生物学基础研究
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生物学基础研究范文第1篇
Abstract: Human movement science is a young branch discipline in the river of science development. It explores life's mysteries from all the levels of body movement and their relationships. It covers body's movement regulation in motion condition. From the development course and characteristics the effect of advanced scientific instruments and techniques are very important. It gets more quickly development as interactive permeation and comprehensive research of modern science. The popularity of national fitness and the improvement of China's sports level make human movement science continuously innovation in new area, which producing many scientific research with high level.
关键词： 运动人体科学；研究特征；进展
Key words: human movement science；research characteristics；progress
中图分类号：G804.21文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2011）28-0267-02
1 运动人体科学概述
1.1 运动人体科学概念 运动人体科学是研究体育运动与人的机体的相互关系及其规律的学科群。包括运动解剖学、运动生理学、运动生物力学、运动生物化学、保健康复及运动医学等学科。它是经过有关专家酝酿，讨论后于1997年在原学科专业目录基础上概括拓宽而形成的专业。
1.2 运动人体科学的研究对象 运动人体科学以人体为研究对象，研究人体在运动过程中机能活动的变化特点、规律和与外界环境的关系，有助于增进健康、提高人体机能能力的一门科学。人体是一个复杂的动态的整体，从宏观看是由细胞、组织、器官、系统组成；从微观看细胞又是由细胞器、生物大分子、分子、原子等组成。因此，我们研究运动人体科学时，要运用整体的、系统的、时空的观点去理解人体运动，这样才能更好地揭示其实质与规律。[1]
1.3 运动人体科学的作用 运动人体科学知识和技能在全民健身和竞技体育中有十分重要的作用。运动人体科学的理论和方法可为促进人体健康、增强体质、防治疾病及运动康复等提供必要的生物学基础知识及实践技能，也可对运动员选材、动作技术分析、机能评定与训练监控、延缓运动性疲劳及促进恢复、合理营养等提供必需的科学依据和技术支持。
2 运动人体科学的研究特征
2.1 以系统整体观点综合宏观与微观研究 运动人体科学的研究与科学技术的发展息息相关。回顾运动人体科学的早期研究，受当时科学水平的限制，集中在耐力运动的生理机制、运动与环境生理反应、运动与营养、衰老和高海拔气候的应激性等宏观研究。随着近代医学理论、生物技术和仪器设备的发展，运动人体科学的研究进入了微观研究时代。肌肉活检、电镜观察、微电极生理和超微量分析等技术的诞生，逐步把现代运动人体科学研究的视野带进以分子为基础的微观世界。
20世纪分子生物学的建立，开辟了现代运动人体科学从本质上认识运动机体规律的全新局面。21世纪运动人体科学研究中若干重大学术前沿问题的研究，如功能基因组学、蛋白质组学、信号转导、受体、细胞凋亡、离子通道等基础研究和基因选材、基因治疗、低氧训练、营养调控、疲劳消除等应用性研究也不断深入到细胞、亚细胞与分子水平的宏观与微观结合研究。
2.2 从多层次、全方位开展跨学科研究 运动人体科学是一门应用性学科，随着基础研究在科学前沿全方位拓展，以及在微观和宏观层面的深入发展，许多运动人体科学研究课题的范围、规模和复杂性远远超出本学科的能力，必须依赖于不同学科之间的交叉与融合，从其他学科汲取营养才能在前沿领域酝酿新的突破。
运动人体科学借助体育学、生物学、医学、计算机科学与人文社会科学等生命科学和非生命科学之间的有机交叉，促进整个运动人体科学领域从分子水平到整体水平的全方位跨学科研究，活体内分子识别的实时、动态分析，在运动状态下研究生物大分子间相互作用定量、动态规律等。运动人体科学与其他学科之间进行高度的交叉、协作、融合与协同将推动运动人体科学自身的发展。
2.3 依托基础性研究突出应用特点 早期运动人体科学研究领域主要以运动代谢与心肺功能等应用研究为主。顺应现代分子微观水平科技发展，运动人体科学在分子、细胞和生物体等多个层次上全面揭示生命现象的本质。在细胞和分子水平上探讨运动对机体功能活动影响的基本问题，注重从整体水平研究运动对人体生理功能活动影响的基本问题，注重从整体水平研究运动人体生理功能影响及其调控机制，例如信号传导途径、神经―内分泌―免疫网络理论、细胞凋亡等基础研究的理论成果对运动实践中的应用研究具有指导和启发作用。
2.4 研究基础与应用研究交融并举 当今，运动人体科学的基础研究与应用研究交融并举的互动关系十分密切。运动人体科学在高住低训、中药结合运动免疫、抗疲劳研究中有关中医药的作用及机理、运动训练的效果监控等基础研究进行的如火如荼。另外，在传统中医药对运动员的体液免疫功能调理、针刺镇痛与运动疲劳损伤机制、激光运动医学研究、运动技术的生物力学诊断、体育锻炼健身防病治病机理的研究等领域，也逐步形成了若干具有重要科学意义和应用前景的研究领域，通过基础和应用研究的融合贯通充分发挥基础研究的应用价值。
2.5 研究手段借助先进仪器设备和技术 运动人体科学研究水平的突飞猛进得益于20世纪后期先进实验技术和仪器设备的普及应用。20世纪分子生物学和生物技术发展中多个重大的里程碑，如DNA双螺旋结构、DNA的重组和转化、聚合酶链反应技术的突破以及纳米科技、生物芯片等技术的广泛应用，也奠定了运动人体科学实验技术的基础。
生物学基础研究范文第2篇
英文名称：动物学报(英文版)
主管单位：中国科学院
主办单位：中国科学院动物研究所;中国动物学会
出版周期：双月刊
出版地址：北京市
语
种：英语
开
本：16开
国际刊号：1674-5507
国内刊号：11-2794/Q
邮发代号：
发行范围：国内外统一发行
创刊时间：1935
期刊收录：
CA 化学文摘(美)(2009)
CBST 科学技术文献速报(日)(2009)
Pж(AJ) 文摘杂志(俄)(2009)
中国科学引文数据库(CSCD―2008)
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中文核心期刊(2008)
中文核心期刊(2004)
中文核心期刊(2000)
中文核心期刊(1996)
中文核心期刊(1992)
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中科双百期刊
第二届全国优秀科技期刊
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生物学基础研究范文第3篇
英文名称：Acta Laser Biology Sinica
主管单位：中国科学技术协会
主办单位：中国遗传学会
出版周期：双月刊
出版地址：湖南省长沙市
语
种：中文
开
本：大16开
国际刊号：1007-7146
国内刊号：43-1264/Q
邮发代号：42-194
发行范围：国内外统一发行
创刊时间：1992
期刊收录：
CA 化学文摘(美)(2009)
Pж(AJ) 文摘杂志(俄)(2009)
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Caj-cd规范获奖期刊
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生物学基础研究范文第4篇
英文名称：Sichuan Journal of Zoology
主管单位：四川省科学技术协会
主办单位：四川省野生动物保护协会;四川动物学会;四川医学科学院寄生虫病防治研究所
出版周期：双月刊
出版地址：四川省成都市
语
种：中文
开
本：大16开
国际刊号：1000-7083
国内刊号：51-1193/Q
邮发代号：
发行范围：国内外统一发行
创刊时间：1981
期刊收录：
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中文核心期刊(2008)
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Caj-cd规范获奖期刊
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生物学基础研究范文第5篇
英文名称：Chinese Journal of Oral Implantology
主管单位：卫生部
主办单位：卫生部口腔种植科技中心
出版周期：季刊
出版地址：四川省成都市
语
种：中文
开
本：大16开
国际刊号：1007-3957
国内刊号：51-1493/R
邮发代号：
发行范围：国内外统一发行
创刊时间：1996
期刊收录：
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生物学基础研究范文第6篇
【关键词】转化医学；传统中医药学；现代医学；医学教学改革
一、转化医学的涵义
转化医学，又称转化研究，该词首见于美国Science杂志，其核心是将医学实验基础研究成果合理有效的应用于临床教学实践中去，在基础与临床中建立相互作用、相互影响、相互促进的沟通桥梁。转化医学是以连通传统的基础医学、药物研发以及临床医学之间存在的沟壑为目的，立足于把基础研究的理论成果、新药的研发以及操作方式的改进创新等更好的应用于临床医学实践中去，从而产生新的治疗原则、治疗方法等。[1]目前，转化医学存在两种模式，即Ⅰ型转化医学和Ⅱ型转化医学。其中，Ⅰ型转化医学主要用于解决如何设计和实施转化研究，即广为人知的“从实验台到病床前”的实施方案，将基础研究成果更高效的应用于临床前期或者临床研究中；Ⅱ型转化医学则主要解决应用推广方面存在的问题，该模式是经常容易被科研工作者忽视的“循证基础上的应用推广”，即将成果运用到实践，创造社会利益。[2]概括地说，Ⅰ型转化医学模式属于狭义范畴，以实现转化医学的短期目标为目的，Ⅱ型转化医学模式属于广义范畴，以实现转化医学的长远目标为目的。[3]
二、转化医学———医学的分支
1.传统中医药中的转化医学。传统中医药的发展有着其独特的理论思想，中医学“整体观念”“辨证论治”的核心内容是亘古不变的、永恒的指导观念。从神农尝百草等先辈们的典故中我们很容易体会到转化医学即“临床—理论—临床”的发展模式似乎伴随着中医药的产生及兴盛。然而，在当今的时展浪潮中，针对传统中医药学的转化研究中心似乎寥寥无几。[3]我们不妨可以仔细思考一下，宏观大大小小的课题数不胜数，可真正运用到中医药临床实践中去的又有多少。中医药的发展需要面临巨大的挑战，需要与时俱进，需要同现代的科学发展方向接轨，需要利用现代的科学技术手段诠释内涵，增强其科学性。发展中医药转化医学有其独特的优势，以传统中医药的雄厚基础资源和独特的理论体系为基础，逐步建立一套完整的中医药转化医学体系。
2.现代医学中的转化医学。转化医学在现代医学的发展中已经广泛涉及，人类对疾病本质的探索早已从器官、组织、细胞等水平上升到了基因、蛋白等分子靶向水平，蛋白质组学、基因组学等新兴概念也已有了广泛的探索。随着人类对疾病本质未知的探索，基础研究取得了很大的进步，临床实践亦得到了推动。然而，基础研究并不能够独立的转化到临床实践中去，这之间便产生了转化医学理念。目前，现代医学中的转化医学研究热点主要有以下几方面：干细胞治疗：干细胞治疗是修复受损伤组织的新途径，现在已经广泛研究及应用于口腔、心血管系统、神经系统、内分泌、消化系统、血液系统等疑难危重病的治疗中；组织工程技术:现代再生医学的研究核心内容主要是应用现代组织工程技术构建可供移植的组织、器官等，以解决目前人体器官移植术中存在的异体免疫排斥、异己供体器官不足问题。包括组织工程支架材料、组织工程皮肤、组织工程骨、软骨以及人工神经、血管材料等。[4]
三、转化医学在医学教学中的改革
现在的医学教学培养的学生很大一部分对于医学理论课的学习与临床实践运用严重脱节。学生自身不能体会到两者如何建立沟通的桥梁，不能自主的找到两者的结点所在。教师在授课讲解过程中缺乏将基础理论运用到临床实践的工具、手段；在临床中发现的常见病例讨论、常见治疗方法、最新治疗进展没有办法反馈于教学课堂中。理论与实践脱节的问题日益突出，阻碍了高校医学生的培养。因此，加强转化医学理念在基础与临床教学中具有深远的意义。
1.教学内容上的改革。在临床基础课程中，合理的安排教学授课时间、适当的调整教学结构框架、优化教学大纲的方案是教学内容改革的基础。目前医学教科书的结构几乎都是以病名、发病机制、病理生理基础、临床表现、诊断及鉴别诊断、治疗方法、预后为既定顺序，然而，在医学临床实践中，我们可以很明显的发现当患者在你面前时，我们的思维逻辑应该是按照该患者是什么临床表现，有哪些症状体征，应诊断为什么疾病，进一步采集病史，完善相关检查，思考可能的病理生理机制，最后确定诊断并开始全面针对性的治疗。因此，高等医学院校在教学内容模式上应该根据临床实际作出适当的调整，引导学生建立临床独立思考的思维模式，这也是转化医学的一种体现。[1]在一些基础科研课程中，应强调基础科研与临床实践相结合的能力，不应仅仅以鼓励培养学生科研创新的思维为目的，更应注重的是强化科研工作者、老师及学生将基础科研成果运用到实践中的转化。鼓励科研工作者及老师同学积极申报参加有使用价值意义的课题。开展转化医学的相关研讨，在老师的指导下，鼓励学生、引领学生、培养学生发现临床诊断、预防以及治疗疾病中存在的问题，利用丰富的网络资源搜索相关的文献、书籍以及其他材料，探索临床中存在的问题与基础生物学之间的内在联系，找出其中关键的分子生物学基础，并设计方案和研究的技术路线以期进一步探索解释其中的病理生理学改变，最终实现以发现临床问题—探索生物学基础—解决临床问题为主线的转化医学理念。
2.教学建设上的改革。国家重点科研平台、重点实验室的建设是基础的转化医学教育建设，目前我国在国家科研平台的建设方面给予了大量的资金投入与技术支持。在这样一个大环境下，我们应充分利用现有的资源，提高资源利用率，创新完善相关基础研究，真正实现转化医学的广泛传播。利用先进的教学设备、信息化的教学平台、转化医学模拟医院系统将患者的基本信息、基本临床资料、现代生物医学技术检测出来的基本数据以及基本诊疗方案等引入到医学教学中去，实现科研、临床、教学一体化的信息公共平台，即转化医学研究中心。这样才能培养出现代化的优秀全科医生及科研人员。基础科研源于临床实践，临床实践依赖于基础科研的支持，两者间相互协调、共同创新，转化医学也因此而存在。创建研究型医院，推动转化医学科学内涵的真正有效实施。研究型医院即具有独特管理方式和运营模式的医院和医学中心，其发展理念是以临床实践需求为指导，开展临床研究，同时医院的业务活动要推动临床和转化型合作研究，最终实现将基础研究的最新生物学成果应用于制定和完善疾病的预防和治疗策略中去，改善人类健康、提高人们生存质量，实现转化医学的核心目标[5]。
以研究型医院为基础培养学生科研能力与临床能力的全面共同提升，实现其在医学教学改革建设中的价值所在。强化转化医学理念是科学进步的必然需求，实现转化医学建设是发展传统中医学及现代医学的必然过程，培养新一代的优秀医学人才必须依赖于转化医学这一基础科研与临床实践的桥梁。如今，转化医学理念在医学领域早已经鹊起，引起了广大基础科研人员、基础教育者、临床研究者、临床实践者的共鸣。通俗地讲，转化医学即理论联系实践，用实践检验和发展完善书本上的理论。一项新的药物发明、新的治疗方案、新的技术诞生必须以临床实践的需求为基础，以解决临床实际问题为目的，而新的药物发明、新的治疗方案、新的技术诞生无不是从基础科研开始，不断地探索，不断地重复，不断地思考，直到运用到临床实践中去以完善研究成果，而这正是转化医学的精髓所在。从目前的研究情况看，转化医学有着广阔的研究发展方向，随着转化医学的不断深入，不仅可以培养出一批优秀的高层次的真正意义上的创新实践人才，而且也将是世界医学发展的强有力的途径。
【参考文献】
[1]李楠，冯振中，赵艳，等.转化医学在医学教学改革中的应用[J].时代教育，2014，（4）：167-168.
[2]WOOLFSH.Themeaningoftranslationalresearchandwhyitmatters[J].Jana,2008,299（2）：211-213.
[3]李平，唐启盛.转化医学理念与中医药发展新机遇[J].北京中医药大学学报（中医临床版），2012，19（1）：5-9.
[4]陈发明，金岩，施松涛，等.转化医学：十年回顾与展望[J].实用口腔医学杂志，2011，27（1）：5-11.
生物学基础研究范文第7篇
关键词 布什模式 基础科学研究 应用研究 知识 路径选择
中图分类号：G642 文献标识码：A
0 引言
二战之前，美国科学界活跃着三种彼此独立却又相互斗争的科学研究信念，它们是“纯科学”信念、“应用科学”信念和“工程科学”信念。①迫于战争的压力和知识发展的需要，1944年11月，罗斯福总统致信美国科学研究发展局主任布什，信中写道：“我们正面临着需要聪明才智的新领域，如果我们以进行这场战争所用的同样的眼光、勇气和干劲来开创它们，我们就能够创造出更加丰富多彩的工作和生活。”②要求布什能够从本次战争中得出可以用来解决战争留下的后遗症，并能够提出关于未来和平时期的矛盾如何解决的对策等。1945年7月美国颁发了《科学：没有止境的前沿》，它是科学政策史上一份扭转乾坤的报告，该报告扭转了美国“重应用，轻基础”的历史局面，论证了基础科学对国家的重要性，笔者认为，该政策对我国如何发展基础科学和知识产生的路径选择具有一定的借鉴意义，通过学习此报告，并且结合科学研究自身发展的特点和新知识产生的途径，进行简要论述，意在指出基础科研的重要性和知识产生的路径依赖。
1 基础科学研究及其功用
正如《弗拉斯卡蒂手册》所规定的科学研究的三个方面，一般认为科学研究主要分为三类：基础研究、应用研究和实验发展，那么到底何为基础研究，是本文论述的重点。1980年，经济合作与发展组织（OECD），重新对基础研究进行定义：实验性或理论性的工作，目的是为了获取关于现象和可供观察事实的根本基础性新知识，而事先没有特定或具体的目的。③早在1945年布什报告中认为，基础研究是在不考虑应用目标的情况下进行的研究，它所产生的是普遍知识和对自然和规律的理解。
基础研究即对正在进行研究及其成果的实际应用前景并不是很明确，或者即使知道其应用前景但并不知道达到应用目标的具体方法以及技术途径。应用研究虽然也是为获得新的科学技术知识，但是应用研究是用来发展基础研究成果确定其可能用途，或是为达到具体的目标确定应采取的新的方法和途径，通过基础研究获取的知识必须要经过应用研究才能发展成为对实际应用具有重大影响的形式。实验发展，则是对于以上方式所有获取知识的验证和不断完善，最终使其更加合理科学。总之，笔者认为，在布什模式的框架下，基础科学研究的目标是获得新的综合性知识为目的，不带有功利性，它通常没有具体的实际利益，基础科学的本质是揭示客观世界的运动规律，是人类关于客观世界基本规律的知识体系。虽然它不像应用科学那样能产生即时性的效果，也不像实验那样具有明显的结果。基础研究的功用到底有哪些，如与国家发展、社会经济、知识发现、高等教育大众化、科学本身的发展、人才培养等作用，而本文主要结合《科学：没有止境的前沿》，从科学研究起点、知识探索、人才培养等方面进行简要论述，这些是其他功能发挥作用的前提。
1.1 科学研究的起点和资本
布什在《科学：没有止境的前沿》的研究报告中，提出了从“基础研究—应用研究—发展研究—生产与开发”的“转化链”，即所谓的“布什模式”或“线性模式”。布什认为，从基础研究到应用研究再到最后的生产开发，是一个单向的线性过程，也是很自然的过程。布什指出，相对于生产实践而言，“基础研究是技术进步的先行官。”④将基础研究从以应用为目标的短期价值中解脱出来，然后通过应用研究、发展研究的中间环节，转变为不断满足经济发展、医疗卫生、军事等社会需求的产品。布什模式产生了广泛的社会影响，引起了国家政府、高等教育系统、其他研究机构的广泛重视。战后美国美国基础研究虽然历经曲折，从20世纪40年代开始进入醒悟阶段，然后依次经历了推进阶段、徘徊阶段、“固本”阶段，虽然历经曲折，但是很快使美国成为世界科学中心，至今为止，美国获得诺贝尔奖的人数仍然占据半壁江山，这些都与《科学：没有止境的前沿》报告的颁布和实施密不可分。该政策对教育的影响也是多方面的，国家确立了对研究型大学的资助原则，吸引了一大批国内外精英等。
布什模式将基础研究和应用研究进行明显的划分，但是忽略了其相互影响和作用，布什模式具有一定的局限性，随后康南特、沃特曼、布鲁克斯、斯托克斯等人将基础研究、应用研究进行了模式扩展。但是，在科学发展史上，许多称为基础研究的项目是有明显的实用性，反过来，被认为是应用研究的一些项目中也含有基础研究的成分。如微生物学家巴斯德，他在研究微生物的基础上，不仅形成了疾病细菌理论，建立了微生物学，而且也产生了明显的实用效果，引起了各界和专业人士的广泛关注。笔者认为，布什模式是对于基础研究传统观念的认识，而其他扩展模式是在传统模式的基础上进行反思，关于基础研究的新观念则“承认基础研究、应用研究和技术“之间的密切关联以及它们的相互依赖性，认为其中一方面的进步有赖于另一方面的进展”，⑤诚然，它们相同之处都突出强调了“自由”的基础研究的重要地位，基础科学研究为其他研究提供了理论源泉，是科学研究的资本所在。
1.2 有助于人才培养
基础研究的特殊性质，要求必须要有为科学研究和知识探索献身的人才，柯南特校长的话：“……在可以合适地成为‘科学’的整个领域的每一个方面，其限制的因素是人”⑥依据布什报告所建议的科学人才培养方式，从基础教育到高等教育，从军事到医疗等领域，更新了科学人才的等级和类型，同时确认了美国各级各类人才培养的平等性和民主性。“每一部分居民中都有人才”，⑦给更多的人提供了接受高等教育的机会，1946年，美国高等教育入学率超过15%，实现了高等教育大众化，其高等教育大众化的实现比欧洲、日本早20 年，比中国早近60年。另外，进行基础科学研究的独立性和不确定性，需要相对自由的环境，能够培养出一大批具有科学研究兴趣的人才。
1.3 有助于知识的再发现
基础研究直接产出的是知识，知识具有非竞争性、非排他性和共享性等特征，⑧知识的这些特征，能否产生巨大利益，和使用者的能力有关，基础科学研究和功用也具有不确定性和长期性，往往被人误认为无用的，然而，由于现代社会的发展步伐不断健康，基础科学研究的重要性不可忽视，正如庄子的“无用之用”，它是以隐喻的方式对自然的无为之道进行的拟说。任何事物只要运用得当，都能带来大用。一个新知识和新事物的发现和进一步认识，都是一个艰难的过程，但也对深入研究进行提供了无限的可能性。因为，任何物都有它的不可触犯性、坚固性和深广度，即，都有它们的非透明性，都有它们无限的存在意义，在此意义上物具有认知维度上的不可能终极的未完成性。⑨如今科学发展虽已经不断完善成熟，但认识的无限性，要求物有所新。
不可否认，基础科研还有很多其他作用，比如与国家目标利益、经济发展等作用，基础研究的意义重大，但是有时由于不确定性，甚至产生与预期其相反或否定结果,然而这些结果也仍然是有价值的，甚至从无意间发现新的理论知识。
2 小结
前文中，主要结合布什报告单一的线性模式，从纯科学自身发展的角度对基础科学的概念及其功能方面进行了简要论述，即基础研究是对自然及其规律的探索以及对科学知识的探求，是一种旨在增进科学知识的、没有特定目标不考虑实际应用的研究活动。这一单一的线性模式也是布什报告中进行基础科学研究所倡导的路径，这种路径是正相关的，是在一种理想和原始的状态下，完全受研究人员的好奇心所主导，然而忽略了应用研究和市场需求对其的反作用。而这种反作用已经成为未来发展不可抵挡的趋势。基础研究的实现并非只有通过自由探索这条唯一的途径，科学史表明，对解决特定问题所作的应用研究也确实促进了基础研究的发展。笔者认为，那些基础研究和应用研究高度融合的具有战略意义的科学研究才能更好适应未来的发展，目前一些国家已经采取了此种融合的方式，例如，日、韩、英、美、德等国都提出了如何将基础研究与应用相结合的战略方案及其途径，更新了各自的战略研究领域。目前，我国的自主创新整体上还相对落后，科学技术仍然处在追赶状态中，科技资源比较匮乏,因此基础科学研究不可能将所有领域覆盖，此时，我们应该有所为，有所不为，在借鉴布什报告和其他先进范式的基础上有所发展。
注释
① 李勇.美国科学研究信念的历时性考察[J].自然辩证法研究,2007.23(9):36-40.
②④⑥⑦布什等著.科学:没有止境的前沿[M].范岱年,解道华等,译.上海:商务印书馆,2004:3,64,71,75.
③⑧谭文华,曾国屏.关于基础研究及其与国家目标关系的再思考[J].科学学与科学技术管理,2004:19-22.
生物学基础研究范文第8篇
[关键词] 中药药性；寒热属性；生物效应；药理网络；模式识别
[收稿日期] 2014-03-18
[基金项目] 国家自然科学基金青年基金项目（30902003）
[通信作者] 吕爱平，Tel：（010）64067611，Fax：（010）84032881，E-mail：
[作者简介] 姜淼，副研究员，从事中药药性分类研究、中医证候分类研究、中西医结合临床基础研究工作，Tel：（010）64014411-2397，E-mail：
1 中药寒热药性研究的重要性及学科发展趋向
中药药性理论作为中药理论体系的基础与核心，是中药学最重要的学术特征，也是中药区别于其他植物类药物的关键，其科学基础的发现是中药现代化发展的先决条件[1-2]。然而，由于药性理论的特殊性和复杂性，其研究已成为制约中药现代化、国际化发展的重要瓶颈[3-4]。寒热药性作为中药性能的核心要素，是目前药性研究的主要切入点，在药性理论中具有基础与核心地位。目前这一领域较为公认的问题可以概括成3个方面：①寒热药性科学内涵的现代科技语言诠释、表征；②寒热药性评价方法/指标体系的构建；③现代中药寒热药性理论构建及临床应用[1]。3个关键问题之中，前2个问题紧密关联、互为基础，只有在对寒热药性的科学内涵做出科学诠释的基础上，才可能构建其评价方法和指标体系；构建了科学准确的评价方法与指标体系，对于寒热药性的科学内涵诠释也提供了依据和思路，二者共为现代寒热药性理论构建及指导临床应用的前提。
因而，在当前科研体系下，基于传统药性的哲学认知，建立科学、可靠的寒热药性分类模型，是解决寒热药性诸多关键问题的重要命题和必要的切入点，不仅能够推进药性理论自身发展，还能够用于厘清药性混淆品种的寒热属性从而更好指导其应用、扩展药性理论应用范畴为中药引入其他植物药新资源，丰富中药学科内容，因而具有深远而重大的意义。
2 基于物质基础研究药物寒热属性分类研究面对的挑战
从物质基础讨论中药寒热属性的思路一直受到研究者们的重视，从化学成分入手寻找中药四性物质基础的方法在20世纪末即成为研究热点，研究方法包括化学分析[5]、文本挖掘[6]、实验研究等多种手段[7-9]；也有学者提出将化学成分概念与系统观点整合研究的框架[10]或方法[11]。然而受限于中药成分的复杂性，大部分结论难以避免局限性和片面性[12]。作者所在项目组应用化学生物学技术，构建了基于药物所含成分的化学结构片段谱的寒热属性分类模型，分类准确性在验证集中可达90%，高于目前世界上现有的应用化学结构判定药物寒热属性的最好报道（81%）[13]。由于模型是基于现有的分子化学片段结构全集构建，较好避免了仅针对某一或某几种主要化学成分研究带来的片面性问题；然而仍然存在2个问题限制了模型的扩展应用：首先，化学结构谱的模型是定性而非定量化的模型，无法解决痕量成分带来较大生物学效应等特殊量效关系情况；第二，分类准确性受限于对目标药物化学成分信息的收集全面程度，如果某一药物的化学成分信息缺失或不准确，分类结果将受到较大影响。同时，越来越多的研究者认识到，药物寒热属性作为药物作用于机体后效应表达的一种高度概括，必然与药物的生物效应紧密相关；因而从生物效应角度区分中药寒热属性，是寒热药性分类模型构建的最重要的、也是必经的方向。
3 从生物学效应角度研究寒热属性分类的必要性
近年来，在中医药“系统观”、“整体观”思想的指引下，多位中药研究者将生物热力学[14-15]、数据挖掘[16-17]、网络药理学[18-20]、化学物质组学[10]等现代科技和理念引入药性理论研究，取得了阶段性成果。例如创新性地开发冷热板示差法应用于寒热药性研究，能够客观真实地反映药物甚至复方寒热药性的差异，且与传统中医药理论对应[1， 14-15]。基于这些研究，多个中药研究优势团队在学科交叉融合的基础上，提出了寒热药性理论研究的基本假说：“药性是中药的特征组分作用于机体的共性靶标而产生的生物效应的高度概括；药性功效科学内涵可以通过共性效应（群）-共性靶标（群）-特征组分（群）加以表征”[1]。指出药性的主要元素包括3个方面[21]，除了物质基础，还包括生物效应、网络靶标，生物学效应在药性判定中的作用受到更高度的重视[22]。
然而，单纯基于某方面功能的药性研究，取得过一些可观的成果，如发现寒热药性与大脑不同部位单胺类神经递质的关系[23]、与抑制脂肪酸合成酶能力关系[24]、与线粒体能量代谢关系[25]等；但因结论多局限于所涉及的个别药物，忽视药性构成因素间的整体联系，难以进行客观化的生物学表征，缺乏能够推论于其他药物的原理性结果，结论不具有普适性，不能从理论层面对于药性原理做出解释，也无法满足当前“系统医学”、“整体医学”、“网络医学”理念下的药物寒热属性生物学效应系统化表征的要求。因而，融合现代多学科方法构建中药药性内涵的合理表征方法，揭示药性的“效应、物质、靶标”三要素现代科学本质，是当前寒热药性研究中的紧迫任务与重中之重。
4 基于生物学效应的药物寒热属性分类研究策略
4.1 网络药理学背景下的药物寒热属性分类研究 随着各种高通量组学技术的不断发展、可处理数据量的几何级数式增加、计算方法与能力的迅猛突破，现代医药学研究也进入了“信息时代”，为研究者提供了全面、系统地探索疾病、证候、疗效、预后等复杂命题的契机[18]。研究技术的进步必然引发研究策略的升级，系统生物学技术的产生，和被认为是“下一代药物研究模式”的网络药理学[26]概念的出现，使得从生物学效应角度为切入点、全面分析中药寒热属性的差异机制成为可能[27]。其优势在于能够用系统与网络的思维来理解中药寒热属性体系中整体生物学效应的复杂性，使得从“小尺度”的分子层面阐释“大尺度”的抽象药性概念成为可能，从而能够发挥寒热药性理论的特色、拓展其应用范畴，通过对其他植物药赋予寒热属性从而将其扩展纳入到中药领域，丰富中药资源。因而，如何将中药药性理论研究与网络药理学方法有机结合，应用网络药理学方法构建中药寒热属性的分类模型，是目前药性研究中最值得“挑战”的问题。
4.2 各种“组学”技术支持下的中药寒/热性矢量药理网络构建与分析 应用生物网络、药理网络分析技术开展中医证候、中药方剂复杂体系研究工作，已有一系列探索取得了令人关注的成果[18]，目前已建立了基于网络大规模预测致病基因、药物靶标的方法[28-29]；融合基因表达谱芯片与文献数据的生物分子网络构建方法[30-32]；以及在网络靶标计算框架下评价药物功能的方法[28]、识别生物分子网络关键环节等方法[33]，在方剂配伍规律、发现药效物质、中医方剂-证候关联机制等方面均有成功的实践应用[34-35]。特别是通过寒、热证候生物分子网络的构建，发现寒热方剂对寒热证患者的治疗作用的生物学基础在于逆转神经内分泌免疫分子介导的能量代谢、免疫应答网络失衡，即调控集体物质流-能量流-信息转换流（代谢）平衡[28]，为揭示寒热证候内在机制提供了重要依据，也为寒热药性的研究提供了有力的参考和技术基础。
然而，药物的寒热属性研究不同于一般的病、证、方剂研究，具有其特殊性。首先，寒热药性的概念作为大尺度概念，具有高度概括性和抽象性，在临床上与证对应，而不局限于某个病种，也不针对某种特殊的体质，这导致了临床试验和动物实验研究设计的难度。同时，脱离了“疾病”概念的单纯证候网络也是难以构建的，因而从药-证网络对应关系角度来解析药性机制难以实现；而局限于某种疾病来对药性进行研究，又难以得出具有普适性的结论。其次，寒与热在理论中具有对立统一的哲学关系，这一关系投射到分子网络中，造成二者紧密关联、难以区分的结果，本项目组依托前一个自然科学基金项目，全面收集文献数据，根据所选典型寒、热性药物的成分所对应的活性靶蛋白，构建了典型寒、热性中药的药理网络，并且进行了网络分析，结果表明寒性药物和热性药物共享大部分靶标分子，仅有相对很小部分特异性分子靶标，表明单纯依据文献数据，没有具体的寒、热药物作用的方向性和强度信息，很难区分药物的寒、热属性。
因而，寒性药物和热性药物具有传统意义上“相反”的生物学效应，却又具有绝大部分共同的分子靶标，这一现象提示，在寒、热性药物的药理网络中加入药物的作用方向和作用强度信息，构建定性定量的矢量性药理网络，是以网络药理学技术判定药物寒热属性分类的研究的关键步骤，而近年来广泛应用的“组学”技术正可以为这一关键步骤提供技术方法。
代谢组学（metabonomics）是20 世纪90 年代中期发展起来的一门新兴学科，是一种研究生物体系中代谢物组的技术和方法，强调把生物体作为一个完整系统来研究，通过测定代谢物组成变化，来认识和反映生物体代谢网络在疾病和药物作用下的变化规律。代谢组学能用反映整体的代谢物图直接刻画出动态情况下的生理和生化状态及变化过程[36]，与中医学的整体观、动态观一致，适于复杂的中医药系统研究[37-38]。蛋白质组学（蛋白芯片）[39]技术的研究对象是蛋白质，其原理是对固相载体进行特殊的化学处理，再将已知的蛋白分子产物固定其上，根据这些生物分子的特性，捕获能与之特异性结合的待测蛋白，可为获得重要生命信息（如某蛋白组分在体内表达水平生物学功能、与其他分子的相互调控关系等）提供有力的技术支持，且具有高通量的验证能力，可以定量研究。有效运用代谢组学与蛋白质组学检测技术，从整体、动态角度评价机体在特定药物干预下的状态，定性定量提取网络靶标扰动的方向、强度信息，可以为构建寒、热性药物的矢量药理网络提供关键信息。
4.3 多学科背景下的药物寒热属性分类模型构建 通过矢量药理网络分析方法发现寒、热性药物的生物效应差异后，还需要对这些高维度的复杂数据进行处理，构建能够直接应用的、具有实用性的模型工具，使研究成果便于应用推广，才能达到应用模型厘清药性混淆品种的寒热属性、甚至将药性理论扩展应用于其他种类药物而扩展中药学资源的目标。
模式识别属于人工智能范畴，发展于20世纪50年代初期，是一个涉及多领域的交叉学科，包括统计学、计算机科学、信号处理、心理学和生理学等等，已广泛应用于自然科学和社会科学的各个领域[40]。其研究内容主要集中在2个方面：生物体是如何感知对象的，以及如何用计算机实现给定任务下的模式识别的理论和方法。模式识别问题是面向多维数据的、按照数据表达的特征将其分类的理论[41]，通过对具体事物进行观测得到的有时间和空间分布的信息，模式所属的类别或同一类模式的总体称为模式类（或简称为类）。“模式识别”是在某些一定量度或观测基础上把待测模式分到各自的模式类中去，其技术在医药领域已经有过诸多成功应用的范例。
模式识别中公认最好4种的分类方法包括模板匹配法、统计模式识别、句法或结构模式识别和神经网络[42-43]。基于现代生物信息学证据的中药寒热属性模式识别过程属于从中药的现代生物信息学研究范式空间（包括生物活性靶蛋白、生物活性通道等参数）向其传统药性研究范式空间（寒热属性）的映射，其本质上属于对事物或现象的不同认识角度之间的映射。因而，选择模式识别技术，对于复杂的数百维生物学效应参数进行处理，建立算法，建立这些参数与寒热属性范式空间之间的映射，是使基于矢量药理网络分类中药寒热属性的研究成果得到更大限度便捷性、实用性与可推广性的优化选择。
5 小结
综上，药物寒热属性是作为药物的特征成分作用于机体的共性靶标而产生的生物效应的高度概括，寒与热具有对立统一的特征规律，共享大部分生物靶标而生物效应呈现相反的方向；这种性能特点，可以通过定性定量的矢量药理网络分析来进行区分，并应用现代人工智能技术构建相关模型，达到应用生物效应参数识别药物寒热属性的目的，从而厘清药性混淆品种的寒热属性，有望为药物寒热属性的判定提供科学方法，也为拓展中药新资源提供策略；同时也将丰富中药理论，推进药性理论应用范畴和现代化进程。
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A cold/heat property classification strategy based on
bio-effects of herbal medicines
JIANG Miao， LV Ai-ping
（Institute of Basic Research In Clinical Medicine， China Academy of Traditional Chinese Medicine， Beijing 100700， China）
[Abstract] The property theory of Chinese herbal medicine （CHM） is regarded as the core and basic of Chinese medical theory， however， the underlying mechanism of the properties in CHMs remains unclear， which impedes a barrier for the modernization of Chinese herbal medicine. The properties of CHM are often categorized into cold and heat according to the theory of Chinese medicine， which are essential to guide the clinical application of CHMs. There is an urgent demand to build a cold/heat property classification model to facilitate the property theory of Chinese herbal medicine， as well as to clarify the controversial properties of some herbs. Based on previous studies on the cold/heat properties of CHM， in this paper， we described a novel strategy on building a cold/heat property classification model based on herbal bio-effect. The interdisciplinary cooperation of systems biology， pharmacological network， and pattern recognition technique might lighten the study on cold/heat property theory， provide a scientific model for determination the cold/heat property of herbal medicines， and a new strategy for expanding the Chinese herbal medicine resources as well.