细胞生物学与临床医学

第三节　细胞生物学与临床医学

如前所述，细胞生物学与临床医学有着很大的关系，而且这种关系直接影响着21世纪临床医学科学的发展，特别是在以下一些领域中。

一、生殖

生殖是生物的普遍现象，人类的生殖是两性的生殖细胞通过受精形成受精卵，再经过胚胎发育过程形成个体。目前关于人类生殖的研究集中于人口数量的控制和人类质量的提高两个方面，与之相关的细胞生物学问题很多，如精子的发生、成熟和黄体萎缩的机制，受精机制及胚胎植入机制等，这些都对生殖医学的发展起关键性作用。

二、肿瘤

细胞与分子生物学的大量资料已经充分证明，肿瘤是一种多因素引起的疾病。在外界病毒和其他微生物等生物因素、辐射和微波等物理因素、亚硝氨等化学因素的影响或诱导下，体内的遗传因素(染色体、癌基因、抑癌基因)的表达发生变化，最终形成肿瘤，这其中涉及细胞增殖、细胞分化、细胞凋亡等一系列问题。肿瘤细胞生物学将揭示正常细胞向肿瘤细胞转化过程中的结构、机制、信号转导、增殖及分化调控机制的变化，为肿瘤的发病、转移、预防、诊断和治疗提供理论依据和实验手段。

目前，肿瘤细胞生物学研究的主要方向包括:肿瘤细胞结构生物学、细胞周期与肿瘤的关系、肿瘤发生发展过程中的细胞凋亡、肿瘤细胞的信号转导、肿瘤细胞侵袭与转移的分子机制、用于肿瘤早期诊断的肿瘤标志和肿瘤的基因治疗等。

三、细胞分化

细胞分化贯穿于多细胞生命的整个过程，但以胚胎发育期最为活跃。以往人们在探讨细胞分化时多注意在组织与细胞水平上，近年来的研究则已深入到基因水平，并将基因水平的研究与细胞功能结合起来，认识到细胞分化需要多个基因以及一系列调控因子的协同作用方能完成。例如，胚胎形体的发育便是受到数个基因群(分节基因、母体基因以及同源异型基因)的相互作用而完成的;另一方面，干细胞的研究既为分化的研究提供了思路，也为分化的研究提供了良好的模型。

尽管对克隆技术及克隆动物(特别是高等动物)的诞生在科学界尚存争议，但无疑对细胞分化上的老问题有了新的注解，即高度分化的遗传物质可在一定条件下再分化;与此同时，也对临床医学带来了机遇与挑战。

四、细胞衰老

在细胞成熟与行使功能的后期，它们即走向衰老，细胞总体的衰老导致个体的老化。细胞衰老由诸多因素所调控，当前则多集中于分子水平上的研究，如探索癌基因或抑癌基因等肿瘤相关基因与细胞衰老的关系、染色体端粒(telomere)与细胞衰老的关系、一些与疾病有关的物质(如阿尔茨海默病中类淀粉前体蛋白)在衰老中的作用;另一方面，则有一些研究人员正从事筛选衰老相关基因(senescence-associated gene，SAG)的工作。

五、细胞死亡

细胞终末分化与衰老最终都要导致细胞死亡。细胞死亡包括两种主要类型:一为细胞坏死(necrosis);另一为程序性细胞死亡(programmed cell death)或细胞凋亡(apoptosis)。这两种不同类型的死亡方式不仅诱因不同，病理改变后果也各异。近年来，科学界对于程序性细胞死亡的研究方兴未艾，因为它与个体的生长、发育、畸形、衰老和疾病(特别是肿瘤和退行性疾病)的发生与防治有着重要的关系。目前认为肿瘤的形成不只是与细胞的过分增殖有关，而且与细胞“该死”而未死有关，后者的重要性不亚于前者。由此不难看出，今后关于细胞死亡的研究将主要集中在两个方面:一是找出有关程序性细胞死亡更多、更关键的调控基因及其作用机制;另一方面则是从实用出发，找到更有效的途径来诱发癌细胞的凋亡，为治疗肿瘤提供更有效的手段。

六、细胞信号转导

早在21世纪初，就已提出细胞表面存在受体的设想，用以解释生物体内“活性物质”(即后来的激素或神经递质等)以及某些药物或毒物对细胞实现其作用的途径。随着这些设想成为现实，人们开始把控制论的观点引入细胞信号转导的研究。在作为协调身体各部分细胞活动的体内通讯系统中，细胞作为生命的基本单位，作为一个相对独立的系统，对于外界输入信号，如何接受信号、传递和处理信号，乃至作出反应，有一套自身的规律。现在人们把它归纳为:信号分子受体、跨膜信号转导系统、胞内信号转导途径3个方面。疾病机制的研究(如肿瘤、药物中毒)、药物的筛选及不良反应的研究都是以此作为基础开展的。

七、细胞工程

它是应用细胞生物学技术和分子生物学技术，改造细胞，使之有利于医学实践，造福人类。目前的细胞工程有以下方向:一是定向地改变细胞的遗传组成(通过定向诱导突变或通过转基因方法)，使之获得新的遗传性状，通过体外培养，提供细胞产品，或者用于临床上的细胞移植治疗，或者用于生产胰岛素、生长因子、干扰素等生物制剂，再用于临床的疾病治疗中;二是制作人工细胞，为了防止生物体的排他性及对进入机体的药物破坏作用，常利用细胞膜的结构特点，制成由脂质双分子膜构成的微囊，把药物封入囊中，以达到最大的治疗效果;三是把特定的细胞与生物材料或其他材料相结合形成人工组织或器官，用于临床治疗。

由上可见，在细胞生物学各研究领域中，都与医学科学的发展有着密切关系。事实上，许多医学重大问题的最终解决必须以细胞水平的突破为基础，而分子水平所取得的进展也必须在细胞这一基本水平上得到阐明。

(复旦大学　左　伋　刘　雯)