(战略管理)第十四章面向国家重大战略需求的基础研究

第十四章面向国家重大战略需求的基础研究

内容提要：神经、免授、内分泌系统在健康与重大疾病发生发展中的具有重要作用。掌握病原体传播、变异规律和致病机制，以及药物在分子、细胞与整体调节水平上的作用机理是实现人类健康的重要基础性工作积极发展中医药学理论体系。认识植物杭逆性及水分养分和光能高效利用机理，开展农业生物安全与主要病虫害控制原理研究，是解决农业问题大基础科学问题。认识重点流域大规模人类活动的生态影响、适应性和区域生态安全，从而更好为人类健康服务。海洋资源可持续利用与海洋生态环境保护关系我国经济全局。全球气候变化对中国具有巨大影响。研究青藏高原和极地对全球变化的响应及其气候和环境效应，温室效应的机理，气溶胶形成、演变机制及对气候变化的影响及控制是营造人类有利生活环境的必需邵分。研究可再生能源规模化利用原理和新途径，大规模核能基本技术和氢能技术的科学基拙是解决能源问题的关健之一。纳米研究是国际前沿性学科。我国其他关键科学技术还涉及生殖与发育、干细胞等诸多领域。

核心概念：神经一内分泌一免疫系统；中医药理论体系；全球气候变化；气溶胶；可再生能源；氢能；纳米技术。

第一节人类健康与疾病的生物学基础

一、重大疾病发生发展过程及其干预的分子和细胞基础

蛋白质组学是继基因组学之后，国际科学界关注和竞争的又一个焦点。随着人类基因组全序列测定的完成，人类基因组中绝大部分基因及其功能都需要在蛋白质水平上揭示与阐述。蛋白质组学将全面研究细胞、组织乃至整个生命体内蛋白质组成及其活动规律，全景揭示生命活动的本质和规律、阐明重大疾病发生发展机制，同时，蛋白质组研究也是开发新型药物，促进生物医药产业腾飞的重要途径，随着研究的深人，人们可以直接获得一批应用性抗体、发现一批诊断和药物靶标，并依此研究发现大量

新药，从而推动整个生物医药产业的迅速发展。另外，蛋白质组研究还将刺激和带动其他生物、分析、信息、材料等相关技术、设备与产品的产业化发展，通过新技术和新产品的应用，广泛影响工业、农业、畜牧业、环境保护等领域的发展，从而推动整个国民经济与整个社会的发展与进步。为此，国际科学界将人类蛋白质组作为21世纪最大的战略资源之一，在联合完成了“人类基因组计划”后，又推出了规模更大的“人类蛋白质组计划”。

二、神经、免疫、内分泌系统在健康与重大疾病发生发展中的作用

免疫、神经和内分泌系统是动物和人体内三大调节系统。这三大系统之间不仅存在大的回路，而且彼此之问还进行着直接的双向交流，维持着机体正常的生命活动。这种功能上的相互联系是通过三大系统共同存在的细胞因子、神经递质和内分泌激素及受体实现的免疫系统的细胞（淋巴细胞、巨噬细胞等）在病毒、内毒素等的作用下可以产生不同的所谓“免疫递质”( immune transmitter）来作为应答，这些“免疫递质”包括淋巴因子、胸腺素、内源性阿片样物质A CTH、TSH、IL--1等等。例如研究发现感染病毒的淋巴细胞可产生一种与ACTH具有共同抗原特性和生物活性的蛋白质，此物质局限在垂体及大脑内，称为阿黑皮素原（proopiomelancortin, POMC)，并证实POMC即为ACTH的前体；在激活的淋巴细胞内含有与催乳素和生长激素相同的MRNA，推测淋巴细胞也可能是这两种激素的来源；另外．还证实淋巴细胞可对LHRH的刺激产生免疫应答而分泌LH，它与垂体所分泌的LH具有同样结构的β亚单位，经T细胞激活的淋巴细胞可反应性地产生FSH。这些不同的“免疫递质”首先能对兔疫系统本身施加不同的影响，从而使免疫系统受到不同的调节效应。此外，不同的“兔疫递质”也能对神经和内分泌系统起不同的作用，使机体的许多功能（其中包括免疫功能）受到相应的调节。

神经内分泌系统与免疫系统有各自的活性物质，但共有促肾上腺皮质

激素和内啡肮等物质，又同时都有这些多肤的受体，因此，人们认为促肾上腺皮质激素和内啡肤是神经内分泌系统与免疫系统相互联系的信使和渠道。在细菌、病毒及其他抗原性物质进人机体后，特异性淋巴细胞识别抗原，引起相应的免疫应答。与此同时，免疫系统释放多肤因子，向神经系统发出信息，神经内分泌系统产生相应的生理或病理反应。同时，神经内分泌系统又反过来通过共同的多肤因子，将信息反馈给免疫系统，再引起正常的或异常的免疫应答。

三、病原体传播、变异规律和致病机制

世界正面临着传染病的严重挑战，一些过去基本控制的传染病卷土重来，而随着自然、社会因素的变化，新的传染病在不断出现。最近十余年来，全球几乎每年都有新发传染病流行近30多年来，世界上出现了40余种过去从未认识的传染病。如艾滋病、疯牛病、埃博拉出血热、SARS以及人感染高致病性禽流感。最近十余年来，全球范围内几乎每年都有新发传染病的流行。新发传染病的流行严重危及人类健康与生命安全，影响经济和社会的发展。我国口前已有至少十余种新发传染病出现并造成流行，同时还存在其他新发传染病传八的可能。我国目前部分传染病发病率仍居高不下，如病毒性肝炎、流行性出血热、细菌性痢疾等；部分曾被控制疾病出现流行扩散趋势，如肺结核、性病、血吸虫病；一些新发传染病也已在我国出现并造成流行，例如艾滋病、SARS、禽流感。我国还存在其他新发传染病传人的可能，包括埃博拉、西尼罗、尼帕等，因此对于新发传染病的防控必须加强。新发传染病特点是涉及的病原体种类繁杂、传播途径各异，感染方式复杂多变、容易造成跨国界、跨洲界甚至全球性传播。人类普遍缺乏对新发传染病的免疫力，且新发传染病的早期发现及诊断较为困难，并缺乏特异的预防和治疗方法。同时，新发传染病发生、出现具有很大的不确定性，加强部门联防联控，完善应急预案和监测预警体系，加强

科学研究，并广泛开展国际合作，共同应对新发传染病疫情。

四、药物在分子、细胞和整体调节水平上的作用机理

光导化合物的发现与优化、甚于药效团的分子设计、基于结构的分子设计、构效关系研究、乡巳合化学、药物代谢、药物作用机理研究、药物作用新靶标的发现等多个专题是当前药物研发的前沿和重点药物作用机理是阐述药物在体内如何起作用的理沦对于药物特异作用及其机理进行研究，现已发展到细胞、亚细胞和分子水平特别是一些药物受体的纯化及克隆，为深入了解药物作用的本质及体内一些重要的生理生化过程提供了重要的理论依据。

（一）非特异性药物作用机理有些药物的作用主要与药物的理化性质如解离度、溶解度、表面张力等有关，其化学结构缺乏特异性。例如口服硫酸镁，M g2＋和SO42-不易被肠壁吸收，在肠内造成高渗，阻止水分自肠道吸收而起导泻作用。静注甘露醇高渗注射液，对周围组织有脱水作用，可清除脑水肿或肺水肿。口服抗酸药如三硅酸镁可中和胃酸，治疗消化性溃疡。口服活性炭，具有吸附胃肠内有害物质的作用，用于食物中毒。

（二）特异性药物作用机理大多数药物属于特异性药物( Specific drug) ,它们的生物活性与化学结构密切相关，能与机体生物大分子的特定功能基因结合，产生一系列生理生化效应。这些药物大部分作用十受体。有些通过影响递质或激素的释放和分泌起作用。如利血平耗竭去甲肾上腺能神经递质去甲肾上腺素（NE）贮存而发挥降压作用；大剂量黄体酮抑制腺垂体黄体生成素（LH）抑制排卵。有些药物影响自体活性物质而起作用，如阿司匹林（乙酰水杨酸）能抑制体内前列腺素的合成从而产生解热镇痛及抗血小板聚集等作用。还有些药物影响离子通道，如抗心律失常药，改变心肌电生理而起作用。

由于大多数药物通过与特异性受体结合而起作用，所谓受体是细胞膜、