内容
（本文作者：第四军医大学西京医院眼科 张鹏等） 分子生物学主要致力于对细胞中不同系统之间相互作用的理解,包括DNA、RNA和蛋白质合成之间的关系以及了解它们之间的相互作用关系。近20年来,分子生物学在理论和应用上都取得了重要进展,其理论与技术已渗透到生命科学诸多领域,并在揭示疾病的分子机理、通过针对疾病的分子病理异常进行分子生物学治疗等方面取得了突飞猛进的进步。眼组织器官由于其解剖与生理的特殊性,更使其适用于分子生物学相关的诊断与治疗。然而相对于眼科临床继续教育的蓬勃发展,分子生物学与眼科疾病关系的教育内容却显不足。本文将从分子生物学的进展、在眼科疾病诊治方面的应用及眼科临床医生对分子生物学知识的获取途径等几方面进行简单阐述,以加强眼科临床医生对分子生物学重要性的认知。
1 医学分子生物学的发展
分子生物学时代起始于1953年,Watson和Crick发现并阐明DNA双螺旋结构。半个世纪以来,人们从生物大分子的结构与功能、生物膜的结构与功能和生物信息的传递通路与调控三个方面去认识生命现象,并取得显著的研究成果,极大地推动了医学科学的发展。分子生物学的发展使得过去对于疾病的认知及药物治疗效果的解释从基于病理学和药理学演变至从细胞的基因、蛋白等分子水平上去说明,例如在1956年,VM Ingram应用分子生物学技术发现镰形细胞贫血是由于β-珠蛋白链第6位上正常的谷氨酸被缬氨酸代替所致,从而得知分子水平的小小变异就能引起疾病。随后的研究进一步发现大多数疾病的发生都是因为外界环境与人体自身的基因相互作用,导致某些基因或基因群结构与功能异常,或因为人类自身某些基因的遗传缺陷或异常使这些人群对某些环境因子的易感性增加所致。而不断发展的医学分子生物学技术也为临床医学的诊断和治疗开辟了新途径:如自从1982年第一个基因工程产物胰岛素投入使用以来,已救治了大量的糖尿病患者,降低了由于糖尿病性视网膜病变而致盲的患者比率。而通过分子生物学技术获得的疫苗、细胞生长因子、抗体等基因工程药物陆续用于临床,并已取得很好的临床疗效。聚合酶链式反应(polymerase chain reaction, PCR) 、核酸序列扩增技术(nucleic acid sequence-based amplification,NASBA) 、基因芯片等分子生物学技术也正广泛应用于人类遗传病的产前诊断、感染性疾病病原体如沙眼衣原体、禽流感病毒、甲型流感病毒、人类免疫缺陷病毒、乙型肝炎病毒等病原体的检测以及恶性肿瘤的早期诊断和研究。
2 医学分子生物学在眼科疾病诊治中的应用
随着医学分子生物学的发展,眼科医务工作者对于眼科疾病的认识水平及治疗也有了极大的提高。如基于分子生物学的研究发现,视网膜母细胞瘤基因定位于13q14,该基因的缺失或失活是视网膜母细胞瘤发生的关键,而该研究的结果也使得人类首次有了肿瘤抑制基因的概念,并为肿瘤形成的“二次突变假说”提供了关键证据。遗传性视网膜变性是一组严重影响视功能的遗传性眼病,包括视网膜色素变性、黄斑变性、玻璃体视网膜变性等。由于这类疾病发病率相对较低,临床表现多样,诊断相对困难,且多数由基因缺陷所致,常规的药物、手术治疗效果差,因此此类疾病的诊治一直是是国内外眼科医生的难点。而通过分子生物学技术开展遗传性视网膜变性的产前基因检测工作,可极大降低该类患儿的出生率,减少家庭及社会的负担。自2008年起, Ellouze等应用重组的腺病毒载体将RPE65基因转染至患者视网膜下,成功开展了对遗传性视网膜变性——Leber先天黑矇的基因治疗,这标志着遗传性视网膜变性基因治疗时代的开始,该研究为广大视网膜变性患者带来了复明的希望。
湿性年龄相关性黄斑变性(age-related macular degeneration,AMD)的治疗更是依赖于分子生物学的研究成果,使得脉络膜新生血管(choroidal neovascularization, CNV)的治疗进入了新纪元。内皮生长因子(vascular endothelial growth factor, VEGF)是视网膜色素上皮(retinal pigment epithelium, RPE)在缺氧状态下产生的,是刺激脉络膜微血管内皮细胞增生形成CNV的最重要元凶。CNV可导致黄斑区出血、水肿,或形成机化组织,使患者视力下降或永久致盲。AMD是老年人群中最主要的致盲疾病,而随着全球人口老龄化形势的日益严峻,AMD势必将造成严重的社会及经济负担。以往治疗湿性AMD的主要方法有激光治疗、手术治疗,但临床效果均不理想。而通过分子生物学技术获得的商品化重组人源性VEGF单克隆抗体——Ranibizumab及Bevacizumab,使得AMD患者可重新获得了视力。通过向患者眼内注射此类VEGF抗体,可实现拮抗VEGF的促新生血管增生及渗漏作用,该研究成果也被Science杂志评为2006年度十大科学进展之一。
依靠分子生物学技术,白内障发病病因因此也正在被破解,从晶体内皮细胞凋亡到晶体蛋白分子伴侣的发现,以及氧化应激与醛糖还原酶与白内障关系等研究成果使广大眼科工作者扩大了视野,也为非手术治疗白内障提供了思路。通过胚胎干细胞(embryonic stem cells, ESC) 体外培养及结合组织工程技术,人们有望通过治疗性克隆技术获得供体角膜,从而彻底解决角膜供体不足的问题。此外,一些分子生物学的新技术如RNA干扰(RNA interference, RNAi)等也正进入临床,使眼病能够从基因水平受到抑制。
3 新世纪临床眼科医生面临的问题
医学分子生物学的迅速发展带来了现代医学的突飞猛进。医学分子生物学在医学各领域的广泛应用,促使免疫分子生物学、神经分子生物学、分子内分泌学、分子遗传学、分子病理学、分子药理学等新学科分支不断产生,从分子水平认识疾病和寻找对策成为医学发展的重要途径之一。随着现代医学及信息技术的高速发展,广大眼科医生在实际工作中常常面临知识老化的问题,原来掌握的理论和技能在解释眼病病理、指导患者治疗等方面越来越受到制约。因此,现代医学的发展,尤其是医学分子生物学的发展要求临床眼科医生能够迅速地将分子生物学理论及技能运用到综合认识和解决临床工作中面临的复杂问题中去。虽然我国大部分普通高等医学院校已开设了医学分子生物学这门课程,使得近年刚从医学院校毕业的青年眼科医生具备了阅读基础眼科学文献和讨论临床相关问题的能力。但近些年来医学分子生物学相关的基因组学、蛋白组学以及基因工程技术、生物信息等理论和技术迅速发展,迫使他们仍需不断地学习以便了解医学分子生物学的最新成果和进展。而对早年毕业的高年资眼科医生而言,分子生物学是个崭新的领域,他们完全没有或缺乏系统的医学分子生物学理论知识,需在继续医学教育中重新学习,以便获取现代医学发展最新信息,了解并掌握医学分子生物学理论和技术。 4 临床眼科医生通过继续教育获取医学分子生物学知识的途径
临床眼科医生应如何解决医学分子生物学知识不足与临床工作需要之间的矛盾? 笔者认为继续教育是解决该矛盾的唯一途径。在继续教育的过程中临床眼科医生应把握两点:首先,应对医学分子生物学理论有基本了解;其次,根据具体的工作需要决定需掌握的医学分子生物学知识层次及深度。工作中需较多地分析疾病的原因、病理变化及药物作用机制的眼科医生,应对相关的医学分子生物学知识有较深的了解;对于有条件组建实验室并进行医学分子生物学研究的眼科医生来讲,除了具备坚实的临床医学知识,还必须全面而系统地学习和掌握医学分子生物学的最新理论和技术,避免对医学分子生物学不求甚解,甚至将其作为课题的“装饰品”。总之,临床眼科医生在学习中应充分利用医学分子生物学的新思路、新概念和新方法,着眼于解决临床实践中发现的问题,为临床工作服务。
临床眼科医生获取医学分子生物学知识主要有以下两个途径: ①阅读文献。由于医学分子生物学是属于医学前沿领域的基础学科,近些年来发展迅速,所涉及的内容极其丰富。因此有很多的医学分子生物学专著可供广大眼科医务工作者自学之用。但临床眼科医生日常工作繁忙,因此笔者推荐应优先选择国家卫生教育部门组织编写的新版医学分子生物学教材,以便由浅入深,掌握分子生物学涉及的关键领域,明晰医学分子生物学常用的名词术语。除学习或复习医学分子生物学的基础理论,临床眼科医生还应经常阅读国内外相关杂志的讲座或专题综述,以了解医学分子生物学的最新进展。由于当今的时代已经进入了网络时代,同时也可以说是信息时代。计算机已经参与到眼科医生的临床诊疗及日常生活,计算机网络也联通了世界各个角落。计算机文献检索所涉及的数据库更新速度快、内容全面、简单易用,并取代了以往的通过工具书手工文献检索。因此临床眼科医生应在工作之余善于使用计算机网络进行医学分子生物学的文献查询及阅读,或通过网络进入医学分子生物学相关网站,通过浏览医学分子生物学站点以增加相关知识。②积极参加各项相关性的学术活动。由于多数临床眼科医生对医学分子生物学的新概念及新技术不十分熟悉,因此应参加经常性的学术讲座、学术会议与学习班,尤其是参加国家级或国际性的的眼科学术活动。眼科临床医生便可在短时间内了解眼科各个学科的研究前沿,获得医学分子生物学最新技术在眼科临床应用的最新动态。此外,在参加眼科学术活动的过程中,眼科临床医生可与相关专家学者进行直接沟通和交流,并取得他们的支持和帮助。
总之,医学分子生物学是目前公认的生命科学中最具活力的医学领头学科。医学分子生物理论和技术已从基础研究渗透到临床各个领域,并对临床医学发展起着重要推动作用。医学分子生物学的发展常常带动着临床医学产生重大变革。作为新时代的眼科医生必须持续地对医学分子生物学理论知识及最新技术进行学习,才能适应现代医学的发展,更好地服务于患者,因此在当代临床眼科医生中开展医学分子生物学继续教育也是十分必要和非常迫切的。