生命科學(xué)發(fā)展趨勢(shì)與國家重點(diǎn)

熱情歡迎生物學(xué)專業(yè)和跨學(xué)科專業(yè)的學(xué)生報(bào)考華師生命科學(xué)學(xué)院的研究生，21世紀(jì)是生命科學(xué)世紀(jì)，大有可為!21世紀(jì)生命科學(xué)的發(fā)展趨勢(shì)及我國發(fā)展的重點(diǎn)華中師范大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院陳其才一、生命科學(xué)及目前發(fā)展?fàn)顩r

什么是生命科學(xué)？“生命科學(xué)是研究生命活動(dòng)過程、規(guī)律以及生命體與環(huán)境相互作用規(guī)律的科學(xué)”。生命科學(xué)高度的綜合和交叉，含蓋的學(xué)科包括：生物學(xué)，生物技術(shù),心理學(xué)，農(nóng)學(xué)，畜牧學(xué)和獸醫(yī)學(xué)，桑蠶學(xué)，養(yǎng)蜂學(xué)，水產(chǎn)學(xué)，林學(xué)，醫(yī)學(xué)（基礎(chǔ)、臨床、衛(wèi)生學(xué)與預(yù)防醫(yī)學(xué)等），藥學(xué)，中醫(yī)藥學(xué)等。（引自國家自然科學(xué)基金委項(xiàng)目指南）生物學(xué)不等于生命科學(xué)。近半個(gè)世紀(jì)以來，生命科學(xué)的成就為自然科學(xué)的發(fā)展作出了巨大的貢獻(xiàn)。遺傳物質(zhì)DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的闡明被認(rèn)為是20世紀(jì)自然科學(xué)的重大突破之一。約翰·戴森霍弗博士（左1）：德國霍華德修奇斯醫(yī)學(xué)中心教授，1988年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)得主；

弗里德·穆拉德博士（左2）：1998年諾貝爾生理醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)得主、美國芝加哥大學(xué)教授，阿夫拉姆·赫什科博士（左3）：

以色列工學(xué)院教授，

2004年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)得主；哈特姆特·米歇爾博士（左4）：

德國馬其學(xué)會(huì)生物物理研究所所長，1988年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)得主。生命科學(xué)已成為自然科學(xué)主流和領(lǐng)頭學(xué)科：2005年4位諾貝爾獎(jiǎng)獲得者齊聚上海宣講生命科學(xué)（一）21世紀(jì)生命科學(xué)研究面臨的挑戰(zhàn)（難題）1、腦和高級(jí)神經(jīng)活動(dòng)、信息處理的研究2、高產(chǎn)糧食作物的培育研究3、腫瘤與愛滋病的治療研究4、蛋白質(zhì)基因表達(dá)與疾病的關(guān)系研究5、克隆人、猛犸、熊貓等研究（二）生命科學(xué)重點(diǎn)發(fā)展方向什么是重點(diǎn)發(fā)展方向或熱門領(lǐng)域：NatureNature-biotechnologyNature-cellbiologyNature-geneticsNature-immunologyNature-medicineNature-neuroscienceNature-structuralbiology1、生物學(xué)基因組和腦研究是本世紀(jì)初國際競爭的焦點(diǎn)。因此，應(yīng)充分利用基因組研究取得的理論技術(shù)成就，帶動(dòng)腦科學(xué)、遺傳、發(fā)育、進(jìn)化和生態(tài)學(xué)等前沿領(lǐng)域的研究，以及生物技術(shù)的發(fā)展。1）基因組學(xué)（1）人類基因組的結(jié)構(gòu)與功能：人類基因組序列的工作草圖已于2000年6月宣布完成，2001年2月《Nature》、《Science》兩雜志已公布了所獲數(shù)據(jù)的科學(xué)論文，2003年4月14日人類基因組的全序列測(cè)定全部完成。（DNA/RNA序列信息庫總量超過100Gpairsofbase）我國的重點(diǎn)研究領(lǐng)域：中華民族基因組多樣性及單核苷酸多態(tài)性；環(huán)境因子易感性的基因組多態(tài)性和藥物反應(yīng)個(gè)體差異的基因組多態(tài)性；疾病基因組學(xué)及重要疾病相關(guān)基因功能研究；人體或模式生物特定細(xì)胞的基因組表達(dá)譜和蛋白質(zhì)譜；具有重要生物功能的基因轉(zhuǎn)錄及表達(dá)調(diào)控，基因表達(dá)調(diào)控的層次網(wǎng)絡(luò)；基因組功能和蛋白質(zhì)功能研究。（2）水稻基因組的結(jié)構(gòu)與功能：水稻是我國及世界許多國家的主要糧食作物，對(duì)于本世紀(jì)滿足人口增長對(duì)糧食的需求有關(guān)鍵意義。重點(diǎn)研究領(lǐng)域：水稻重要農(nóng)藝形狀基因的克隆和測(cè)序；與模式植物（擬南芥菜等）基因組的比較研究；水稻突變體庫的建立與應(yīng)用；利用水稻與其他作物（小麥、玉米等）基因共線性，開展其他作物的基因定位和克??；轉(zhuǎn)基因植物研究。（3）模式生物基因組研究：屬于人類基因組計(jì)劃重要組成部分模式基因組研究，將在基因組功能研究中起重要作用。重點(diǎn)研究領(lǐng)域：重要病源微生物基因組的結(jié)構(gòu)、功能及其應(yīng)用研究；重要?jiǎng)又参镔Y源的基因組結(jié)構(gòu)與功能研究；作物的重要經(jīng)濟(jì)性狀的功能基因組學(xué)。2）生物信息學(xué)生物信息學(xué)是適應(yīng)基因組信息分析的需要而誕生的一門與信息科學(xué)、數(shù)學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)等交叉的新興學(xué)科?！度祟惢蚪M計(jì)劃》在完成基因組全部序列（30億堿基對(duì)）測(cè)序后，21世紀(jì)自然科學(xué)面臨的最大挑戰(zhàn)之一是解讀基因組序列的生物學(xué)含義。生物信息學(xué)的主要任務(wù)即是人類基因組信息結(jié)構(gòu)復(fù)雜性的分析和破譯遺傳語言，以及基因組功能相關(guān)信息的分析和服務(wù)。此外，生態(tài)系統(tǒng)復(fù)雜性也需要開展生態(tài)信息學(xué)研究。（1）基因組信息學(xué)重點(diǎn)研究領(lǐng)域：人類基因組信息結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性；序列（特別是非編碼區(qū)）信息分析；基因組結(jié)構(gòu)以及遺傳語言的語法和詞法分析；基因組結(jié)構(gòu)以及遺傳語言的語法和詞法分析；基因組比較研究；大規(guī)?；虮磉_(dá)譜分析，相關(guān)算法、軟件研究；基因表達(dá)調(diào)控網(wǎng)絡(luò)研究；與基因組信息相關(guān)的蛋白質(zhì)功能分析；生物信息學(xué)中的新理論、新方法、新技術(shù)和新軟件研究；國家生物學(xué)數(shù)據(jù)庫與服務(wù)系統(tǒng)。（2）信息生態(tài)學(xué)重點(diǎn)研究領(lǐng)域：生態(tài)學(xué)農(nóng)學(xué)數(shù)據(jù)庫的系統(tǒng)化；生態(tài)系統(tǒng)的信息分析與建模；生態(tài)系統(tǒng)管理信息化咨詢和決策。(生態(tài)安全各國已上升到國防安全層面)3）生物大分子的功能與結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)是細(xì)胞結(jié)構(gòu)、功能和活性的最主要負(fù)責(zé)分子。膜蛋白的三維結(jié)構(gòu)是當(dāng)前生物學(xué)未解決的難題。重點(diǎn)研究領(lǐng)域：酶、信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)分子、細(xì)胞骨架蛋白、病毒蛋白等重要蛋白質(zhì)，特別是膜蛋白、糖蛋白及多分子體系的結(jié)構(gòu)與功能；光合中心的結(jié)構(gòu)與功能；RNA功能多樣性及其結(jié)構(gòu)特性；生物大分子相互識(shí)別的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)（蛋白質(zhì)-蛋白質(zhì)；蛋白質(zhì)-核酸；蛋白質(zhì)-復(fù)合糖類）；肽鏈折疊規(guī)律及蛋白質(zhì)構(gòu)象轉(zhuǎn)換、折疊失誤與構(gòu)象病；蛋白質(zhì)空間結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)與分子設(shè)計(jì)；大分子自裝配與細(xì)胞基本結(jié)構(gòu)體系的自組織；單個(gè)生物大分子的功能和操縱。4）細(xì)胞活動(dòng)的分子機(jī)制及遺傳控制（1）細(xì)胞信息系統(tǒng)及調(diào)控重點(diǎn)研究領(lǐng)域:基因組DNA荷載的遺傳程序在染色體上的構(gòu)建方式和操縱規(guī)則；染色體（質(zhì)）在間期核和發(fā)育中的動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)與基因的功能活動(dòng)；染色質(zhì)結(jié)構(gòu)的修飾（DNA甲基化、組蛋白乙?；?、異染色質(zhì)化等）與基因表達(dá)程序的組編和重組編（精、卵細(xì)胞的“印跡”、分化和去分化、全能性的改變和恢復(fù)等）；細(xì)胞發(fā)育、分化的信號(hào)分子和信號(hào)傳遞通路，以及細(xì)胞內(nèi)各種信號(hào)通路（生長、分化、凋亡、衰老和癌變等）的整合。（2）發(fā)育的細(xì)胞和分子機(jī)制以及遺傳控高等動(dòng)物的結(jié)構(gòu)和功能無論怎樣復(fù)雜，其發(fā)育的基本環(huán)節(jié)仍可歸為細(xì)胞生長、分化和凋亡。自20世紀(jì)80年代在果蠅上發(fā)現(xiàn)發(fā)育的“主開關(guān)”基因（同源框基因）以來，對(duì)遺傳如何控制發(fā)育的問題已取得很大進(jìn)展。重點(diǎn)研究領(lǐng)域：細(xì)胞周期和生長的調(diào)控；精子和卵的發(fā)生與成熟、受精及受精卵著床的分子機(jī)制和基因控制；圖式形成、形態(tài)發(fā)生、誘導(dǎo)作用和器官發(fā)生的基因調(diào)控；細(xì)胞凋亡在發(fā)育中的作用；細(xì)胞衰老和壽限（染色體端粒和壽命基因）；胚胎干細(xì)胞全能性和定向分化的誘導(dǎo)；植物發(fā)育（育性、形態(tài)發(fā)生等）的分子機(jī)制和基因調(diào)控；多基因性狀發(fā)育的遺傳控制。（3）生物防御系統(tǒng)的細(xì)胞和分子基礎(chǔ)免疫系統(tǒng)是生物長期進(jìn)化過程中逐步形成和完善起來的。由于在醫(yī)學(xué)和生物學(xué)上的重要性，哺乳動(dòng)物和人免疫系統(tǒng)的細(xì)胞和分子基礎(chǔ)已有很深入的研究，分子與細(xì)胞免疫的研究已成為目前生物學(xué)前沿。植物病毒、真菌和昆蟲等有害生物的侵襲能表現(xiàn)出不同程度的防御能力，但目前國際上對(duì)植物防御系統(tǒng)的細(xì)胞和分子基礎(chǔ)的研究還缺乏系統(tǒng)的了解。重點(diǎn)研究領(lǐng)域：免疫細(xì)胞的發(fā)育、凋亡和調(diào)控；新的功能性免疫分子及其受體（分化抗原、黏附分子、細(xì)胞因子、拮抗因子等）；免疫應(yīng)答過程的調(diào)節(jié)；免疫耐受的機(jī)理及應(yīng)用；免疫效應(yīng)的類型、機(jī)理及應(yīng)用；動(dòng)物細(xì)胞人源化的基礎(chǔ)研究；植物防御系統(tǒng)中外源分子的識(shí)別、信號(hào)傳遞通路和防御分子；抗病毒、抗真菌等防御基因的分離和抗性育種的基礎(chǔ)研究。5）腦研究腦研究是生命科學(xué)的重大前沿，受到各國政府和社會(huì)的高度重視。當(dāng)前研究的前沿和主要趨勢(shì)是在分子、細(xì)胞和整體水平對(duì)腦功能和疾病進(jìn)行綜合研究，并從腦的發(fā)育過程了解腦的構(gòu)造原理。腦影象技術(shù)（PET、fMRI、CT等）能實(shí)時(shí)顯示腦功能活動(dòng)各部位間的時(shí)空關(guān)系，對(duì)從整體上了解腦功能活動(dòng)也有很重要的作用。重點(diǎn)研究領(lǐng)域：感覺（視覺、聽覺、痛覺等）、神經(jīng)信息傳遞、加工、整合及調(diào)控；腦功能的細(xì)胞和分子基礎(chǔ)，包括突觸可塑性的分子基礎(chǔ)、各種腦細(xì)胞的基因表達(dá)和蛋白質(zhì)譜等；中樞神經(jīng)的再生和修復(fù)及神經(jīng)元的變性和凋亡；腦的高級(jí)功能（學(xué)習(xí)、記憶、語言、行為）的機(jī)制及其影象學(xué)研究；神經(jīng)-內(nèi)分泌和免疫的網(wǎng)絡(luò)調(diào)控及其細(xì)胞和分子基礎(chǔ)；認(rèn)知、智能和人工智能；腦復(fù)雜性的計(jì)算神經(jīng)生物學(xué)、建模及腦功能的非線性動(dòng)力學(xué)研究。6）生物多樣性及其可持續(xù)利用生物多樣性及其可持續(xù)利用的基礎(chǔ)研究涉及環(huán)境、資源、生物多樣性和農(nóng)業(yè)等諸方面問題，對(duì)人類的生存和發(fā)展至關(guān)重要。重點(diǎn)研究領(lǐng)域：我國

動(dòng)、植物和微生物基礎(chǔ)資料和數(shù)據(jù)的采集和編研；關(guān)鍵地區(qū)生物多樣性的起源、演化、維持和可持續(xù)利用；關(guān)鍵生物資源的形成、分化和進(jìn)化；生態(tài)復(fù)雜性及全球變化中的主要生態(tài)學(xué)問題；受損生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與功能及恢復(fù)和重建的生態(tài)學(xué)基礎(chǔ)；主要水系植被的水文生態(tài)功能；生物物種的適應(yīng)機(jī)理，特別是對(duì)極端環(huán)境的適應(yīng)機(jī)理；主要瀕危、珍稀動(dòng)植物保護(hù)理論和方法。7）生命的起源和進(jìn)化生命起源和進(jìn)化是哲學(xué)和生物學(xué)共同關(guān)心的大問題。重點(diǎn)研究領(lǐng)域：生命進(jìn)化中核酸和蛋白質(zhì)的共同起源；真核生物的起源；動(dòng)植物形態(tài)發(fā)育的分子機(jī)制與形態(tài)進(jìn)化；分子和基因組進(jìn)化的機(jī)制和規(guī)律；生物類群的系統(tǒng)發(fā)育重建，生物進(jìn)化歷史重述；協(xié)同進(jìn)化的過程和機(jī)制。8）生命科學(xué)中新技術(shù)、新方法的基礎(chǔ)研究重點(diǎn)研究領(lǐng)域：實(shí)用性生物芯片技術(shù)、微陣列技術(shù)和生物傳感器的基礎(chǔ)研究；動(dòng)物反應(yīng)器和植物反應(yīng)器(轉(zhuǎn)基因方法)；安全、高效、穩(wěn)定、可控的體內(nèi)基因轉(zhuǎn)移體現(xiàn)（如人工染色體等）；微型機(jī)器人及其應(yīng)用；現(xiàn)代物理學(xué)、化學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)和信息科學(xué)技術(shù)在生命科學(xué)中的應(yīng)用（如納米技術(shù)、無損傷成象技術(shù)、多維核磁共振、組合化學(xué)、基因組掃描和3S技術(shù)等）。1）學(xué)科前沿（1）農(nóng)業(yè)生物技術(shù)以基因克隆和轉(zhuǎn)基因技術(shù)為核心，包括細(xì)胞工程與染色體工程、動(dòng)物克隆和植物組織培養(yǎng)等現(xiàn)代生物技術(shù)手段。（2）醫(yī)藥生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)是現(xiàn)代高技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展中最為活躍的領(lǐng)域之一，同時(shí)也是國際間知識(shí)產(chǎn)權(quán)競爭的主要領(lǐng)域。他的研究和開發(fā)一直處于優(yōu)先地位，其產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程甚快。（3）環(huán)境生物技術(shù)是由現(xiàn)代生物技術(shù)與環(huán)境工程技術(shù)相結(jié)合而形成的一門前沿交叉學(xué)科，凡是與生物技術(shù)結(jié)合，對(duì)環(huán)境污染進(jìn)行監(jiān)控、治理或修復(fù)的一切工程技術(shù)。2、生物技術(shù)（4）海洋生物技術(shù)是21世紀(jì)生物技術(shù)研究與開發(fā)的重點(diǎn)領(lǐng)域之一，通過種質(zhì)資源保存和開發(fā)利用、分子育種和新品種選育、轉(zhuǎn)基因防治病蟲害等，可以改變或調(diào)整海洋養(yǎng)殖產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，形成全新的海洋新興產(chǎn)業(yè)。（5）輕工和化工生物技術(shù)發(fā)展的重點(diǎn)是利用以基因工程為代表的現(xiàn)代生物技術(shù)對(duì)現(xiàn)有大宗的和傳統(tǒng)的輕工、化工產(chǎn)品進(jìn)行技術(shù)改造，提高生產(chǎn)水平，逐步實(shí)現(xiàn)清潔生產(chǎn)，同時(shí)選擇具有較大應(yīng)用與發(fā)展前景的產(chǎn)品進(jìn)行研究與產(chǎn)業(yè)化。2）重點(diǎn)研究領(lǐng)域重要農(nóng)作物和微生物功能基因組學(xué)及其應(yīng)用研究；作物和園藝林木植物農(nóng)藝性狀相關(guān)基因的分離和克??；DNA分子標(biāo)記輔助育種；特殊環(huán)境微生物資源的基因分離與開發(fā)應(yīng)用；動(dòng)植物轉(zhuǎn)基因技術(shù)與基因沉默控制技術(shù)；轉(zhuǎn)基因作物和動(dòng)物新品種的培育與產(chǎn)業(yè)化；動(dòng)植物生物反應(yīng)器和動(dòng)物胚胎工程；家畜基因工程疫苗及其診斷用品。加強(qiáng)疾病相關(guān)的新基因和具有重要功能的新基因分離、克隆和功能研究，不斷為生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)提供新藥；研究與開發(fā)新型生物技術(shù)藥物和疫苗，包括基于蛋白分子設(shè)計(jì)的小分子藥物等；發(fā)展新型基因治療、生物治療和診斷方法。研究以生物傳感器為代表的環(huán)境污染監(jiān)控技術(shù)；生物降解微生物的基因改造和重組技術(shù)；石化和醫(yī)藥等工業(yè)廢水中有毒污染物的微生物降解技術(shù)以及生物可降解塑料的生物合成技術(shù)；農(nóng)田污染的生物防治和修復(fù)技術(shù)。海洋生物種質(zhì)資源保存、功能基因的研究、分離和克?。环肿佑N，培育優(yōu)良品種；以轉(zhuǎn)基因?yàn)槭侄?，防治病害；海洋天然活性物質(zhì)、海洋食品和精細(xì)化工產(chǎn)品的開發(fā)與產(chǎn)業(yè)化。以生物技術(shù)為手段對(duì)傳統(tǒng)的輕工和華工產(chǎn)品進(jìn)行技術(shù)改造；選擇有較大應(yīng)用與發(fā)展前景的產(chǎn)品進(jìn)行產(chǎn)業(yè)化研究。3）需進(jìn)一步發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)植物細(xì)胞工程技術(shù)；動(dòng)物體細(xì)胞克隆技術(shù)；基因克隆、重組、表達(dá)技術(shù)；基因組學(xué)技術(shù)；分子標(biāo)記輔助育種技術(shù)；基因工程產(chǎn)品分離、純化技術(shù)；抗體工程技術(shù)；人工組織器官研制技術(shù)；高通量藥物篩選技術(shù)；生物信息技術(shù)；微生物重組工程菌構(gòu)建技術(shù)；基因重組體安全評(píng)價(jià)技術(shù)等。3、農(nóng)學(xué)

90年代以來，動(dòng)植物育種已進(jìn)入分子水平。朝著快速改變動(dòng)植物基因型的方向發(fā)展，動(dòng)植物育種的一次新的革命正在到來。根據(jù)美英等西方發(fā)達(dá)國家政府和世界糧農(nóng)組織的預(yù)測(cè)，21世紀(jì)全球農(nóng)業(yè)的90%品種將通過分子育種手段育成，而品種對(duì)整個(gè)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的貢獻(xiàn)率亦將超過50%。未來的基礎(chǔ)農(nóng)學(xué)學(xué)科前沿主要是分子生物學(xué)和生物信息學(xué)。隨著現(xiàn)代遺傳學(xué)和信息論的發(fā)展，以及分子生物技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)等高新技術(shù)的不斷改進(jìn)，將促進(jìn)以NDA全序列測(cè)定為主的基因組學(xué)研究的重大突破；在基因組水平上，以特定生命活動(dòng)為目標(biāo)，深入探討相關(guān)基因的結(jié)構(gòu)與功能、基因的表達(dá)與調(diào)控、信息網(wǎng)絡(luò)與傳遞等生命科學(xué)問題將成為基礎(chǔ)農(nóng)學(xué)學(xué)科新的前沿和熱點(diǎn)。1）基礎(chǔ)農(nóng)學(xué)學(xué)科的主要發(fā)展方向（1）標(biāo)記、分離、克隆與生殖發(fā)育相關(guān)的重要產(chǎn)量性狀基因、重要品質(zhì)性狀基因以及與抗逆相關(guān)的功能基因，培育高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、抗逆的新型動(dòng)植物品種（系）；（2）研究動(dòng)植物養(yǎng)分高效利用的代謝生理及分子生物學(xué)基礎(chǔ)；（3）動(dòng)植物病蟲害防御技術(shù)體系；（4）研究不同農(nóng)、林、牧、漁業(yè)生態(tài)區(qū)的資源優(yōu)化配置與合理布局，解析不同生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與功能、退化生態(tài)系統(tǒng)的恢復(fù)與重建的原理與途徑。

2）優(yōu)先發(fā)展領(lǐng)域

（1）動(dòng)植物重要經(jīng)濟(jì)性狀的功能基因組學(xué)與比較基因組學(xué)；（2）動(dòng)植物雜交與雜種優(yōu)勢(shì)的遺傳學(xué)基礎(chǔ)；（3）動(dòng)植物高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、抗逆和養(yǎng)分高效利用的遺傳學(xué)基礎(chǔ)；（4）動(dòng)植物遺傳資源核心種質(zhì)構(gòu)建、新基因發(fā)掘與有效利用；（5）作物抗逆性與水分、養(yǎng)分高效利用；（6）植物病蟲害致致害性變異與寄主防衛(wèi)分子機(jī)制；（7）重要疫病病原致病性深化的分子機(jī)制和宿主免疫機(jī)理；（8）農(nóng)業(yè)資源、環(huán)境和生態(tài)的系統(tǒng)模型及優(yōu)化治理；（9）土壤質(zhì)量演變規(guī)律與土地資源的持續(xù)利用。4、醫(yī)學(xué)

近幾個(gè)世紀(jì)以來，基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)的發(fā)展不斷由現(xiàn)象向本質(zhì)，由宏觀向微觀深入。重大疾病，如惡性腫瘤、心腦血管疾病、感染性疾病、神經(jīng)精神病、創(chuàng)傷和消化系統(tǒng)疾病等一直是醫(yī)學(xué)研究的方向與重點(diǎn)。另外，機(jī)體正常結(jié)構(gòu)、功能（健康狀態(tài)）的維持與調(diào)節(jié)機(jī)制也是未來醫(yī)學(xué)研究的重要方面。

前沿與學(xué)科發(fā)展優(yōu)先領(lǐng)域：1)腫瘤、心腦血管病等重大疾病發(fā)生發(fā)展及其干預(yù)措施的分子與細(xì)胞機(jī)制（1）重要功能基因與重大疾病相關(guān)基因結(jié)構(gòu)、功能與表達(dá)調(diào)控的研究；（2）重大疾病相關(guān)的蛋白質(zhì)組學(xué)和蛋白、多防結(jié)構(gòu)與功能的研究；

（3）生物信息學(xué)、基因芯片、基因治療及組織工程等高新技術(shù)在重大疾病診斷、治療中的應(yīng)用；（4）干細(xì)胞（胚胎干細(xì)胞、造血干細(xì)胞神經(jīng)干細(xì)胞等）的建系及分化。2)神經(jīng)、免疫、內(nèi)分泌調(diào)節(jié)系統(tǒng)在健康狀態(tài)維持與疾病發(fā)生發(fā)展中的作用（1）神經(jīng)損傷與功能紊亂的病理機(jī)理及干預(yù)措施；（2）神經(jīng)退行性疾病病因?qū)W與診斷、治療技術(shù)區(qū)；（3）重要免疫細(xì)胞發(fā)育分化及其在免疫耐受與免疫應(yīng)答調(diào)節(jié)中的作用；（4）新型免疫調(diào)節(jié)分子的發(fā)現(xiàn)及功能研究：（5）神經(jīng)-內(nèi)分泌-免疫調(diào)節(jié)網(wǎng)絡(luò)失調(diào)與疾病的關(guān)系。3)自然與社會(huì)因素對(duì)健康的影響及其致病機(jī)理（1）重要感染性疾病病原體致病機(jī)理相關(guān)的基因組學(xué)與蛋白質(zhì)組學(xué)；（2）新病原體致病機(jī)理與干預(yù)措施；（3）外源性化學(xué)物的致病機(jī)理及監(jiān)測(cè)、預(yù)防與診治技術(shù)；（4）社會(huì)-心理因素與健康。4)藥物在分子、細(xì)胞與整體調(diào)節(jié)水平的作用機(jī)理（1）藥物基因組與蛋白組學(xué)研究；（2）以細(xì)胞信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑為靶點(diǎn)的創(chuàng)新藥物研究；（3）多糖、類脂、核酸等生物大分子與藥物相互作用研究；（4）新的內(nèi)源性活性物質(zhì)的藥理學(xué)研究5)中醫(yī)藥學(xué)理論體系與實(shí)踐方法的發(fā)展研究（1）中醫(yī)學(xué)理論在現(xiàn)代醫(yī)學(xué)、生物學(xué)研究中的應(yīng)用；（2）中草藥復(fù)方活性成份的藥理學(xué)研究《國家中長期（2006-2020年）科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要》

(2006-02-10，中華人民共和國國務(wù)院)

由<規(guī)劃剛要>可見“我國中長期生命科學(xué)發(fā)展的重點(diǎn)”綱要分10個(gè)方面：從第三、四、五、六，四個(gè)部分為專業(yè)內(nèi)容一、序言二、指導(dǎo)方針、發(fā)展目標(biāo)和總體部署三、重點(diǎn)領(lǐng)域及其優(yōu)先主題

11個(gè)重點(diǎn)領(lǐng)域，68項(xiàng)優(yōu)先主題，生命科學(xué)占了16項(xiàng)（23.5%）四、重大專項(xiàng)五、前沿技術(shù)（8個(gè)技術(shù)領(lǐng)域的27項(xiàng)前沿技術(shù)）

1.生物技術(shù)（列為第一大技術(shù)）

(1)靶標(biāo)發(fā)現(xiàn)技術(shù)

(2)動(dòng)植物品種與藥物分子設(shè)計(jì)技術(shù)

(3)基因操作和蛋白質(zhì)工程技術(shù)

(4)基于干細(xì)胞的人體組織工程技術(shù)

(5)新一代工業(yè)生物技術(shù)六、基礎(chǔ)研究（四大基礎(chǔ)）

1.學(xué)科發(fā)展

2.科學(xué)前沿問題（8大基礎(chǔ)科學(xué)問題）

(1)生命過程的定量研究和系統(tǒng)整合

(7)腦科學(xué)與認(rèn)知科學(xué)

3.面向國家重大戰(zhàn)略需求的基礎(chǔ)研究（10大基礎(chǔ)領(lǐng)域）

(1)人類健康與疾病的生物學(xué)基礎(chǔ)

(2)農(nóng)業(yè)生物遺傳改良和農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展中的科學(xué)問題

(3)人類活動(dòng)對(duì)地球系統(tǒng)的影響機(jī)制

4.重大科學(xué)研究計(jì)劃（四個(gè)重大科學(xué)研究計(jì)劃）

(1)蛋白質(zhì)研究

(4)發(fā)育與生殖研究七、科技體制改革與國家創(chuàng)新體系建設(shè)（四大體制改革與體系建設(shè)）八、若干重要政策和措施（9大政策措施）九、科技投入與科技基礎(chǔ)條件平臺(tái)（四大方面）十、人才隊(duì)伍建設(shè)（五大人才建設(shè)措施和目標(biāo))三、21世紀(jì)生命科學(xué)發(fā)展的趨勢(shì)（一）美國生命科學(xué)發(fā)展路線圖美國生命科學(xué)發(fā)展路線圖最近，美國在Science上發(fā)表專文，介紹美國NIH21世紀(jì)生命科學(xué)投資的思路，其中提出的所謂發(fā)展路線圖，將影響全世界的生命科學(xué)的發(fā)展，很值得我們深思和借鑒，主要觀點(diǎn)有：主題1、向大生物學(xué)進(jìn)軍人們逐漸認(rèn)識(shí)到過去得到的圖景過于簡單，生命實(shí)際上是一個(gè)由成千上萬種基因、蛋白質(zhì)和其他化學(xué)分子相互作用構(gòu)成的復(fù)雜系統(tǒng)。一個(gè)重要的觀點(diǎn)認(rèn)為生命科學(xué)走到了一個(gè)十字路口，注重整體分析的“大”生物學(xué)是必不可少的，即各種“組學(xué)”是研究復(fù)雜系統(tǒng)的基礎(chǔ)。因?yàn)椤吧恼w”大于“各組分之和”。傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)生物學(xué)的基本研究單元是“個(gè)體戶”，而當(dāng)前的“大”生物學(xué)則注重“團(tuán)隊(duì)協(xié)作”和技術(shù)平臺(tái)，如國際人類基因組組織和英國桑格測(cè)序中心（SangerCenter）等。NIH路線圖的三個(gè)主題之一就是與團(tuán)隊(duì)有關(guān)的--“未來的研究隊(duì)伍”（ResearchTeamsoftheFuture）。

主題2、生命科學(xué)的定量化

NIH路線圖的另一個(gè)戰(zhàn)略目標(biāo)，就是要獲取關(guān)于生命活動(dòng)和過程的定量的知識(shí)。NIH為此將建立一系列的“國立網(wǎng)絡(luò)和途徑技術(shù)分析中心”（NationalTechnologyCentersforNetworksandPathways）。這類中心的主要任務(wù)是開發(fā)在亞細(xì)胞水平和極短時(shí)間內(nèi)進(jìn)行定量測(cè)量的新儀器、新方法和試劑。此外，在納米水平從定量的角度分析生命過程如“多少？”、“多大？”、“多快？”等問題，將是2005年啟動(dòng)的“納米醫(yī)學(xué)中心”（NanomedicineCenters）的主要任務(wù)之一。鋪設(shè)一條通向生命科學(xué)未來的“信息高速公路”。該項(xiàng)目計(jì)劃從2004年開始，建立數(shù)個(gè)“國立生物醫(yī)學(xué)計(jì)算中心”（NationalCentersforBiomedicalComputing），以便開發(fā)相關(guān)軟件和數(shù)據(jù)管理工具，既支持“大科學(xué)”，也支持“小科學(xué)”。這一項(xiàng)目還將創(chuàng)立一個(gè)國家軟件工程系統(tǒng)，使各地的生物學(xué)家、化學(xué)家、物理學(xué)家和計(jì)算機(jī)專家通過基于計(jì)算機(jī)的網(wǎng)格分享和分析數(shù)據(jù)。主題3、工具優(yōu)先

NIH路線圖的第一個(gè)主題--通向發(fā)現(xiàn)的新途徑（NewPathwaystoDiscovery）來看，路線圖制定者的戰(zhàn)略重點(diǎn)正是發(fā)展新技術(shù)和新的研究策略，而不是研究具體的生命現(xiàn)象或生物醫(yī)學(xué)問題。在這個(gè)主題下面共有12項(xiàng)任務(wù)，每一項(xiàng)都與某種新技術(shù)或新方法相關(guān)。主題4、鼓勵(lì)冒險(xiǎn)和交叉

需要一些敢于冒險(xiǎn)的具有原創(chuàng)性思維的思想家，他們有勇氣面對(duì)21世紀(jì)生命科學(xué)和醫(yī)學(xué)中最具挑戰(zhàn)性的問題。這些思想家的工作將有可能帶來全新的理論或技術(shù)，大大加快生命科學(xué)發(fā)現(xiàn)的步伐。設(shè)立“所長創(chuàng)新者基金”繞開了現(xiàn)存體制。NIH將建立若干多學(xué)科交叉中心，打破傳統(tǒng)的學(xué)科和研究所的“圍墻”，讓不同學(xué)科的研究人員相互交流和溝通。設(shè)立了“多學(xué)科交叉的技術(shù)和方法創(chuàng)新研討會(huì)”和“生命科學(xué)與物質(zhì)科學(xué)交界的機(jī)構(gòu)聯(lián)席會(huì)議”兩個(gè)專項(xiàng)；后者是指NIH和美國國家科學(xué)基金委員會(huì)（NationalScienceFoundation）將聯(lián)合舉行討論會(huì)。

主題5、從實(shí)驗(yàn)臺(tái)到病床

路線圖的第三個(gè)主題就是“臨床研究體系的重建工程”（Re-EngineeringtheClinicalResearchEnterprise）。這一工程的核心內(nèi)容是，在患者、醫(yī)生和科研人員之間建立新型合作關(guān)系，通過這些努力使公眾更廣泛地參與到臨床研究的過程中。

NIH一直把防治疾病和為健康服務(wù)作為NIH所有研究活動(dòng)的根本目的，甚至把現(xiàn)代生命科學(xué)的大多數(shù)學(xué)科如分子生物學(xué)、細(xì)胞生物學(xué)和遺傳學(xué)等，都納入到生物醫(yī)學(xué)（biomedicine）的范疇。1990年代末期，NIH為了進(jìn)一步加強(qiáng)生物醫(yī)學(xué)研究和臨床的結(jié)合，提出了一個(gè)被稱為“從實(shí)驗(yàn)臺(tái)到床前”（FromBenchtoBedside）的計(jì)劃。而NIH路線圖在這種結(jié)合方面則提出了更為宏大的設(shè)想。（二）美國提出NBIC會(huì)聚技術(shù)（生命科學(xué)占半壁江山）

2001年美國商務(wù)部技術(shù)管理局、國家科學(xué)基金會(huì)（NSF）、國家科學(xué)技術(shù)委員會(huì)納米科學(xué)工程與技術(shù)分委會(huì)（NSTC-NSEC）聯(lián)合發(fā)起了一次由科學(xué)家、政府官員等各界頂級(jí)人物參加的圓桌會(huì)議，首次提出了“NBIC會(huì)聚技術(shù)”的概念，NBIC（nano-bio-info-cogno）這四大技術(shù)的內(nèi)容分別包括：納米領(lǐng)域包括納米科學(xué)和納米技術(shù)（nanotechnology）；生物領(lǐng)域包括生物技術(shù)（biotechnology）、生物醫(yī)藥及遺傳工程；信息領(lǐng)域包括信息技術(shù)（informationtechnology）及先進(jìn)計(jì)算和通訊；認(rèn)知領(lǐng)域包括認(rèn)知科學(xué)（cognitivescience）與相關(guān)的神經(jīng)科學(xué)。

2003、2004年分別在洛杉磯、紐約召開了NBIC會(huì)聚技術(shù)年會(huì)。它涉及眾多交叉學(xué)科領(lǐng)域的發(fā)展，具有廣泛的帶動(dòng)性，引起人們的特別關(guān)注。這四個(gè)領(lǐng)域中每一個(gè)領(lǐng)域都具有巨大的潛力，而其中任何技術(shù)的兩兩融合、三種會(huì)聚或四者集成，都將產(chǎn)生難于估量的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效能，并將顯著地提升人類智力和能力，乃至生存質(zhì)量。(三)21世紀(jì)100個(gè)交叉學(xué)科難題（生命科學(xué)直接相關(guān)的科學(xué)難題34/100）

難題49、細(xì)胞進(jìn)化論中的難題難題50、后基因組時(shí)代基因產(chǎn)物的功能確認(rèn)難題51、真核細(xì)胞的起源進(jìn)化如何叩開生物多樣性大爆發(fā)之門難題52、有第三遺傳密碼嗎難題53、什么決定著生物體的復(fù)雜功能難題54、DNA的單分子力學(xué)及相關(guān)的生物信息學(xué)難題55、原病毒致病因子的本質(zhì)與自由基化學(xué)過程難題57、生物體的點(diǎn)此及其作用難題58、生命科學(xué)中的若干問題難題59、真核生物調(diào)控序列啟動(dòng)子的預(yù)測(cè)難題60、中草藥科學(xué)原理之謎難題61、生物成壤、成礦和元素遷移過程中的生物化學(xué)作用難題62、對(duì)稱性破缺和生物節(jié)律的起源及統(tǒng)一難題63、全球化污染下的生物命運(yùn)難題64、陸生植物的起源難題65、蛋白質(zhì)序列、結(jié)構(gòu)與功能進(jìn)化關(guān)系及其挑戰(zhàn)難題66、多視角探討現(xiàn)代人類的起源和遷移難題67、探索決策過程的腦機(jī)制難題68、大腦壓縮態(tài)與糾纏態(tài)難題69、人類大腦信號(hào)處理機(jī)制難題70、腦電圖數(shù)據(jù)動(dòng)力學(xué)：混沌和噪聲難題71、腦與意識(shí)難題72、腦的微環(huán)路研究難題73、大腦高級(jí)功能的時(shí)空整合難題76、人性：自然與社