未来的健康与健康的未来:1分钟看懂医疗热词

一分钟是60秒。这段时间足够你泡一杯速溶咖啡，等待英雄联盟的开始，或者回复微信。同时，在肋间肌肉和横膈膜的帮助下，你的心脏跳动60到100次，你的肺充盈16到20次，你的肠子随着食糜的流动“歌唱”4到5次。

你身体的每个器官都在为你的健康而战，他们不是唯一关心这个问题的人——医生和研究人员。你可能会认为这些人神秘莫测，对人不太友好，因为他们不时会抛出一些难懂的术语。3D打印、免疫疗法等。

事实上，理解这些名词并不难，只要60秒就够了。

3D打印

无论是科学研究、工业生产还是临床治疗，都不可避免地会遇到模型问题。以口腔科常见的瓷牙为例，瓷牙的制作包括内冠铸造和瓷层成型两部分。内冠铸件需要一个模型。这个模型是如何产生的？

首先，使用药物或机械手段来收缩病人的牙龈。然后，藻酸盐被应用到病人的牙齿，这是第一次采取模具。然后，在藻酸盐模型中浇注超硬石膏制成工作模型，这是第二次取模型。最后，修整石膏模型，并由蜡制成更精细的铸造模型，以便该模型可用于铸造内冠。

每一步都是对技术和耐心的考验。然而，技术和耐心是有代价的。从长远来看，不仅周期长，而且价格也会上涨。

3D打印就不同了。

3D打印可以看作是3D快速原型技术的统称。从最早的立体光刻到最近的热熔沉积，经过30多年的发展，出现了许多分支。原则是不同的。熔融沉积成型相对容易理解，就像糖捏合机一样。首先将印刷好的材料熔化，然后根据图纸，一点一点、一层一层地沿着横轴、纵轴、高轴堆放材料。这样，我们可以跳过痛苦的取模过程，快速廉价地得到我们想要的产品。

当然，学者们的雄心不会就此止步——器官是由一个接一个的细胞组成的。如果用细胞作为印刷材料，病人需要的器官可以直接印刷吗？

一方面，传统的器官移植供体少，来源不明。中国每年约有150万患者需要器官移植，但只有不到1%的患者能够获得合适的器官([1】；另一方面，每个人在身高、体重和器官形态上都有一定的差异。免疫系统非常“专注”，努力杀死任何“外来者”，大大降低了器官移植的成功率。

2009年，清华大学器官制造中心首次利用自主研发的第二代双喷嘴生物材料3D打印机(细胞组装仪)将脂肪干细胞和成人肝细胞组装成具有分支血管系统的肝脏前体模型。【1】

(清华大学官方制造中心第二代双喷嘴3D打印设备及肝细胞和脂肪干细胞的组装结构[1)

尽管离器官的完全打印还有一段距离，但随着3D打印机的进一步普及，越来越多的顶尖人才涌入。作者认为移植足够的器官只是时间问题。

易博士

阿诺德·施瓦辛格创造的银幕形象太受欢迎了。谈到机器人，许多人会想到终结者。但是说实话，人形机器人不一定是个好主意。大多数时候，我们只需要一双手和一双眼睛...

1994年，美国计算机运动公司开发了第一个微创手术辅助系统，名为伊索，迈出了机器人临床应用的第一步。达芬奇出生于1999年。直觉外科公司开发的系统已通过欧洲的CE市场认证和美国的FDA市场认证。这是目前世界上唯一可以用于外科手术的机器人手术系统[2]。

(列奥纳多·达·芬奇手术机器人，来自互联网的图片)

手术从技术层面上可以分为三代。第一代是传统的开放式手术。19世纪80年代，医学先驱比洛斯打开了病人的腹腔，完成了人类历史上第一次腹部手术。这种手术到目前为止一直在使用。20世纪80年代，以腹腔镜为标志的微创手术取得了突破性进展，在许多外科领域取代了传统手术，被称为第二代手术。进入21世纪，以达芬奇为代表的手术机器人得到了发展并迅速投入临床应用。凭借其全新的理念和技术优势，它们被视为外科发展史上的又一次革命，也预示着第三代外科时代的到来。

达芬奇手术机器人包括一套视觉系统和几个机械臂。传统手术切口大、视野窄，对手术操作人员要求高。在达芬奇的帮助下，临床医生可以通过语音控制、手动控制或踏板来精确操作机械臂，并通过双电荷耦合器件摄像系统观察手术部位。这两个问题都可以缓解。

达芬奇手术机器人的另一个特点是它为远程医疗提供了可能性。借助高速稳定的互联网，医生可以通过屏幕实时了解病人的情况，并利用机械臂在千里之外完成手术。

中国人口众多，幅员辽阔，医疗资源不仅总体上面临短缺，而且分布极不均匀，加剧了供需矛盾。如果远程医疗能够克服技术上的困难并获得政治和伦理上的认可，它对患者，尤其是贫困地区的患者来说意义重大。

肿瘤免疫治疗

无论是3D打印还是医疗机器人，都是眼见为实。相比之下，肿瘤的免疫治疗似乎有些混乱。

人体免疫系统根据其功能可分为三部分。第一部分是皮肤、粘膜等。它们就像阵地前的铁丝网和壕沟，通过物理屏障将自然界中的许多致病物质与人体隔离开来。第二部分是吞噬细胞、杀伤细胞等。他们是经常巡逻的正规军。一旦发现敌人，他们就会拉响警报，集合起来进行绞杀。第三部分，B细胞、T细胞等。，有特种部队的意思。他们可以记录和识别敌人的特征，并围绕敌人的弱点制定一套有效的对策。

在正常情况下，三者相互配合以确保位置(人体)的安全。然而，谈到肿瘤，它不是很有效。

首先，肿瘤的原因非常复杂，无论是外部因素还是内部幽灵的协调，第一道防线都没有什么作用；其次，肿瘤细胞形成后，一方面，它们分泌大量生长因子来促进自身生长，另一方面，它们分泌许多抑制免疫系统的物质，从而挫败第二道防线。第三，许多肿瘤细胞在表面上看起来像正常细胞，而其他肿瘤细胞可以阻断T细胞的免疫反应过程，从而失去最后一道防线。

19世纪90年代，美国医生威廉·b·科里首次提出癌症免疫疗法。[3]然而，当时对人体免疫系统的了解并不多。因此，免疫疗法真正取得突破仍然是近几年的事情。

首先，科学家发现一些癌症与病毒感染高度相关。只要开发出相应的病毒疫苗，某些癌症的发病率就可以大大降低。第二，分子生物学的进步赋予我们提取、纯化和增殖免疫物质的能力。将这些物质注射到病人体内可以增强他们的免疫力，并进一步杀死肿瘤细胞。第三，如前所述，肿瘤细胞可以阻断T细胞的免疫反应，那么T细胞可以通过外力训练重新武装起来吗？

(免疫疗法的原理；来自互联网的图片)

这是免疫疗法的三个主要方向，其中一些已经取得了显著的成果。例如，通过对人乳头瘤病毒的研究，人乳头瘤病毒和宫颈癌之间的关系已经得到澄清，相应的疫苗已经研制出来，造福了全世界数十亿人。[4]其他人还有很长的路要走。

需要指出的是，尽管肿瘤免疫治疗取得了一些成果，但许多研究仍处于实验室或临床试验阶段，真正大规模应用还需要一段时间。患者在接受治疗时，不能盲目寻求新的治疗方案，而应综合考虑成本、疗效和副作用，与医生合作，选择最合适的治疗方案。

干细胞培养

2014年1月30日，方在《自然》杂志发表论文。这篇论文最初被认为是诺贝尔奖水平的突破。后来，它受到了许多方面的质疑。最后，方的博士学位被撤销，他的指导教授笹川秀树上吊自杀。

小鲍方·青子到底说了什么？

人体是由细胞组成的，但细胞是不平等的。从发际线到脚趾甲，所有细胞都是由有丝分裂产生的，并共享同一组遗传物质。然而，就分化能力而言，胚胎干细胞可以分化成人体内200多种细胞中的任何一种。造血干细胞只能分化成出血性细胞，而体细胞更糟糕。切苹果时，如果你不小心在手上切了一个洞，伤口只会是上皮细胞，而且永远不可能长出眼睛。

就像人体在发育过程中给不同的细胞戴上不同的镣铐，以确保它们完成自己的工作，不会有任何行为。这当然对健康意义重大，但对研究人员来说却是一个巨大的挑战。

首先，如果干细胞定向培养技术成熟，我们可以利用干细胞，甚至诱导体细胞产生干细胞活性来体外培养器官和组织。这些器官和组织不仅可以用作器官移植和受损器官修复的原料，还可以用于药物研究，使药物开发过程更加有效。

其次，神经系统再生一直是一个主要的临床问题。2005年，韩国学者发现，一名脊髓损伤患者接受脐带血多能干细胞移植后，CT和核磁共振成像显示受损脊髓和部分马尾神经再生，提示脐带血干细胞可以有效治疗脊髓损伤。

此外，一些学者发现，前列腺癌小鼠注入干细胞后，肿瘤细胞生长缓慢，小鼠的平均寿命延长。尽管其生理机制尚不清楚，但干细胞在治疗恶性实体肿瘤中的巨大潜力不容忽视。

由于胚胎干细胞的研究涉及许多伦理问题，学者们一直试图使体细胞产生多向分化能力。方教授在论文中提到的刺激触发多能性获得细胞(STAP)就是其中之一。

(订书机单元，互联网图片)

快速基因组测序

上述技术都是针对治疗的。快速基因组测序是不同的。它主要用于预防。

顾名思义，快速基因组测序是第一个基因组测序。

多亏了像孟德尔、沃森和克里克这样的伟大学者，我们现在知道了DNA是由脱氧核苷酸组成的双链螺旋结构。人体内的脱氧核苷酸根据碱基的不同可分为四类:脱氧腺苷三磷酸(以下简称dATP)、脱氧鸟苷三磷酸(dGTP)、脱氧胞苷三磷酸(dCTP)和脱氧胸苷三磷酸(dTTP)。

四个脱氧核苷酸的结合是非常典型的。这条链上的DATP只与相反链上的dTTP结合，而dCTP只与dGTP结合；同时，在同一条链上的每个脱氧核苷酸和相邻脱氧核苷酸之间可以形成化学键并相互连接。

后来，学者们发现了双脱氧三磷酸(ddNTP)。还有四种类型的核苷酸(ddATP、ddGTP、ddCTP和ddTTP)可以与相反链上的脱氧核苷酸结合。然而，由于与正常脱氧核苷酸相比缺少氧基团，它们不能与相邻脱氧核苷酸形成磷酸二酯键。换句话说，一旦它被加入到DNA合成中，DNA链就不能再延伸了。

在此基础上，1975年，弗雷德里克·桑格发明了世界上第一种DNA测序方法，即双脱氧链终止法，也称为桑格法。桑格方法首先将目标DNA分解成单链；然后单链被扩增以获得许多相同的基因序列。然后准备四个组合形成实验，分别加入ddATP、ddGTP、ddCTP和ddTTP。

(桑格方法原理，图片来源:http://www.mokka.hu)

因为二脱氧三磷酸核苷酸随机终止了DNA单链的延伸，我们将得到一系列不同长度的DNA链。对这些DNA链进行电泳以确定它们的长度，然后可以根据先前递送的二脱氧三磷酸核苷酸的类型推断出靶DNA的序列。

可以想象，这种方法不仅费时、操作复杂，而且费用昂贵，一般人负担不起。

近年来，随着计算机技术的进步，我们可以将一条DNA链分解成许多小片段，同时对几个组进行测序。在对每个部分排序后，我们可以通过计算机操作和推导来整合结果。当测序每个片段时，我们仍然依赖桑格方法。然而，我们现在有能力给每个二脱氧三磷酸核苷酸添加一个特定的荧光基团。我们只需要配合开发技术来准确快速地确定它的位置，从而获得准确的序列。

传统的桑格测序需要3到4年时间，花费3亿美元来完成人类基因组30亿个碱基对的测序。新一代测序技术可将速度提高200倍，并将成本降低到数百美元。【5】

只有当成本降低时，才能大规模应用。基因的快速测序不仅可以筛查胚胎的遗传疾病，促进良好的产前和产后护理，而且还可以用于肿瘤和其他领域的研究，使每个人受益。

摘要

医学像所有其他自然学科一样，建立在经验主义的废墟上。像所有其他自然学科一样，从它诞生的那一刻起，它就努力解决更多的问题，造福更多的人。

然而，医学有其特殊性。医学不仅是一门科学，也是一种道德，对每一个医生和每一种诊断都是如此。它也意味着科学和道德的实践。这要求在进入临床应用之前，必须充分讨论每一项技术。

在某些领域，如干细胞培养，公众舆论的趋势关系到研究的存亡。在其他时候，如使用机器人进行手术，病人的焦虑是否能得到缓解可能会对治疗结果产生很大影响。

当然，交流总是双向的。公众应主动了解一些常见的医学知识，关注医学热点。当我在医院的时候，我发现了一个非常有趣的现象。许多人在感觉健康时，会避免医疗，并故意避免体检。一旦患了某种疾病，我希望每个医生都华佗活得好好的。这种心态不仅对治疗有害，而且经常被医疗骗子所利用，导致人力和财力的损失。

每个热门词汇背后都是几代研究人员和临床医生的辛勤努力。没有人敢向你许诺一个健康的未来，但是他们一直在为你未来的健康而努力。

参考

1，，柴雷，刘，，等.人体器官三维打印的最新进展[J].机械工程学报，2014，50(23): 119-127。

2、李宁。达芬奇手术机器人的应用进展[。东南防御医学，2010，12(5): 427-430。

3、贝网，癌症免疫疗法“神话”，http://www.guokr.com/blog/750803/

4、徐雪梅。人类乳头瘤病毒与宫颈癌疫苗的研究——解读2008年诺贝尔生理医学奖[。生物化学与生物物理学进展，2008，35(10): 1091103。

5、陈晨、万海粟、周清华。新一代基因测序技术及其在肿瘤研究中的应用[。中国肺癌杂志，2010，13(2): 15160。