解剖学研究。得益于解剖学的交叉背景,将实验对象换成兔后,果然发现NPY对冠状动脉具有很强的收缩作用,并能增强其他缩血管物质的效应,并发表了文章。接下来,我又证明NPY对大鼠脑血管具有同样的效应。联想到临床上有的脑溢血病人在抢救成功,症状显著好转后一周时,突发严重的脑血管痉挛死亡,我想到是否NPY会参与这个病理机制呢?后来我的研究证实了这个假设,发表了比较好的文章。我的临床医学背景、病理生理学背景在研究药理学的时候显示出了学科交叉的优越性。

  后来我又转到了另外一个研究分子药理学的实验室。非常有幸,在后来的肾上腺素受体研究中我得以采用生理学、药理学与生物化学结合的方法,在国际上首次证明α1肾上腺素受体包含不同亚型,相关结果发表在《 Nature 》杂志上,成为一个经典发现,在肾上腺素受体领域发展中起到了比较大的作用,受到广泛的认同。

  在我1987年回国后的七年内,我每年有三个月时间可以回到美国的实验室进行访问交流。我在北医建起了自己的实验室,把受体研究和心血管病理生理研究结合在一起,取得了一些国外同行无法得到的研究结果。随着研究的深入,我们开始探究肾上腺素受体的脱敏问题,通过荧光标记测定激动剂作用后受体在活细胞中的行动轨迹。为了解析行动轨迹背后的活动规律,我们跟北大化学系、电子学系、生命科学院、中科院的物理所合作,采用宽场成像方法,开展光学单粒子追踪实验。实时观察到单个受体的移动轨迹,发现肾上腺素受体的ɑ1A和ɑ1B两种亚型在受到激动剂作用后向细胞内移动的速度不同,分别为平均每秒0.3微米和1.08微米。更有意思的是,当放大运动轨迹时,发现移动是步进式的,每跳一步的距离是33纳米,而33纳米恰恰是肌球蛋白沿着肌纤蛋白移动的距离。由此我们提出了受体内陷后用肌动蛋白作为马达沿着肌纤蛋白移动的假说。这些研究在国际肾上腺素受体会议报告的时候,产生了比较大的反响。此外,我们还进行了其他的一些跨学科研究,比如通过蛋白组学的方法探究心肌重塑、心肌肥大时心肌受体信号转导分子的相互作用网络等。

  2003年到2018年,我相继担任九三学社中央主席、全国人大常委副委员长、全国政协副主席、中国科协主席、欧美同学会长等职位。由于分身乏术,我只能停下了自己的科研工作,由我的实验室同道继续努力,取得了一些成绩。虽然无法继续我的生物医学研究,但我还是力所能及地从其它角度开展学科交叉的探索。例如,2003年非典疫情暴发时,我受邀到中央电视台《百家讲坛》做讲座,回顾传染病的历史。为了这次讲座,我恶补医学史的相关知识,也在此过程中得到了启发,从那以后我开启了医学史和医学人文的研究。我担任的各项职务多数都与科技工作有关,都需要为国家科技体制改革和科技管理建言献策,同时也获得了更多调研与学习的机会。在此过程中我深深体会到,我国科学技术的发展虽快,但科学文化还很落后,而这反过来在一定程度上又制约了科学技术的发展。

  2018年3月我从领导岗位退下来之后,积极推动北京大学和中国科协联合成立了科学文化研究院,又领导成立了北京大学科学技术与医学史系,着力结合科学与人文,结合科学史、科学哲学、社会学、传播学等各个学科,来共同研究科学发展的规律,研究如何推进科学文化建设,培育更好的科学技术发展的土壤。这些,其实是在更加广阔的范围内开展学科交叉研究。

成立北京大学科学技术与医学史系

  图13:成立北京大学科学技术与医学史系

  回顾自身经历,自己在学科交叉方面做了一些工作,但远远不够。归纳起来大概有以下几点原因:一是上世纪90年代刚开始做学科交叉研究时条件受限,缺乏经费与设备。二是在自主创建实验方法做得不够。虽然应用了一些跨学科的方法,但基本还是别的学科现成的方法,没有根据需要来发展建立独创的技术。三是自己数理化的基础太差,妨碍了自己做更大跨度的学科交叉研究。归根结底,还是因为自己搞科学研究的志向还不够高远,视野还不够宽广。

来源:北京大学科学技术与医学史系 北大科技医史系
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