香港生物小分子實驗室

2002年5月，在擔任美國國家衛生研究院（NIH）的院長之後，醫學博士Elias A. Zerhouni便立即召開了一系列會議來制定21世紀醫學研究的工作路線圖（roadmap），以明確生物醫學研究中的主要機遇和差距。這項工作是每一個NIH的研究所無法單獨完成的，需要聯合大家的力量，以達到在醫學研究的發展中形成最深遠的影響。醫學研究現在正面對著前所未有的機遇，但是生物學的複雜性卻仍是一個巨大的挑戰。NIH的最終目的是促進新的科學技術轉化為人們的切實利益。
　　在會議上，經過300多位研究院所、企業、政府和公眾等各界領袖的補充完善，NIH Roadmap形成了一個優先權的框架結構，強調了NIH的整體性，以便優化NIH的全部研究資源，並且提出了建立一個效率更高、產出量更大的醫學研究系統的期望。它在三個主要領域確定了當前的重大機遇：探索新途徑、未來的研究團隊、重新設計臨床研究事業。
　　以NIH Roadmap為指導將推動NIH繼承歷史傳統，向為美國和全世界的人民提供高品質健康生活的中心目標不斷前進。

2．2 NIH領導層討論會確定實施計畫
　　Roadmap會議所定的優先領域成為2002 年NIH領導層會議--一年一度的NIH研究所和中心主任會議的討論基礎。與會者分成五組來討論roadmap會議的主題。Zerhouni博士要求每組嚴格評估roadmap會議的內容：什麼能做？什麼不能做？什麼是需要做的？什麼時候可以做？什麼是可實現的？
　　另外，Zerhouni博士要求各組考慮關於每個所提議行動的引人注目的意見，並評估其效果，可行性，對廣大民眾的吸引力和在醫學研究中的實際應用潛力。Zerhouni博士強調他要的不是例行公事，相反，每組都要提出令人振奮的、可行的，並且能應用到廣大群眾之中的想法和行動計畫。於是各組確定了短期和長期的行動計畫，未來應進行的其他活動，以及遇到特殊障礙的科學領域。當天結束的時候，每組都確定了3-5個主要的、貫穿NIH的主題留待日後討論。

2．3 工作組將最初的藍圖變為行動
　　討論會之後幾個月內，新的想法被進一步優化。Roadmap的發展需要系統性的分析和計畫。2003年春，成立了NIH研究所主任領導的許多工作組，同時從外面特聘了顧問。這樣，執行計畫由工作組不斷發展，並成為構建未來醫學研究事業的藍圖。
　　在2003 年NIH 預算會議上每個工作組陳述了各自的首要計畫。與會者有NIH院長、各研究所和中心主任。各組檢查了自己的計畫並通過幾個主要標準對其進行衡量：
　　o 這一計畫是否真的可以實現--它能否大大改變生物醫學研究在未來10年的方式和內容？
　　o 這一計畫的結果是否能被大多NIH研究所和中心所用，並增進其工作？
　　o 如果不執行這一計畫，NIH能否承受？
　　o 這一計畫能否引起投資方，尤其是公眾的興趣？
　　o 這一計畫是否視NIH為唯一而其他實體不會或不能做？

3．1 主題一探索新途徑
　　這一主題要求我們加深對生物系統複雜性的理解。未來醫學的進步將要求我們廣泛掌握構成細胞和組織的大量分子的交互網路、它們的相互作用及其規律。如果我們想真正改革藥物，就需要更精確地瞭解導致疾病的分子事件之間的聯繫。新途徑的發現也將為21世紀的藥物研究建立一個更好的"工具箱"。
　　為了充分利用最近完成的人類基因組序列圖以及其他許多分子和細胞生物學方面的新發現，研究團體需要廣泛接觸各種技術、資料庫和其它更敏銳、更充足以及更適合研究者個人需要的科學資源。化學分子庫是已建成的資源之一，它可以提供：生物學網路；分子和細胞資料；最新的用於生物醫學研究的電腦基礎組織；用於觀察和作用於基礎生命活動的納米技術裝置；新治療的潛在靶體。
　　這些計畫將為診斷、治療以及預防疾病的新方法提供堅實的科學基礎。這一領域的執行組是：

　　人體內所有的生物成分--從單個基因到整個器官--共同工作來促進正常的發育和保持健康。一大批複雜的途徑互相連接，促進基因、分子和細胞間的通訊，共同完成這項令人驚奇的生物團隊的合作壯舉。
　　這些生物途徑中的某一些已經被發現，但更多的還在探索中。進一步的研究需要瞭解這些途徑在人和其他複雜的生物體中是怎樣組合的，並且需要確定這些途徑的混亂如何導致可能的疾病，以及怎樣使錯亂的途徑恢復正常功能。
　　在這組NIH Roadmap工作計畫中，研究人員將把注意力集中在新技術的發展上面，以加速和推動對生物途徑和網路的全面探索和研究。這些網路中的一個重要組成部分是一組含有生物體基因組編碼的蛋白質，通常被稱作"蛋白質組"。為了更好的理解蛋白質組，必須發明新的工具，使研究人員能夠即時確定一個單細胞中大量個體蛋白質的數量、位置和交互作用。NIH將為這些網路和途徑建立一系列的技術中心來促進新的蛋白質組技術的發展。這種技術能力的擴大對於生物途徑的鑒別和相關疾病的治療是至關重要的。
　　另一個焦點是為研究人員提供新型分析工具，以便於更好地理解細胞中新陳代謝的構成和網路，這通常被稱作"代謝組學"。研究人員熱切盼望新技術的出現，以便測量一個單細胞中、甚至是一個單細胞的某一特定部分的局部濃縮的糖、脂、氨基酸和其他代謝物。這一領域的研究重點及步驟包括：代謝物濃度的大範圍波動、複雜的代謝混合物、單一樣本中大量的未定義成分和細胞代謝補足物的動力學特徵。這些廣泛的資訊為更好的檢測正常細胞和疾病細胞代謝的不同鋪平了道路。
　　這一系列新的工具有助於研究生物構造板塊和途徑，並為將來更複雜的課題研究打下基礎。一些課題可能包括生物體蛋白質和新陳代謝網的完全比對，也可能包括創建生物模型來説明預測人體對疾病、傷害或感染的反應。NIH期望這些計畫產生的資料被用於生物醫學的研究上，目的在於更早、更準確地診斷、預防和治療多種多樣的疾病。
　　有關生物構造板塊和途徑計畫的更多的資訊，請聯繫國家人類基因組研究所通訊作者Geoff Spencer。與有關計畫的NIH科學家交流，請致電(301)4030911，spencerg@mail.nih.gov。

　　研究表明，生命體中的一類通常被稱作"小分子物質"的有機化合物，對科學家們從分子水準對細胞功能的研究起著極其重要的作用。同樣，這些小分子物質對於所有的疾病，無論是頭疼，還是癌症，也都具有很高的藥用價值。事實上，大部分的藥物，比如阿斯匹林，抗組胺類藥物，都屬於這一類小分子化合物。
　　目前，要預測哪一種小分子化合物在某一特定條件下效用最高還是一個難題。通過系統地篩選成千個小分子物質，研究者可以最大程度地比較兩個化合物的相似性、可研究性或期望的治療效果。
　　我們稱之為"小分子文庫"的計畫將為研究生物分子藥物的科學家們提供有機小分子物質的資訊，作為其更深入研究細胞途徑的化學探針。這為科學家們探索健康或病理細胞內主要成分的功能提供了新的思路。
　　這一計畫同樣也將促進有良好前景的新藥物，尤其是針對罕見疾病的新藥物的應用。希望通過提供含有大量藥靶和高度活性的早期化合物，Roadmap計畫將推動新藥劑的開發以最終發現和治療各種常見與罕見疾病。這些化合物將加速新藥靶的驗證。其他公共或私人部門的研究者也能利用這些藥靶和化合物。
　　驅使NIH構建小分子文庫的動力主要有三點：第一，人類基因組計畫的成功完成。人類基因組圖譜，包括了組成人類基因組的全部30億個堿基的序列資訊，為藥物作用位元點的發現提供了大量的生物資訊。第二，化學合成技術的發展，使很多理論研究者也可以使用這些化合物。而以前，這些資源只能是生物技術公司的科研人員才有權使用。第三，自動化技術、資訊技術的應用，使研究者在一天內合成成千上萬的化合物成為可能。
　　小分子文庫能夠發揮作用的先決條件是必須包括大量的化合物資訊，用來篩選出對生命活動起作用的分子。NIH已經著手建立一個包括近50萬個、不同種類小分子化合物的資料庫，有些已經知道確定的生物活性，有些還有待鑒定。隨著研究的深入，這個資料庫也會不斷的擴充和更改，最終將包含作用於任何生命領域的所有生物小分子物質的資訊，以及小分子物質的相互作用的位點。
　　小分子文庫的不斷擴充，同樣也會加速分子成像技術的發展，包括活性分子構像的研究及其在單個細胞或整個有機體中發揮生物活性的機制的研究。最終，未來的醫生，可以利用這些資訊，針對不同的病人建立個性化的病理組織乃至細胞的功能檔案，進行有針對性的診斷和治療。但是應用這一技術作為常規醫療手段也有很多障礙，例如，用於成像系統的高靈敏度分子探針設計和製備、探針資料庫的構建、以及大規模的探針集中化生產。
　　在未來的五年內，NIH將支持高特異性、高靈敏度的分子探針製備技術的研究，使分子探針的檢測準確度提高10 到100倍。目前NIH的一個有關癌症和腦的分子探針成像資料庫已經建成，以此為基礎，將擴充成一個包括各種組織、各種功能、各種疾病的全面的探針成像資料庫。
　　另外，NIH還會建立一個成像探針發展中心，專門生產大量的探針，主要為公共衛生和科研人員提供免費的服務。探針技術的發展，將依賴於藥靶的篩選。
　　分子成像技術，可以為醫生提供病人的細胞生理和功能的具體資訊，並生產出有針對性的藥物，這將使疾病的早期診斷及治療成為可能。NIH確信，分子成像技術將會成為生物醫療研究的強有力的工具，在臨床醫療史上具有里程碑的意義。
　　瞭解更多有關小分子文庫和分子成像的資訊，請聯繫Geoff Spencer，電話(301) 403-0911,電子信箱：spencerg@mail.nih.gov。

　　健康的頭腦和身體需要數十億被稱為蛋白質的微小分子的協調行動，我們的基因包括能翻譯成蛋白的DNA (去氧核糖核酸)。一些蛋白質建造我們的細胞, 另外一些蛋白質如同小型的機器一樣使我們思考、產生嗅覺、吃飯和呼吸。在我們的身體中蛋白質是不可缺少的分子，每一個蛋白質分子都有一個獨特的三維結構，這些都是為了很好的適應它們的特殊工作。假如一種蛋白質的形狀發生了變化，就會對人的健康產生很大的影響。許多疾病的起因都是由於蛋白質的畸形，包括囊腫性纖維化、Alzheimer's症以及許多其它的疾病。
　　NIH Roadmap的結構生物學計畫的第一步是要建造一個人體內各種蛋白質分子結構的圖譜庫。這次研究將涉及發展快速、高效以及獨立生產蛋白質樣品的方法，科學家可以用這種蛋白質樣品來確定蛋白質的三維結構。目前研究人員正在不懈努力，試圖將蛋白質的生產從目前不穩定的過程轉化為一個穩定的流程，這將有助於他們辨別在健康和疾病時的蛋白質結構。
　　那麼完成這件任務需要什麼呢？NIH將首先為科學家提供資金，以發展革新的方法來生產大量膜蛋白質，這些蛋白質緊緊地嵌合在我們的細胞表面。科學家普遍地發現要想把這些蛋白質提取出來、而且保持其天然結構是極端困難的。
　　課題的設計者期待著發展新的蛋白質生產方法和發明專用的設施，從而快速、有效地製造大量適合研究的膜蛋白質樣品。一旦適合科學實驗的蛋白質大量生產出來，科學家們就能使用標準的X射線或強磁場的方法來確定一種蛋白質。
　　在一種被稱為X射線晶體學的技術上，研究人員用高能X射線照射一個很小的、有幾萬億蛋白分子的晶體。這個晶體將X射線散射到一個電子檢測器上，就像迪廳裡的鐳射球燈將彩光照射到地板上一樣。用電腦來檢測射線強度,並用數學方法加以計算，就可知蛋白質分子中每個原子的確切位置。另外一種使用比較廣泛的解決蛋白質結構的技術是核磁共振波譜，這種方法也叫作NMR，它依靠超強磁場來實現。在這種方法中，科學家利用蛋白質裡的原子都帶有少量磁性的特性對這種蛋白質外加一個很強的磁場，蛋白質內的磁場區就會與NMR磁場排列一致。磁化的蛋白質樣品以某種模式被一系列電腦產生的強脈衝所探測，科學家可以籍此推斷出蛋白質的三維結構。
　　結構生物學的首要目標就是更廣泛地研究蛋白質結構，以及進行更為複雜的基於電腦方法的資料分析。科學家將努力使蛋白質能以工業速率進行生產和分析。海量資料的存儲將使科學家在自己的實驗室就能夠很容易的獲取到所需的資料。
在將來的幾年裡，工作焦點將會集中在發現一種方法，這種方法能夠推斷出多個相互作用的蛋白質所形成的更為複雜的生物機體模式。為了理解這些機體怎樣工作以及當它們出問題的時候如何修理，研究人員需要從幾個不同的角度來觀察蛋白質複合物，在活細胞裡模擬它們的形狀。大量的蛋白質均需要做這種實驗.。
　　結構生物學研究用的蛋白質生產設施將于明年開始研製。Roadmap發起人預計科學家們大約需要十年緊鑼密鼓的工作才能使這項工作達到它的目的，即從DNA中預測蛋白質結構以及生物機體的行為。
　　獲得更多關於結構生物學的資訊，請與Ann Dieffenbach聯繫。

　　生物學曾經一直是顯微鏡、試管和培養皿的港灣，但是這個圖景正在迅速擴展變化著。從物理學中借鑒來的尖端技術，説明科學家運用電腦和機器人在溶液中分離分子、讀出基因密碼並繪製像蛋白質這樣的天然分子的三維結構圖。所有的這些技術產生了大量的資料，生物學正在快速的轉變成一門資訊處理的學科。
　　今天的生物醫學研究，每天產生的資料可以填滿大量CD，每張CD都可以儲存數以億計位元組的資料（一個位元組大概可以存儲一個英文字母）。這些資料不可能手工處理，即使是家用電腦亦需要花費相當長的時間。研究者們需要的是超級電腦的巨大處理能力和協調運用較小機器的合力。
　　為使生物資訊學和計算生物學計畫得以實現，NIH Roadmap正在為醫學研究鋪設一條未來的"資訊公路"。計畫的焦點是建立一批國家生物醫學計算中心，其中的一些中心將會在明年注入資金。
　　在這些中心開始為21世紀的醫學研究生產軟體和資料處理工具奠定基礎的同時，作為個人的科學家將可以獲得資金並在中心共同工作?quot;大科學"和"小科學"將可以手牽手地推進科學的發展。通過這些努力，研究者們將可以分享大型試驗所產生的資料。最好的頭腦將能夠更有效地合作解決那些懸而未決的生物醫學難題，如遺傳因素在個體的藥物特異性中所起的作用，一些常見疾病如心臟病、癌症和糖尿病中遺傳因素和環境影響之間的複雜的相互作用。
　　生物資訊學和計算生物學計畫將產生一個國家軟體工程系統。在一個以電腦為基礎的網格裡，全國各地的生物學家、化學家和電腦科學家將能夠通過一套標準的共同軟體工具分享和分析資料。這一專案的開發者們預想，這套系統可以做成類似於今天大部分家用電腦上的辦公軟體工具包那樣，在這個工具包中資訊可以在個個軟體之間無縫的傳輸，就像是整合在一起的試算表軟體、文字處理軟體和電子郵件程式一樣。
　　在早期，生物資訊學和計算生物學啟動專案的計畫者們將把討論的中心聚焦於如何制定導引這一工程和整個領域平穩發展的策略。研討會將要面對一些重要的問題，例如：在科學界推進資料共用，消除壁壘使得生物醫學計算系統的所有部分都可供共同使用，建立一個通用的計算詞彙表的重要性，和如何能最好地在美國的學院與大學之中穩固地建立起生物資訊學與計算生物學這兩個孿生學科。
　　聯繫相關專家，請致電 (301) 496-7301, dieffena@nigms.nih.gov。

　　假設醫生擁有微小的工具，可以在病人體內正在成長中的腫瘤裡找到並摧毀早期的癌變細胞；假設細胞內損壞的部分可以被移除並替換上一個具有相同功能的微型生物機械；假設分子尺寸的微型泵可以植入病人體內將救命藥物準確地輸送到需要它們的地方--這些情景可能聽上去難以置信，但是這就是NIH Roadmap的納米醫學計畫的終極目標。預計這一尖端研究領域將可以在10年之內對醫學產生貢獻。
　　在現今高科技的生物醫學工具和治療中，很多東西都變得很小。但是，當談到納米醫學的時候，提的是非常非常地"小"。一納米等於十億分之一米，小到甚至用實驗室裡傳統的顯微鏡也難以觀測。
　　納米技術是一個廣闊的科學領域，包括創造和使用分子或原子級別的材料與裝置，它們是組成分子的一部分。納米科技在醫學以外的應用正在發展中，包括由單個分子組成的細線製造的微型半導體晶片，由我們的遺傳物質製造的微型DNA電腦。在國家納米科技計畫的指導下，聯邦政府所支持的這一領域的研究正在其他幾個機構的協力支持中邁進著。NIH Roadmap的納米醫學計畫將基於以上的努力，並聚焦于與健康和醫療相關的納米科技的應用上。
　　數百年來，顯微鏡提供給了科學家們觀察細胞內部的視窗，研究者們甚至使用了更強大的可視工具，以詳盡的識別與分類細胞內部的成分及組成這些成分的更小的部分，並得到鮮明逼真的細節資料。但是，科學家們卻沒有辦法瞭解細胞、細胞中的成分、成分中的分子的細目，當被問及"多少" "多大"和"多快"時，他們無法給出答案。
　　NIH將致力於建設一些納米醫學中心，以作為知識和技術的中心環節服務于納米醫學計畫。這些中心將高度跨學科地接納各個學科的科學家，如生物學家、物理學家、數學家、工程師和電腦科學家。在一開始的幾年裡，研究將在有關指導下收集大量關於製造分子級別機器的資訊。在這一時期一個關鍵的行動是，開發一個新型的詞彙表--詞典--用工程術語定義生物元件和生物學過程。
　　一旦研究者們完全理清了分子內部與分子之間的相互作用，他們就可以開始尋找模式關係與在現有的實驗方法之上的更高級別的相互關聯性。繪製這些網路，理解它們隨時間的變化將成為説明科學家們認識生物設計的自然法則中至關重要的一環。在數年之內，認識這些法則將可以使得研究者們使用這些資訊去定位病變細胞中的生物成分。這一創新可以帶來可供應用的、與身體相適應的納米工具，將説明科學家找到製造合成人工生物裝置的方法，如微型可植入的藥物傳輸泵，或是掃描感染性物質是否存在或檢測新陳代謝是否失去平衡的微小探針，以讀出體內是否真的出現問題。
　　聯繫相關專家，請打 (301) 402-0911, spencerg@mail.nih.gov；或 (301) 496-4308, hoglundt@nei.nih.gov。

3．2 主題二未來的研究團隊
　　現代生物醫學研究問題的深度和複雜性日益要求科學家從自己的學科疆界中走出來，探索科學團隊的新的組織模式。例如，成像研究需要放射科學家、物理學家、測報生物學家、電腦程式員共同組成一個完整的團隊。許多科學家可能還會繼續個人研究課題，但是我們也鼓勵他們改變一下從事科學事業的方式。NIH期待新的方法能結合物理和生物科學的技術和規律。NIH的主任創新獎將授予那些設計出創造性研究方法的人。這些方法可能會有一定的失敗危險，但是同樣也帶來了巨大的機會，形成創造性的發現。另外，新穎的合作方式，例如那些公共和個人部分的合作，將加速科學發現的進步。
　　作為這一主題的一部分，NIH Roadmap鼓勵科學家和研究機構嘗試研究管理的新模式。這一領域的執行組是：

　　科學家們一直預想進入"分子藥物"的新時代，用特異的分子對人類的疾病進行檢測和治療，醫生不用花費很多的時間就能治癒新的疾病。
　　未來的醫生可以操作預防性的感測器，對身體掃描，發現疾病的早期分子特徵，並儘快消除他們。例如治療骨折或者骨質疏鬆的患者，醫生可以將包裹著促進生長蛋白的可降解生物高聚化合物，植入病人的骨組織內，使破損的骨組織生長出新的有效骨組織。或者，對早期腫瘤細胞做活體檢查，對細胞內的分子活動進行成像觀察，確定細胞中哪一個信號通路是活動的，哪一個通路是關閉的，這些資訊都將有助於癌症的臨床診斷和治療。
　　雖然這聽起來像科幻小說，但它確實已經離我們很近了。在過去的十年裡，我們已經在生物的各個領域取得了巨大的進步，從PCR技術到生物晶片技術，生物資訊學，以及詳細的疾病模型的建立，都有了長足的發展。與此同時，電腦科學、電子資訊學、物理學、工程學、材料科學、化學，以及很多其他領域的研究都最大程度地推進了醫療研究的發展。
　　在這個科學飛速進步的時代，我們更要加快探索生命科學的步伐，激勵全世界所有勇於創新的科學家們接受21世紀生物學和醫學研究的重大挑戰。用他們的智慧和創造力解決生命科學研究中的諸多問題，發展更高新的生物技術，開發分子藥物，促進人類疾病的治療和全人類健康。
　　以往，NIH一直致力於支持整體的研究項目而不是某個個體或科學家。NIH的初衷是支持那些已經確立的研究領域，即"低風險"投資。但如果NIH的支持沒有一個完善的機制的話，這也會成為"高風險"投資。
　　為改變這一情況，NIH RoadMap 建立了新的基金以鼓勵科學家們投入到生物醫學的研究中。在這項資助下，申請者可以通過他們的生物醫療研究獲得很高的利益。申請者無需提供一個詳細的科學計畫，這為他們的研究提供了更為寬鬆的自由度。
　　聯繫相關專家，請致電 (301) 435-1111, luckettd@csr.nih.gov。

　　傳統的生物醫學研究的組織形式與一系列的家庭手工業非常相似，即將研究人員集中于令人感興趣的廣闊科學領域，然後又將他們分到以系為基礎的不同專業。但隨著科學在過去10年的不斷進步和生命的分子秘密變得越來越可接近，兩個基本的規律顯露出來：人的生物學和行為學研究是一個驚人的動態過程。因此，在某些情況下，生物醫學研究中的傳統劃分阻礙了科學發現的腳步。
　　為了降低這些人為劃分帶來的障礙，促進科學進步，NIH Roadmap計畫將設立一系列基金，使科學家從事交叉學科的研究變得更加容易。這些基金將支持：對科學家進行交叉學科研究策略的培訓；建立專門的中心以幫助科學家從現有的學科中再創造出一些新的、更前沿的學科；舉辦未來發展研討會，以促進生命科學與物理學以及其它一些僅有有限影響的重要學科間的合作發展。
　　交叉學科研究是將兩個或更多不同學科的分析方法整合起來，來解決一個特定的生物學問題。例如，行為學家、分子生物學家和數學家可將他們的研究工具、方法和技術聯合起來，以便於更有效地解決像疼痛和肥胖這樣的複雜健康問題。從事表面上沒有聯繫的學科使得不同學科在術語、方法和方法論上的傳統差異也逐漸地消除了。隨著潛在合作路障的移除，一個真正的思維融合才能夠產生，這將擴展生物醫學研究的範圍，產生新的意想不到的觀點，甚至可能會產生出新的、在分析上更成熟的交叉學科。
　　通過設立旨在建立交叉學科研究隊伍的新型基金，NIH希望有助於促進它的所有研究所、中心和辦公室都感興趣的疾病的研究，以改善整個國家公眾的健康。如當前的計畫一樣，第一批基金將在2004財政年度撥出，為交叉學科的研究中心提供15個計畫的項目基金。此外，申請指南（Request for Applications, or RFAs）也將在2004財政年度發佈，以向這個新興的研究領域的科學家提供培訓。
　　為發展這些計畫，組織者已經盡全力減少一些已經阻礙交叉學科研究發展的傳統障礙。例如，新的基金將：同意項目首席研究人員不止一人，而且可以是這個研究團隊中所有的核心成員（現在這已成為了一個標準）；可以向參與研究的多個研究所提供間接的研究經費；對那些融合多學科的方法來研究問題的專案，要求多學科全面的評價；鼓勵交叉學科團隊的研究朝著既定的、或非既定的的方向來發展。
　有關建立交叉學科研究團隊專案的更多資訊，可以與國家牙齒與顱面研究中心的Bob Kuska聯繫，(301) 435-7560, kuskar@nidcr.nih.gov。

　　NIH常常向私營企業求助，以解決一些較複雜的問題，改善人類健康。每位合作者都帶來他們自己獨特的資源和力量, 這樣要比他們每個人單獨解決問題好的多。人類基因組計畫就是一個很典型的實例。
　　21世紀生物醫學領域的研究需要幾部分力量的合作。NIH鼓勵學術界、政府和私營部門等各方面研究人員的合作。但是NIH支持的研究人員和潛在的夥伴很少能意識到他們可能從中得益。
　　此外，還有些其它的NIH Roadmap工作也將得益於公私合作方式，並且NIH指導者也將會召集高水準的會議來激勵新的、必要的合作。在政府部門和私人企業之間的合作已經延伸並加速了多種有創造力的NIH研究、培訓和傳播。這裡是三個實例：
o 由學術中心、非贏利組織和12家藥物公司共同組成的SNP（單核苷酸多態性）組織正在合作建立一個包括人類基因組全部SNP的圖譜，並將對公眾開放。SNP作為一種標記可以説明研究者儘快找到致病基因並且發現患有危險疾病的病人。
o 骨關節炎合作計畫能做一些政府和私營企業都不能單獨完成的事情：建立一個放射線學的生物標記以及物理測試的資料庫,作為檢查一些疾病的標準。普遍地來講，骨關節炎沒有有效的治療方法，因此急需發明一種新的療法來滿足很多受這種疾病擾亂的病人的需要。這項歷時七年的工程一共招募5,000名50歲或者更大年齡的高發病率人群來研究膝部骨關節炎。這項工程的基金來源於幾個NIH的研究機構, 以及默克（Merck）、諾華（Novartis）和輝瑞（Pfizer）製藥公司。研究所收集的此項資料有利於加快研究步伐以及加速發現更好的治療方法。
o NIH近來獎勵了六個癌症中心，它們致力於開發一種獨特的公私合作方式來增加參與早期臨床試驗的人數。癌症研究中心的朋友發起了這次合作。它包括國家癌症機構以及國家健康機構和五個公司：Aventis、Bristol-Myers Squibb、Eli Lilly、GlaxoSmithKline和Novartis。以前每年只有3%-4% 的新近診斷為癌症的成年患者參與臨床試驗，而這個合作可能給上百個癌症病人一個參與早期臨床試驗的機會。合作的最終目的就是縮短一種有希望的治療方式從實驗室階段到應用於臨床的時間。
　　顯而易見，公私合作為科學的發展提供了一個新的模式，並加速了醫學的進步以提高人的生活品質。當研究人員解決更加複雜的生物醫學的問題時，在NIH、私人企業和非贏利組織之間的戰略合作將變為更為重要。NIH Roadmap的目的就是形成合適的合作者，用他們各自帶來的資源取得長足的進步從而儘快改善美國人的健康。
　　聯繫相關專家，請致電 (301) 496-1752, shurej@nia.nih.gov。

3．3 主題三重新設計臨床研究事業
　　傳統觀念上的基礎研究正在迅速轉化成藥物、治療和預防方法。這種轉化是NIH的中心使命。雖然以前NIH曾成功地進行了醫學研究，幫助實現了一度劇烈和致命的疾病到慢性病的轉化，但是科學團體都清醒地認識到，如果我們想像以前一樣繼續成功，就需要重新構造臨床研究的全部系統。
　　這些年來，臨床研究能夠幫助揭示疾病的機制、預防、診斷和治療，但很難實施。但是最新的激動人心的發現要求我們更有效地進行臨床研究，產生飛速的藥物進展，並進一步指導我們的基礎科學研究。這無疑是極大的挑戰，但也是極其重要的NIH Roadmap進程。
　　這一計畫的中心是需要新的合作方式，有組織的患者團體，以團隊為基礎的醫師以及科研人員。這還包括建立更好的、完整的網路，將研究中心與一批合格的醫師團隊聯繫起來，再加上大量的有興趣與研究人員合作來快速試驗新藥物的患者。這一計畫還將需要建立臨床研究資訊記錄的新範例，臨床研究協定的新標準，研究的現代資訊技術平臺，NIH和患者志願者之間合作的新模式和新策略來激勵我們的臨床研究人員。
　　只有通過更好地綜合現有臨床研究網路，鼓勵技術發展，提高臨床成果的價值，協調各步驟，加強臨床研究人員的培訓和重新設計臨床研究事業，才能達到上述緊迫的要求。這一計畫的一個主要目標就是讓公眾更全面地參與研究過程。
　　這一領域需要做到：
　　o 籌畫指導委員會
　　o 臨床研究過程的協調化
　　o 綜合臨床研究網路
　　o 加強臨床研究工作人員培訓
　　o 臨床研究資訊：國家電子臨床試驗和研究系統（NECTAR）
　　o 地區性研究中心
　　o 提高技術提高臨床成果價值

　　臨床研究是一個國家的生物醫學研究事業的關鍵。一種療法在被批准為常規應用療法之前，必須在實驗室裡經過仔細地研究以清楚它的作用機理、有效性和潛在的危險。然後要通過一系列有序的檢驗來證明這種療法對人的安全性和益處。儘管臨床研究有助於確保對最終提供給醫生和他們的病人那些新產品和技術是安全和有效的，但是這是一個長期的，有時也是效率低的過程。
　　為了加速並強化臨床研究的過程，NIH Roadmap通過採用一種系統的、更好的服務於科學發現領域的基礎結構來改進臨床研究事業。這種補充NIH Roadmap初步計畫的努力將為基礎和臨床研究提供必要的基礎。依靠NIH Roadmap的實施，調查員將更好地應用基礎發現成果，從而提高人民健康水準。雖然生物醫學研究已經成功地將許多曾經被認為是致命的疾病轉化為存活期更長、可治癒的疾病，但是科學界已經意識到如果希望這些努力像從前那樣成功的話，美國必須改革它的整個臨床研究系統。這些年來，臨床的研究變得更加難以進行。但是，目前正在出現的使人激動的基礎科學的發現要求臨床研究繼續進行甚至擴大、改進效率，並更好地發佈基礎科學的成就。這無疑地是在NIH Roadmap過程中最困難的且最重要的挑戰了。
　　這種預想的核心是基於這種概念：臨床研究在有組織的病人團體、社區醫生和學術研究人員之中需要發展新的合作。過去，所有的臨床研究試驗都能夠在一個學術中心進行，這種情況在將來未必還會如此。在NIH的初步計畫下，將促進創造更好地共同進行臨床試驗工作的學術中心和那些照顧足夠多組的、具有典型特徵病人的社區醫生組成的綜合網路。實現這個前景將需要臨床研究資訊的新的、系統的記錄方法，臨床研究協定的新標準，現代資訊技術，在NIH和病人聯盟之間的新的合作模式，以及重新組織臨床研究人員的新戰略。

l 理論結合實際
　　為了增強人類的健康，科學發現必須被轉化到實際應用中。這樣的發現通常開始於伴隨基礎研究的"長凳", 科學家在分子或細胞水準上研究疾病的機制和發病機理，然後進入臨床水準，換句話說是患者的"床邊"。科學家漸漸地意識到這種從長凳到床邊的平移研究的方式是一條雙向的通道。不僅基礎科學家能為醫生提供診斷的新工具，臨床研究者也可以對那些可以激發基礎探索興趣的疾病的本質和過程作出新的觀測報告。
　　理論結合實際已經被證明是一個發動整個臨床研究引擎的強大過程。但是，這種臨床研究事業的組成部分能夠通過一種更強有力的基礎結構進行優化和加速進行。
　　建造一種強有力的基礎結構的關鍵將是增加基礎和臨床的科學家之間的交流，使有效的新工具從實驗室走向診所的過程更容易。在一種旨在實現這個目的的方法中，NIH正在探索區域平移研究中心的發展途徑。這些中心會提供複雜建議和資源以便使科學家更好地控制一種新產品從實驗室到臨床的過程中的許多步驟。這些步驟包括弄清一種療法的作用機理的實驗室研究，搞清某種診斷試劑如何被人體吸收，其在目標群組織中如何分佈，效果如何，導致不可預計的副作用的可能性，以及需要多少動物試驗。
　　一旦一種潛在的新藥被開發，必須首先用充分數量的藥品按照嚴格的要求在動物身上做試驗，然後才能在人身上試驗。臨床研究重建的第一步也期望平移研究的核心設施為臨床研究者提供通向複雜製造能力的道路，同時為保證遵守藥品開發規則提出專業化建議。一些這種核心設施將模仿國家癌症研究中心的快速創新發展計畫 (the National Cancer Institute's Rapid Access to Innovation Development program；RAID program)，或可能隨著這一計畫的擴展而擴展。這個計畫現在僅對癌症研究團體的成員們提供各種資源。對更廣泛的研究團體的開放將加速對於其他主要公共健康疾病的探索。
　　這項計畫也將通過開發新的、用來提高臨床結果評估的技術來支持平移研究。許多最嚴重的慢性疾病會通過併發的疲憊、疼痛和情緒的改變來逐漸損害病人的生活品質。當前，這些關鍵的症狀還不能像測血糖水準和血細胞數量一樣被客觀地測量。更加迫切的是，需要發展有效的工具以便改進對這些症狀的測量。一些技術，比如電腦控制的適應性健康的評價，可能使如何度量症狀和治療的結果產生革命性的變革。科學家將會有更好的設備以便理解病人怎樣感覺由於新的干預引起的在他們的健康情況方面的改變，因而促進研究最有益於病人的療法。

l 臨床隊伍培訓
　　應該充分探索我們的資源對醫學不斷進步能力的限制，其中最重要的是科學勞動力。為了履行21世紀醫學的諾言並在控制主要的人類疾病方面取得更大的進步，我們必須培養和訓練具有與逐步增加的技術複雜性和研究需要相適應的臨床研究人員。
臨床研究隊伍必須足夠多，以便推進實驗室研究結果變為現實--這種對定向的、從小到大的研究方法的檢驗，以及在社區水準上將被證明的概念將應用到醫學實踐中。臨床醫師必須訓練如何在學科間、團隊導向的環境中工作。這種環境是今天出現的研究過程的特徵。在一系列對於進行臨床研究，包括流行病學、行為醫學和病人定向研究等很重要的學科方面則需要特殊的培訓。
　　NIH Roadmap預想用兩個主要計畫來擴大和增強臨床研究隊伍的能力：NIH廣泛介入的多學科臨床研究人員培訓計畫和NIH臨床研究聯合體的結構計畫。
　　多學科的臨床研究隊伍培訓計畫將是一次針對NIH範圍的、多學科的、合作性的在臨床研究領域培訓博士後候選人的計畫。它著眼於在各種各樣的疾病領域中的新戰略和課程的培訓，包括醫學、護理學、牙科、藥學和其他的健康職業的廣泛的臨床學科範圍，以及包括生物統計學、行為醫學、臨床藥物學和流行病學的廣泛的研究領域。一般的培訓專案將由代表NIH的某個研究所管理，集中於某種特殊疾病的專案將由有關的研究所管理。這個新的項目與NIH其他的支持希望成為臨床研究員的學者的計畫互相協調和補充。
　　此外，將建立一個NIH臨床研究協會體系，由學術和社區調查員合作組成。這一計畫將形成一種強有力的、多功能的基礎結構，由具有良好的臨床研究行為責任、能夠將研究機會帶給病人並迅速傳播最好的科學應用療法的合格研究者組成。
　　實現這種聯合構想需要進行一些專案，包括檢查將社區實踐者納入臨床研究的可行性，以及探索實現這種納入的可能機制的研究。在這項研究結果的基礎上，預計將出現為建立一個進行臨床研究減少障礙的方法。
　　其他的努力將集中在建立為了進行高品質臨床研究以及將研究轉化為臨床實踐的國家核心能力的最好實現方法。這些努力將應用于在社區或學術機構工作的研究人員。能力將會包括有關的證明、興趣衝突規則的知識和在保護臨床試驗參與者方面的訓練檔證據的提供。對於研究小組最好的實踐可能包括管理研究資料的方法，以及發展估算成本和員工配置的方法。
　　為了訓練這些聯合體，NIH計畫根據可行性和嘗試性研究的結果建立一些國家認可的區域性優秀臨床研究訓練中心。這些中心將使用一種綜合的方法進行在"真實世界"環境中的訓練。

l 建立臨床研究網路
　　一個強化的生物醫學研究成果的傳遞途徑,一種促進它們從實驗室走向臨床的組織結構和臨床調查員的巨大壓力將會使針對更多病人的新的檢驗療法和預防策略得到更快應用。這些大的研究經常通過擁有促進合作和資訊共用工具調查員的網路而最佳地運行。
　　因為眾多的療法、診斷方法和治療手段必須通過臨床檢驗，現在許多臨床研究網路同時運轉，但是互相獨立。結果，研究人員有時會因為不知道資料已經存在或不能得到這些資料而必須複製已經存在的資料。標準化資料報告會使無縫資料和樣品在研究中共用。此外，通過用資訊學和其他技術來提高臨床研究網路的效率,研究者們可以更好地拓寬他們的研究範圍，減少重複的研究。這樣將會留下更多的時間和資金用於從事其他研究課題。
　　這種努力將促進和擴大臨床研究網路。這種網路可以快速地進行多種高品質課題的臨床研究。一份現有的臨床研究網路清單將挖掘現存的資訊和訓練基礎結構來確定那些促進或抑制成功的網路交互性,生產力和拓展研究範圍的特徵。然後，可以確定一種"最好的實踐"並廣泛應用，進一步增強臨床研究網路的效率。而且，一張使用標準化資料、軟體工具和網路基礎結構的國家資訊網路藍圖將會由這份清單進化而來。國家電子臨床試驗和研究網路（NECTAR）將與現在的健康與人類服務部的醫學資訊學計畫相吻合。它將最大限度地促進現存的以及新建的臨床研究中心網路的連通。研究人員將會更好地裝備、生產並使用資料，因此減少重複的努力和不必要的重複試驗。如此，NECTAR將最終有助於加速探索和發展的步伐，幫助臨床研究人員更好地為他們的病人服務。
　　另外一些阻礙這一計畫有效進行臨床研究的障礙是不同的管理和政策機構的多種要求。研究人員在向NIH，食品、藥品管理局，人類研究保護辦公室和制度檢查董事會之類機構報告不利事件時要面對極多的不同要求。臨床研究人員必須懂得並滿足這些不同的要求，而這些要求經常會重複有時甚至相互抵觸。
　　NIH打算在和其他機構合作開發更好的方法，報告不利事件、人的主體保護、隱私和興趣衝突政策以及電子資料提交標準，制定標準化要求的過程中起到領導角色。協調研究和報告將有助於最大限度地減輕阻礙研究速度的不必要負擔，同時增強對病人的保護。
　　例如，通過吸收廣泛意見，NIH已經為報告不利的意外事件或在臨床試驗中發生的威脅生命的問題而設計了一個更有效的系統。這個系統正由進行基因療法研究的研究者進行前期試驗。使用這種實驗性的系統，臨床研究人員可以一次向所有相關的檢查小組提交報告,而且這些資料將被快速的分析並且得到回饋。
　　通過使臨床研究網路的管理要求標準化並增強其相互通性，臨床研究將更快速地進步，更多更好的療法將提供給全國範圍的病人。
　　通過創建病人和醫師之間的合作關係--真正的"研究社區"--這種雄心勃勃的NIH Roadmap的構想會開闊國家臨床研究者的視野，提高他們的適應性、效率和影響，最終提高全美國人民的健康。
　　更多有關重建臨床研究事業計畫的資訊，請聯繫NIH主任辦公室Bill Grigg（301）496-5787，griggw@od.nih.gov。

美國國家衛生研究院

21世紀工作路線圖

（NIH Roadmap）