美国NIH近40年生物医学研究回溯

千姿百态

美国国立卫生研究院（NIH）是美国主要的医学与行为学研究机构，其任务是探索生命本质和行为学方面的基础知识，并充分运用这些知识延长人类寿命，以及预防、诊断和治疗各种疾病和残障。除各种资助方式和研究基金全力支持各大学、医学院校、医院等的非政府科学家及其他国内外研究机构的研究工作外，NIH自身还有20多个研究机构，开展大量的研究，且其研究在一定程度上代表了世界上生物医学研究和发展的前沿。通过这些研究文献的分析，可以追溯近40年来NIH的研究方向等变化，从而从某种程度上追溯现代生物医学研究的发展趋势。

1 学科交叉、知识总结受到重视

1.1 近年来学科交叉论文数量快速增长

本文以Web of Science™核心合集数据库为数据源（发表时间限定为1974～2013年，文献类型限定为研究论文（Article）和综述（Review）），分析NIH近40年的研究论文产出发现，文献量一直保持稳定增长，且2008年以来其多学科交叉论文产出量（学科领域按照Web of Science类别进行划分）快速攀升（图1）。尽管由于Web of Science类别中对于“多学科交叉”的划分并不特别精确，但仍能从趋势上反映出该领域的整体状况，这说明了多科学交叉是生物医学发展的重要方向。

图1 1974～2013年美国国立卫生研究院的交叉论文和研究论文总产出

1.2 生物医学领域的知识总结和积累不断深化

综述是指就某一时间内，作者针对某一专题，对大量原始研究论文中的数据、资料和主要观点进行归纳整理、分析提炼而写成的论文，专题性强，涉及范围较小，具有一定的深度和时间性，能反映出这一专题的历史背景、研究现状和发展趋势。尽管近年来NIH的综述论文比例略有下降，但从整体上看，近40年来NIH发表的综述占文献量的比例整体上升，尤其是自20世纪90年代中期以来其比例稳定在5%以上，直至2005年左右该比例达到10%左右。这说明，生物医学领域的知识总结和积累不断深化。

图2 1974～2013年美国国立卫生研究院的综述论文及其占总量比例

2 政策和技术的双重推动

2.1 政策的短期推动作用

在Web of Science的学科领域类别中，生物化学与分子生物学、肿瘤学、免疫学和神经科学是NIH论文产出较多的学科领域。总结这些领域的发展历程可以发现，学科领域的发展与政策推动密切相关（图3）。

其中，在政策方面，尤其是肿瘤研究和脑科学研究领域最为典型。1971年，当时的美国总统尼克松在致国会的国情咨文中首次正式提出“美国人医治这种该死的疾病（癌症）的时机成熟了，我们应该集中像研究核裂变以及登陆月球所付出的力量一样来做这件事。让我们的人民都为实现这个目标而奋斗”。同年12月，尼克松签署《国家癌症法案》，宣布实施国家癌症行动计划，大幅增加癌症研究经费，NIH的肿瘤研究也进入了一个新的发展阶段，研究成果产出不断增加。然而，随着研究的深入，人们发现攻克肿瘤的难题并非一蹴而就。1986年，生物统计学家约翰•拜勒在《新英格兰医学杂志》上发文提出，15年来癌症的发生率和死亡率基本上没有什么变化，引起了一番新的讨论。此后，必须从基因层面理解癌症，才能使攻克癌症，而这又推动了人类基因组计划的展开，此后肿瘤研究真正进入了快速发展阶段。

在神经科学领域，美国将20世纪的最后10年命名为“脑的十年”，并于20世纪90年代初期推出了相应的发展计划。在此推动下，NIH的脑科学研究于20世纪90年代中期进入了新的发展阶段。然而，与肿瘤研究相比，本世纪以来，NIH在神经科学领域的产出增长相对缓慢。2013年4月2日，美国总统奥巴马宣布启动了名为“通过推动创新型神经技术开展大脑研究”计划（简称为脑科学研究计划，BRAIN），或许会形成新的一轮发展。

图3 1974～2013年美国国立卫生研究院的优势学科领域文献增长情况

2.2 技术的长期推动作用

肿瘤学和神经科学领域的研究论文产出差异，也可以从技术发展的脉络中找到答案。20世纪70年代《国家癌症法案》推出后，尽管肿瘤学研究获得了较大的发展，但在研究技术上并没有革命性的突破，这也是成果产出相对较少的原因之一。与之相比，人类基因组计划实施后，不仅带动了基因测序技术的发展，也推动了功能基因组学、蛋白质组学、代谢组学、生物信息学等一批新兴的研究技术的发展，而且这些技术在肿瘤研究中得到了广泛应用，从而最终推动了20世纪90年代以来肿瘤学研究的长期稳定发展。

与人类基因组计划相比，“脑的十年”计划在加大神经科学投入的同时，并没有带来革命性的技术突破，这也使得本世纪以来NIH在神经科学领域的产出增长相对缓慢。从这个角度看，如果新一轮的脑科学研究计划，要能实质性地推动神经科学研究的长期进步，就离不开新兴的、革命性的技术开发。

自20世纪70年代以来，生物化学与分子生物学、免疫学两个领域的快速发展，也可以通过技术革命来解释。众所周知，20世纪70年代发展起来的DNA重组技术、单克隆抗体技术，在生命科学领域发展历程中都具有里程碑式的意义。这两个技术，最终使得生物化学与分子生物学、免疫学进入了10余年的快速发展周期：其中，NIH在生物化学与分子生物学领域的产出从落后于肿瘤学产出，到大幅高出肿瘤学领域的产出。不过，与免疫学不同的是，20世纪90年代初人类基因组计划实施后，多种新技术的发展，使得生物化学与分子生物学又进入了新一轮的发展周期。

3 研究子领域的发展态势

3.1 病毒学研究或能引领新一轮发展

同生物化学与分子生物学的发展类似，得益于DNA重组技术、人类基因组计划等的推动，细胞生物学、遗传学的研究呈现出类似的发展态势。不过，从近年来看，NIH在这些领域的成果产出趋于平稳（图4）。与之相对比的是，以HIV等病毒为典型研究对象的病毒学研究，在近年来保持稳定增长的态势。从这一角度看，对于病毒机制的深入理解，或许能引领新一轮的生命科学研究发展。

图4 1974～2013年中国美国国立卫生研究院的部分学科领域文献增长情况（一）

3.2 研究和干预手段的日益丰富

在生命科学研究手段和疾病干预方面，两大领域值得关注：一是在核医学与医学成像方面，自20世纪90年代末以来进入了新一轮的发展高峰；二是在数学与计算生物学方面，近年来又进入了新一轮的发展高峰（图5）。尤其是对于核医学与医学成像而言，这一领域的技术突破是神经科学发展必不可少的技术条件，而其能否在新一轮的脑科学研究投入下，推动生命科学新一轮的发展高峰，值得期待。此外，在大数据的时代，数学与计算生物学的重要性亦是日益突出，近年来的发展也是自然而然。

图5 1974～2013年中国美国国立卫生研究院的部分学科领域文献增长情况（二）

3.3疾病研究的发展态势

具体到疾病的子领域（图6～7），除肿瘤学外，大多数疾病领域在本世纪以来都得到了发展，但并没有突破性的产出表现。其中的例外是，传染病学的研究快速发展，这也与之前的病毒学研究领域的表现相呼应。

图6 1974～2013年中国美国国立卫生研究院的部分学科领域文献增长情况（三）

图7 1974～2013年中国美国国立卫生研究院的部分学科领域文献增长情况（四）

3.4 国际研究合作的发展态势

从NIH的国际研究合作发展态势来看（图8），英国、德国、日本、加拿大、意大利、法国和中国是主要的研究合作国家，且合作论文产出量均呈现快速增长的态势，这也表明了其“国际化”的趋势。在这些国家中，英国和中国的合作论文产出表现最为抢眼。

图8 1974～2013年中国美国国立卫生研究院的国际研究合作对象