新兴领域小规模的前瞻性研究达到一定成熟度以后，会出现若干有重大科学意义或应用价值的目标和方向，需要大规模的投资和大批科学家参与方能完成，即大科学。在生命科学领域，多个国家都在大力推进“后基因组”、“干细胞”、“癌症基因组”等大科学研究

生命科学迈入“大科学”时代

“目前，生命科学的发展趋势是从‘小路’走向‘大道’以至‘高速路’，”。近日，在中外著名科学家云集的“21世纪科学前沿与中国的机遇”高层论坛上，中国科学院生物物理研究所所长饶子和教授对当今生命科学的发展趋势进行“点题”，并分析了国外生命科学研究重要计划最新动态。这里所谓“小路”和“大道”，置换成正式的书面语言就是“小科学”与“大科学”。饶子和解释说，科学研究中所谓的“小科学”通常是指“以科学假设为驱动力”，以个别科学家及其领导的小组研究为主体的“自由探索”；而“大科学”是指“以科学问题为驱动力”，发挥多学科交叉、优势互补、组织团队进行联合攻关从而完成某一项科学计划或科学工程。如我国早期的人工合成胰岛素、胰岛素晶体结构测定等都是具有一定特色的生命科学领域的“大科学”计划成功的案例。
    饶子和指出，大规模人类基因组测序的顺利完成，标志着生命科学开始由“小科学时代”迈入“大科学时代”。更加确切地说，是“大科学”与“小科学”结合、互补和并存的时代。

人类进入21世纪至今，由美国、英国和日本等发达国家政府牵头，在生命科学领域实施了一系列重要的“大科学”计划。
    2003年美国国立卫生研究院（NIH）发布的“线路图”，是当代健康科学研究的一个重要“指针”。它在三个主要领域确定了当前的重大机遇：探索新途径和新方法、打造未来的研究团队、重新设计临床研究事业。围绕NIH线路图的主题，美国各大相关研究机构相继采取了一系列大动作。
    关键词一：系统生物学2005年底，美国能源部宣布，自2002年开始实施的后基因组计划（“从基因组到生命”）下一阶段的核心任务是要发展系统生物学——一门整合了大科学和传统实验科学，并涉及生命科学和信息科学等的综合学科。2006年2月，美国总统布什要求在2007年为这项计划资助一亿一千九百万美元。美国能源部表示，这项计划的潜在影响可能涉及新的生物技术产业、纳米材料和环境科学等方面，将对经济、社会和人类本身产生重大而深远的影响。
    关键词二：干细胞作为基因研究的新领域，干细胞研究力求在未来能够让患者体内的多种组织实现再生，替代病变组织。2004年11月美国加利福尼亚州批准一项拨款30亿美元进行干细胞研究的71号提案，计划以发行债券的形式在10年内每年拿出3个亿支持干细胞研究。尽管围绕该提案还有不少争议，但支持者信心很足，认为干细胞研究不仅有可能帮助治愈病人，而且对当地的经济也会起到巨大的推动作用。
    关键词三：癌症基因组2005年NIH开始了“人类癌症基因组计划”的试验阶段，目标是“总结癌细胞中所有的遗传突变从而发现新的药物靶点”。该计划耗资高达15亿美元，为期10年，将资助能够进行肿瘤高通量分析的中心，首先对2～3种肿瘤的5000～6000个基因重新测序，然后在相关技术发展和生物信息学系统推进等方面寻求突破。
    关键词四：结构基因组人的身体需要数以亿计蛋白质分子的协调行动，每一个蛋白质分子都有一个独特的三维结构。假如一种蛋白质的三维构相发生了变化，就会对人的健康产生很大的影响。2000年，NIH发起与人类基因组计划规模相当的“蛋白质结构启动计划”，即“结构基因组计划”，它的最终目标是在10年内获得10000个蛋白质的三维结构。2005年7月，NIH宣布再注资3亿美金，以尽快解析一大批蛋白质结构，并集中力量研究如何攻克难度大又富有挑战性的蛋白质，包括那些药物靶标蛋白。
    除美国外，英国、日本等国家也不甘落后，纷纷斥巨资引领生物医药领域的大科学研究。
    英国研究理事会在2004年将“干细胞研究计划”列为未来三年新启动研究计划之首，仅2005～2006年就为干细胞研究注资7000万英镑。在后基因组学和蛋白质组学研究方面，英国政府预计资助总额在2.46亿英镑。此外，英国政府还计划在“脑科学”和“动物传染性疾病”两方面加大研究力度，以发展新的脑科学技术，开发出针对动物传染病的疫苗等。
    日本政府于2002年底提出“生物产业立国”的口号。并决定从2004年起实施一项名为“基因组网络研究”的新计划，用以查明基因、蛋白质如何在体内发生复杂的相互作用，最终引发癌症等疾病的整体过程，从而获取大量与制药相关的信息。这项计划持续5年，当年即投入30亿日元。在蛋白质功能研究方面，日本文部科学省从2002年4月起实施了“后基因组研究”大型生命科研计划，目标是5年内解析与查明3000种与开发新药相关的蛋白质结构和功能，以弥补在人类基因组研究中与欧美国家形成的差距。
    在我国，以1993年国家自然科学基金委员会批准重大项目“中华民族基因组若干位点基因结构比较研究”立项为标志，新时期生命科学前沿领域大科学研究的帷幕徐徐拉开。此后，国家自然科学基金、国家“863”、国家“973”等科学计划相继对基因组学、蛋白质组学、结构基因组学、纳米科学等大科学研究计划进行了重点支持，其中仅对蛋白质组学研究的支持总计已经近1亿元人民币。今年2月颁布的《国家中长期科学和技术发展规划纲要》表明，我国对生命科学领域大科学研究的支持力度还将进一步加大。

                                   摘自2006.06.26健康报医生论坛作者:王雪飞