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拉斯克基础医学奖成果性质变迁探析

时间:2019-11-17 11:28:21 来源:免费论文网

拉斯克基础医学奖成果性质变迁探析 本文关键词:探析,变迁,斯克,性质,成果

拉斯克基础医学奖成果性质变迁探析 本文简介:杨中楷,王雪莹,高霞  (大连理工大学科学学与科技管理研究所暨WISE实验室,辽宁大连116023)  摘要:以2016年拉斯克奖的“颠倒”现象作为研究缘起,梳理70年来拉斯克基础医学奖得主的专利数据,基于统计结果进行解读,探索拉斯克基础医学奖成果性质的变迁轨迹。研究发现拉斯克基础医学奖得主中专利持

拉斯克基础医学奖成果性质变迁探析 本文内容:

  杨中楷,王雪莹,高霞


  (大连理工大学科学学与科技管理研究所暨WISE实验室,辽宁大连116023)


  摘要:以2016年拉斯克奖的“颠倒”现象作为研究缘起,梳理70年来拉斯克基础医学奖得主的专利数据,基于统计结果进行解读,探索拉斯克基础医学奖成果性质的变迁轨迹。研究发现拉斯克基础医学奖得主中专利持有者的比例越来越大,这意味着他们所开展的科学研究已不再是纯基础研究,是居于基础向应用端转化中间阶段的成果形式。这一变迁与转化医学的发展轨迹有着一致性,是技术科学中介与桥梁作用的体现。基于此,我国应尽快在科研经费投入和人才培养、学科建设等方面做出调整。


  关键词:拉斯克基础医学奖;转化医学;技术科学


  1研究背景


  2016年的拉斯克基础医学奖,颁给了3位临床医生(WilliamKaelinJr、PeterRatcliffe和GreggLSemenaz)。他们的研究揭示了人体和大多数动物的细胞对氧耐受的感应机制,使得人类可以清楚地了解了人和生物依赖氧气的基本原理。临床医学奖则分别颁给了3位基础科学家(RalfF.w.Bartenschlager、CharlerIce和MichaelSofia)。他们的突出贡献是揭示了丙肝病毒的致病机理,并以此开发特效药,治愈了丙肝患者。


  临床医生获得基础医学奖,从事基础科学研究的科学家获得临床医学奖。针对此情况,美国霍华德医学研究院副院长卡罗尔(SeanB.Carroll)确定地指出:拉斯克医学奖的宗旨就是奖励那些转化医学研究的成功案例。这展现出现代医学突飞猛进的一个基本机制:基础和临床研究的水乳交融[1]。临床问题给基础研究提出了方向,基础研究给临床疗效注入了活力,基础研究与临床研究之间的界限正在模糊。以基础医学奖为例,3位得主的研究成果虽然被归入到了基础医学奖的范畴,但他们早在2000年左右就已经申请并获得了发明专利,在解释氧耐受机制的基础上提供了用于预防和治疗缺氧相关病症的方法。从这个角度看,他们的研究成果已经推进到基础医学和临床研究的中间阶段,很难再将其归入纯基础研究的范畴,所以,根本问题并不是得奖者身份的“颠倒”,本质上是获奖成果的性质发生了改变。


  对于上述现象,除了在科学网等网络媒体上有所讨论之外,并未更多地引起对其中所蕴含的科技发展规律的关注。普赖斯曾经指出:科学学就是“科学、技术、医学等等的历史、哲学社会学、心理学经济学、运筹学及其他”[2]。20世纪80年代有学者指出“医学学”(以“基础医学”、“临床医学”等为分支学科)应作为科学学的一个大的分支[3]。可见,医学本来是科学学的重要研究领域,医学科学发展中的重要现象也应该成为科学学的主要研究对象。但几十年过去,科学学界对医学的研究多数集中在医学领域的文献计量分析等外围研究层面,较少地能够站在科学学的高度,探寻医学领域的历史发展规律和动因,这是科学学研究中对医学科学研究的缺位和不足。


  基于上述理论与现实的需求,本文意欲从科学学的研究视角出发,基于对拉斯克获奖成果的性质考察,探寻基础—临床“水乳交融”现象的历史渊源,发现其背后的演化动力,解释和预测其未来的发展趋势,为我国“转化医学”的发展提供决策参考和对策建议。


  2研究思路与数据来源


  2.1研究思路


  艾伯特·拉斯克奖(AlbertLasker)是美国最具声望的生物医学奖,于1946年设立,分为基础医学奖、临床医学奖和公众服务奖。主要奖励那些在理解、诊断、预防、治疗甚至治愈某些重大的非常难以治疗和致死的疾病方面取得突出贡献的科学家、医生和公共服务人员,素有“诺贝尔奖风向标”之称。


  在很长一段时间内,受基础研究和应用研究分离思想的影响,基础医学和临床医学之间也存在着明确的界限,但是近年来,许多基础科学家所做的工作,很难将其明显地归为基础研究的范畴。除本文开头所提到的案例之外,其他类似案例也比比皆是。诺奖得主山中伸弥就是经典范例[4],山中伸弥和他的学生将Oct3/4、Sox2、c-Myc和Klf4这四种转录因子引入小鼠胚胎或皮肤纤维母细胞,诱导其发生转化,获得了iPS干细胞。他发表了大量的学术论文,同时努力地将iPS研究推向临床应用,并申请了大量的发明专利。上述科学家的研究并不单纯地属于基础科学范畴,也很难将其归为临床医学范畴,这些研究具备着基础和临床中间阶段的属性。


  受此启发,我们可以对拉斯克基础医学奖的得主所获得的专利情况进行考察,从成果性质变化的角度考察基础医学向临床医学转化的趋势。我们假设基础医学的主要成果应该是科学论文为主,但如果一段时间内基础医学奖得主的专利获取量达到一定程度,则可以结合具体情况对奖项成果的性质进行判断分析[5]。


  2.2数据来源与处理方法


  专利数据来源于美国专利商标局数据库,之所以选择美国专利商标局数据库作为检索对象,是因为美国作为世界上实力最强和专利制度最完备的国家,是重大发明最重要的申请目的国之一。美国专利数据库的数据可以追溯到1790年,这也是其他各国数据库所达不到的。如检索不到美国专利,则求其次检索欧洲专利数据库。因此,表中的数据只是可检索到专利数据的最低数量,虽不完备但基本可满足研究要求。专利与获奖研究的相关性判定依据为专利说明书中是否出现获奖研究的关键词,如没有出现该关键词则判定为不相关专利,如包含该关键词则综合考量其说明书摘要、发明人机构以及该关键词出现频次进行判定。专利数据均以授权时间为基准,如同一获奖者拥有多项专利,则取授权时间最早的专利作为判据。


  3拉斯克基础医学奖得主的专利数据


  拉斯克奖从1946年设立至今已逾70年,获奖者众多,为便于分析,我们分三个阶段展现基础医学奖得主的专利情况。表1为1946—1966年间获奖者的专利情况,共有44位获奖者,其中有9位可检索到专利,约占该阶段总获奖人数的20%。1948年的获奖者迪维尼奥(VincentduVigneaud)和瓦克斯曼(SelmanA.Waksman)分别于1951年和1945年取得关于青霉胺和放射菌素的专利;1954年获奖的艾伯特(AlbertSzent-Gyorgyi)于1957年获得专利“核苷多磷酸的合成”;1955年获奖的林克于1949年获取专利“4-羟基香豆素的合成”,为血液凝固、血栓治疗做出了贡献;1958年获奖的普科(TheodorePuck)于1993年获得专利“区分正常细胞与癌细胞的方法”,斯科冉姆(GerhardSchramm)于1961年获得首项关于核苷酸制备的专利,并于1967年获得美国专利;1960年的获奖者卢斯卡(ErnstRuska)和赫利尔(JamesHillier)分别于1942年和1943年获得显微镜相关的美国专利;1964年因研究DNA与癌症病毒间联系获奖的杜尔贝克,于1986年获得了名为“具有重组表面蛋白的病毒”的专利。


  表11946—1966年获奖者专利情况


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  表2为1967—1996年间获奖者的专利情况,在这30年间共有65名获奖者,其中32位可检索到专利,约占该阶段总获奖人数的49%。1968年的获奖者科拉纳(H.GobindKhorana)于1957年取得专利“核苷多磷酸的合成”;1971年由于对遗传学的卓越贡献获奖的本则尔(SeymourBenzer)和布雷内(SydneyBrenner)分别于1997年和2002年获得专利;1974年获奖的斯皮格尔曼(SolSpiegelman)于1983年获得专利,特明(HowardM.Temin)于1987年取得专利;1975年的获奖者吉尔曼(RogerC.L.Guillemin)和沙利(AndrewV.Schally)分别于1981年和2008年获得有关生长抑素的专利,同年由于对创立免疫病毒学的卓越贡献而获奖的迪克森(FrankJ.Dixon)在1982年获得了专利;1977年的获奖者贝里斯特罗姆(K.SuneD.Bergstr?m)、萨米尔松(BengtSamuelsson)和文(JohnR.Vane)分别于1962年、2002年和1980年获取了与前列腺素相关的专利;1979年获奖的吉尔伯特(WalterGilbert)在1982年获取了关于DNA快速测序的首项美国专利;1980年的获奖者伯耶(HerbertW.Boyer)和科恩(StanleyN.Cohen)在同年取得了关于重组DNA方法的专利;1982年因鉴定并阐明了癌基因蛋白产物的功能特性获奖的艾瑞克森(RaymondL.Erikson)于2002年获得首项相关美国专利,同年获奖的花房(HidesaburoHanafusa)和高卢(RobertC.Gallo)分别于1995年和1997年取得专利;1983年获奖者坎德尔(EricR.Kandel)于2000年获得了关于一种测量神经元退化方法的专利;1984年米尔斯坦(CesarMilstein)于2012年取得与获奖研究相关的专利;1985年的获奖者布朗(MichaelS.Brown)和戈尔斯坦(JosephL.Goldstein),于1988年共同获得专利“对家族性高胆固醇血症的检测的方法和组合物”;1986年的获奖者科恩(StanleyCohen)于1976年取得首项关于表皮生长因子的专利;1987年的获奖者利德(PhilipLeder)和利根川进(SusumuTonegawa)分别于1985年与1987年取得专利;1988年的获奖者切赫(ThomasR.Cech)于1993年取得专利“单链DNA的位点特异性裂解”,夏普(PhillipA.Sharp)于1987年取得专利;***年获奖者克雷布斯(EdwinG.Krebs)和西冢泰富(YasutomiNishizuka)分别于1997年和1993年获得关于蛋白激酶的专利;1994年的获奖者普鲁西纳(StanleyB.Prusiner)于1996年取得关于测定转基因动物朊病毒方法的专利;1995年的获奖者尤南(EmilR.Unanue)于1991年取得了关于增强肽免疫原性的专利,同年斯楚敏戈(JackL.Strominger)也取得了相关专利;1996年的获奖者穆拉德(FeridMurad)于1995年获得专利,阐述了EDRF和NO的关系。


  表21967—1996年获奖者专利情况


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  表3为1997—2016年间获奖者专利情况,在这20年间共有45名获奖者,其中32名可检索到专利,约占该阶段总获奖人数的73%。1997年塔什(MarkPtashne)因发现了调节蛋白控制基因转录的机理获奖,于***年取得专利;1999年的获奖者麦克凯农(RoderickMacKinnon)于2003年取得有关通道蛋白的专利,西尔(BertilHille)于2014年取得专利;2000年的获奖者西坎诺瓦(AaronCiechanover)、赫什克(AvramHershko)和瓦沙斯基(AlexanderVarshavsky)分别于1995年、2001年和1996年取得与泛素蛋白相关的专利;2001年的获奖者卡派克(MarioCapecchi)、伊文斯(MartinEvans)和史密斯(OliverSmithies)分别于1995年、2002年和1995年取得专利;2002年的获奖者鲁斯曼(JamesRothman)于2003年取得专利;2003年的获奖者洛德(RobertRoeder)于2001年取得专利;2004年获奖者皮埃尔·尚邦(PierreChambon)、罗纳德·伊万斯(RonaldEvans)分别于2003年和2002年取得了关于核激素受体的专利;2006年获奖者伊丽莎白·布莱克本(ElizabethBlackburn)和卡罗尔·格雷德(CarolGreider)分别于1997年和1999年取得有关端粒酶研究的专利;2007年获奖者拉弗尔·斯坦曼于1997年获得关于树突状细胞研究的专利;2008年因microRNA获奖的布鲁斯.Ruvkun(GaryB.Ruvkun)和鲍尔库(DavidC.Baulcombe)分别于2006年和2002年取得专利;2009年的获奖者山中伸弥于2005年取得有关细胞核重编程的专利;2010年因发现瘦素获奖的科尔曼(DouglasColeman)和弗里德曼(JeffreyM.Friedman)分别于1985年和2006年取得与该研究相关的专利;2011年的获奖者哈特尔(FranzUlrichHartl)和亚瑟(ArthurL.Horwich)分别于1998年和1995年取得首项与蛋白质折叠机制研究相关的专利;2012年的获奖者斯普迪赫(JamesSpudich)和韦尔(RonaldVale)分别于2007年和2002年获得与细胞骨架马达蛋白研究相关的专利;2013年的获奖者施勒(RichardH.Scheller)于1997年取得与获奖研究有关联的专利;2013年的获奖者托马斯(ThomasC.Sudhof)于2008年取得与神经递质相关的专利;2014年获奖者和俊森(KazutoshiMori)和彼得沃尔特(PeterWalter)分别于2003年和2014年取得与未折叠蛋白反应相关的专利;2015年因发现DNA损伤反应获奖的埃利奇(StephenJ.Elledge)同年取得专利;2016年的获奖者雷克利夫(PeterJ.Ratcliffe)和西门扎(GreggL.Semenza)分别于2004年和1999年取得专利,同年获奖的威廉.凯林(WilliamG.Kaelin,Jr.)于2005年获得专利。


  表31997—2016年获奖者专利情况


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  4专利数据的解读与启示


  4.1专利数据的历史趋势


  从总量上看,在1946—2016的71年间,拉斯克基础医学奖共有154位获奖者,其中有73位获奖者可检索到与获奖研究相关的专利,可检索到专利的人数几乎占据了总获奖人数的一半。从获奖成果的角度来看,仅有24年的获奖成果未形成专利。在这73名可检索到专利的获奖者中,有29名为2000年以后的获奖者,这意味着近年来大部分基础医学奖获得者都拥有相关专利。


  为清晰观察起见,绘制拉斯克基础医学奖得主70年间的专利持有分布图。图1为1946—2016年间拥有专利的拉斯克基础医学奖获得者占比情况。横轴为时间轴,以10年为一个区间。纵轴为占比数据,统计单位时间区间内拥有专利者占该区间内获奖者总数比率。


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  图1拥有专利的获奖者占比情况


  从图1可以看出,拥有专利的获奖者比率呈增长趋势,在1946—1956年间仅有四名获奖者拥有专利,至1957—1966年间,这个比例增加到23%。及至1967年前后,专利拥有者比例跃升,之后较为平缓发展,一直持续到1996年前后。自1997年左右开始,专利拥有者比例再次有一个跃升,2007—2016这十年间拥有专利的获奖者比例已达77%。可以判定,越来越多的拉斯克基础医学奖获得者拥有专利,且该趋势正在不断显现。


  4.2专利数据的分期解读


  从图1来看,从专利数据可以将基础医学奖成果大致划分为三个历史时期:


  第一阶段是1946—1966年间,基础研究与应用研究(临床研究)基本是分离的。基础研究科学家做出科学发现,以科学论文的形式进行发表。从事应用研究的接续基础研究的工作,在基础研究所产出的发现和理论的基础上开展工作,将基础研究成果向应用端推进。如1960年获奖的威尔金斯、沃森和克里克,他们做出了划时代的发现-DNA双螺旋结构,从而引发了分子生物学的革命,极大地推动了临床医学的发展。


  第二阶段是1967—1996年间,基础研究与应用研究出现了结合的趋势。基础研究科学家做出科学发现后,不再满足于以科学论文的形式进行发表,而是继续向前推进,探索将基础科学成果向临床端转化的途径。这时候他们的成果已经不能再归于纯基础研究的范畴,而是居于基础研究向临床研究过渡的中间阶段。如1994年的得奖者普鲁西纳和他的同事成功从患病的仓鼠脑中鉴定出“脘病毒”,紧接着就发明出测定转基因动物“脘病毒”的方法并迅速获得了发明专利。


  第三阶段是1976—2016年间,基础研究与应用研究的界限逐渐模糊。从事基础研究的不再单纯是基础科学家,许多原本从事临床研究的科研工作者从实际工作中遇到的问题入手,将视野推进到基础研究端,从源头上探索解决实际问题的方法,2016年的三位得主就是典型的代表人物。大多数得奖者则是继续从科学发现和科学理论出发,不断向临床试验推进,正如山中伸弥一直所做的那样。


  4.3转化医学视角的解释


  转化医学(translationalmedicine)源自20世纪90年代的转化研究(translationalresearch)一词。1968年有学者提出了“bench-bedsideinterface”[6](实验室与临床相交互的研究模式)的概念,1992年,美国华盛顿大学医学院神经科医生Choi再次引出“benchtobedside”的概念,即从实验室研究到临床应用,1994年美国罗彻斯特大学医学院的Morrow正式提出“translationalresearch”[7],随后1996年Geraghty首次在柳叶刀杂志提出“translationalmedicine”的概念,2003年美国国立卫生研究院(NIH)的Elias.Zerhouni在Science杂志上全面阐述了转化医学的概念,其典型含义是将基础研究成果转化为有效的临床治疗手段,强调由实验室到病床旁的连接,通常称之为“从实验台到病床旁”[8]。


  转化医学的提出一方面源于当年NIH所面临的社会压力,20世纪末NIH每年的研究经费高达200多亿美元,然而,大量高水平论文的发表和新技术的发明并没有使人们的健康状况得到显著改善;另一方面,自1990年人类基因组计划启动至2003年测序完成,尽管生物医学领域积累了大量的遗传信息数据,但测序结果并不能很快应用于医疗实践,因此,NIH正式提出了转化医学的概念,旨在让基础知识向临床治疗转化,促进健康水平的提升,这也恰恰与拉斯克奖的宗旨不谋而合。


  正如前文所述,拉斯克奖的宗旨就是奖励那些成功转化的案例。基于此观点,为了更直观的了解转化医学的发展,以10年为一个区间,绘制转化医学变动趋势图(见图2),并将转化医学的发展历程带入到(见图1)专利数据的变动趋势中,绘制图3,从图中可见,自1996年起两者均处于快速上升态势,1968年有学者首次提出“bench-bedsideinterface”的概念,1994年“translationalresearch”被正式提出(Morrow),随后开始逐渐得到关注,从专利占比的曲线中可以看出,专利持有者比例分别在1966年和1996年呈现出阶段性增长,与转化医学的发展趋势近似一致,这意味着,转化医学的思想不但得到了科学家们的肯定,而且在很大程度上直接和间接地影响了科学家的行为。科学家们不再满足于居于创新链的某一节点,而是力求从一端到另一端,打通从基础研究到临床研究的整个链条。可以断定,拉斯克奖认同并采用了转化医学的评价范式,而这种认同也与整个医学发展的潮流是吻合的。


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  图2转化医学领域论文分布


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  图3转化医学发展历程与专利数据变动趋势的一致性检验


  4.4技术科学视角的解释


  转化医学既考虑基本的医学认识和机理,又关注对一般医学机制的临床应用,兼具基础性和应用性。考虑临床应用的基础医学,属于典型的巴斯德象限[9],是应用引起的基础研究,兼顾基本生命机理的临床研究,即理论导向的应用研究,而基础研究与应用研究的并存、结合、互动,正是技术科学的实质[10],这意味着,作为基础医学与临床医学桥梁的转化医学,具有一定的技术科学属性,或者说转化医学是技术科学在医学领域的直接体现。医学体系与一般科学体系的对应关系见图4。


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  图4医学体系与一般科学体系的对应关系


  转化医学的技术科学属性意味着拉斯克基础医学奖成果性质的变迁并非医学领域特有的现象。杨中楷等[5]在考察诺贝尔奖自然科学奖成果时认为诺奖正呈现出技术科学的趋向,同时该文指出,基础科学的成果形式一般以论文的形式展现,其内容为科学发现和科学理论为主,而技术科学的成果形式之一就是技术原理以及根据此原理所形成的发明专利(见表5)。


  表4基础科学、技术科学、工程科学的区别[5]


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  按照此逻辑,在当今时代,临床医生开始探究生命机理的基本问题;与此同时,基础医学科学家也并不止步于发现病毒致病机理,以此作为基石逐步深入到如何预防和治疗疾病。他们所从事的研究,都不再是原来传统分离的基础和临床研究。一种是应用引发的基础研究,另一种则是以理论为背景的应用研究,此两种研究被归于新巴斯德象限(技术科学象限)。从此,临床医生和基础科学家身份的界限也势必会越来越模糊,“跨界”得奖的现象也会愈加普遍。毕竟是否得奖只是通过成果的水准和性质来进行判断,而并非是通过候选者的身份进行遴选分类。


  4.5基础科学奖成果性质变迁的启示


  拉斯克基础医学奖成果在70年间发生了形式和内容上的变迁。首先,大量的基础研究成果在不断地专利化,而且成果的性质越来越难以进行严格区分。其次,这种趋势与转化医学的兴起与发展存在一致性,并且不单纯在医学界存在,甚至存在于自然科学的各个领域中,体现出技术科学在原始创新中的重要作用。鉴于此类研究的中介性和桥梁性,应在科研体制和人才培养方面有所调整:


  (1)国家统一规划。NIH于2006年推行了临床转化医学奖励计划(CTSA),已在30多所大学和医学院建立了转化医学中心或临床转化科学中心,并于2011年成立国立转化科学促进中心(NCATS);英国于2007年成立健康研究战略协调办公室(OSCHR),同时成立转化医学委员会[11]。而我国于2014年才在上海成立首个转化医学研究中心,相对而言,缺乏国家层面的统一规划,应在顶层设计上加以重视。(2)促进基础研究机构与临床研究团队的交流合作。鼓励院、系的研究团队与医院间的合作,打破部门壁垒,开展“大科学”研究模式,采取跨学科团队联合项目攻关方式进行医学研究[12]。(3)扩大科研经费投入。NIH每年资助的转化医学研究经费达5亿美元[13],预计2017年NIH国立转化科学促进中心的预算达68亿美元[14],目前我国正在实施的转化医学国家重大科技基础设施(上海)项目投资达10亿元(约合1.63亿美元),经费投入仍有待加强。(4)加强转化医学学科建设。目前国内在转化医学学科建设方面更为欠缺,美国在转化医学项目基金投入中,拿出16%的基金用于培养转化医学研究生,一批转化医学博士即将“出炉”。我国医学院校仍停留在临床医学和基础医学的划分上,应打破学科壁垒,培养一批具有基础研究技能和临床实践经验的双向人才。


  5结论与展望


  本文基于拉斯克基础科学奖得主的专利获得情况,考察了70年间拉斯克基础科学奖获奖成果的性质变迁,揭示出基础科学奖成果从纯基础研究成果演变成为应用导向的基础研究成果的变化趋势,展现出基础科学家在成果转化过程中身份和角色的变化,指出转化医学和技术科学的发展在整个科技战略体系中的重要性和必要性。


  不足的是,本文囿于篇幅和手段限制,只选取拉斯克基础医学奖的数据进行了单向研究,不足以反映转化医学双向转化乃至多项转化的整体特征。希望能够在以后的研究中,从拉斯克临床医学奖出发,利用科学论文数据反向探求其源于基础科学的背景与历史渊源,更好地为我国转化医学的发展提供数据和决策支持。


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