摘要
目的探讨我国在有组织科研背景下的大型医院科研平台的有组织建设路径及建设目标。
方法通过查阅相关文献资料,对国际及国内现有的有组织科研的科研平台建设进行分析,阐述有组织科研背景下的临床医院科研平台建设的重要性与必要性,并结合临床医院有组织科研平台的建设提出建议。
结果有组织的科研需要有组织的建设科研平台。有组织的科研平台建设始终要围绕国家重大需求,服务于重大科学计划,在坚持跨学科、多层次协同创新发展的原则下,进行有组织的人才培养和内部高效的有序组织运行。科研平台的建设逻辑应该是从线性思考到立体思维,从静态单向的服务到动态共生的创新生态格局。
结论应对"十四五"国家科技战略需求,有组织地进行科研平台的升级、整合、扩容、完善,形成多学科交叉立体的平台架构,保障有组织科研的顺利推进。
01 新时代下的"有组织科研" 2021年12月,中国科学院科技战略咨询研究院潘教峰等在《中国科学院院刊》上发表《科学研究模式变迁:有组织的基础研究》一文,解析了"有组织的基础研究"的概念、特征、类型及原则。"有组织的基础研究"顺应国家重大战略导向以及在经济社会发展对技术创新的双重需求,国家科技部门有计划、有组织地制定国家战略需求目标,通过有组织的任务分解、过程支持等举措,联合政府、大学、科研机构、科学家协同解决科学问题、共同追求科学进步的一种新型科研范式、组织框架和形式。这种方式旨在提高科技资源投入的效率,跨越科学与工程、技术之间的鸿沟,促进跨领域、跨学科的合作,并最终以解决某项具体的攻关任务为目标。这是在以往自由探索模式的基础研究范式上的进阶版或集成版,并架构在基础研究自由探索特性的基石之上 [ 1 ]。 2020年9月11日,习近平总书记在科学家座谈会上提出了希望广大科学家和科技工作者肩负起历史责任,坚持面向世界科技前沿、面向经济主战场、面向国家重大需求、面向人民生命健康,不断向科学技术广度和深度进军。这四个"面向",其中三个都与医学密切相关。2022年1月,在全国科技工作会议上,科技部党组书记、部长王志刚所作的工作报告中也将"实施基础研究十年规划,抓好关键核心技术攻关"列为今年十项重点任务之一。2022年"两会"中李克强总理所作的政府工作报告中也再次指出:今年将深入实施创新驱动发展战略,巩固壮大实体经济根基。关键核心技术攻关取得重要进展,仍要加强国家实验室建设,实施科技体制改革三年攻坚方案,强化国家战略科技力量,发挥好国家实验室和全国重点实验室作用,推进科研院所改革,改进重大科技项目立项和管理方式。由此可见,基于科技创新强化国家战略科技力量,组织和用好国家重点实验室被提到了前所未有的高度,且非常适合"有组织的科研"这一理念。 2021年,国家卫健委为应对这一新形势,在全国遴选了14家大型三甲医院作为高质量发展国家试点医院。笔者作为14家试点医院之一,即北京大学第三医院创新平台的管理者、实践者与体验者,在此探讨有组织医学科研背景下的大型医院科研平台的有组织建设路径。 02 有组织科研背景下的临床医院科研平台建设的重要性与必要性 有组织的科研是在以往各个小科研成果积累的基础上自然演进,并最终通过某一部门或机构加以组织的结果。因此,有组织的科研离不开公共科研平台、重点实验室等支撑,进行有组织的科研平台建设是确保有组织科研的必要与先决条件,具有重要的现实意义,它可以摆脱研究资源设备分散、重复基础设施建设的顽疾;也有利于在医院中促进基础与临床的融合,以及以科研平台为媒介,推动不同临床学科间的融合交叉,防止学科孤立发展的问题。 2.1 有组织的临床医学科研需要与之相适应的科研平台支撑 医学是一门非常综合的学科,从大的学科门类来说,按照教育部2020年最新的学科分类目录,医学下设包括基础医学、临床医学、口腔科学和预防医学等11个一级学科。除了这11个学科,医学还与工程、材料、信息等学科结合紧密。在医院的教学实践以及科研培训过程中,也不仅仅是针对临床医学,因此这种情况就要求大型研究型医院的科研平台必须尽可能地覆盖多个学科。 目前在研究型医院的机构建制中有流行病科、预防医学科以及中心实验室(主要针对基础医学)等部门。根据目前研究的需要,为满足高质量发展,需要具备的平台应该包括但不限于以下平台:(1)基础医学相关的平台:包括分子生物学、细胞、免疫及组织病理等;(2)与工程材料相关的平台:纳米、力学及影像学平台;(3)介于基础与临床之间的平台:临床流行病与队列平台、生物样本库、再生医学平台、干细胞平台及类器官平台;(4)基于数据的分析平台:信息与大数据中心、生物信息学平台等。由此可见,疾病诊治及医学研究的发展,需要综合、交叉、立体的平台支撑。 2.2 有组织科研与科研平台的相互依存关系 首先,有组织的科研指导了科研平台的建设方向:科研平台的建立是基于国家战略需求、基础研究的立项、人才培养的需要等因素,因此平台需要紧跟并致力于满足有组织科研工作的需要。例如,美国博德研究所(Broad Institute)针对基因治疗,率先构建了可对真核细胞进行基因编辑的CRISPR-Cas9系统,2013年首次实现了对哺乳动物细胞的基因组编辑 [ 2 ],使其成为生命科学领域最炙手可热的通用工具,此后又对该技术进行了持续改进,先后推出Cpf1新系统、Cas13新系统 [ 3 , 4 , 5 ]、先导编辑技术(Prime Editing)等,并于2020年使用单碱基编辑技术首次治愈耳聋小鼠这一隐性遗传疾病 [ 6 ]。 其次,有组织的科研平台助力有组织的研究项目,为产出高质量、可靠数据提供保障。平台的运行需要有序的组织与协调,因此,"有组织"的科研攻关任务的"组织性"在平台上也扮演着重要的引导角色,只有具备了平台的组织性,才能更好地支撑整个项目的"组织性"。 再次,有组织的科研会不断衍生建立起新技术、新方法,这将引导新一轮科研平台的不断升级发展,通过组织关键技术突破提升科研平台的基础支撑力,形成良性互动的螺旋上升态势。 03 如何在临床医院实现有组织的科研平台建设 为了确保国家重大研究计划以及各类有组织的研究得以顺利进行,首先需要进行有组织的平台建设,下面将从研究目标的组织性、建设的组织性以及运行的组织性等方面来阐述。 3.1 有组织的平台建设目标要始终围绕国家重大需求,服务于大科学计划 高质量发展的临床医院应坚持以人类健康为中心,以满足重大疾病临床诊疗需求为导向,对接生命科学和生物医药领域前沿科技,努力提升临床诊疗和医学研究能力及水平,聚焦新发突发重大传染病、罕见病、心脑血管疾病和恶性肿瘤等重大疾病。因此,平台的建设应瞄准精准医学、再生医学、人工智能、抗体与疫苗工程以及3D打印等,建立跨学科开放协同创新体系,推动国家级重大科学计划并以具备自主知识产权、原创性的科技成果支撑重大疾病诊治,形成基础医学研究和临床医学研究的良性互动,引领医学研究向系统化、规模化、数字化发展。 3.2 有组织的科研平台建设要坚持跨学科、多层次协同创新发展模式 跨学科创新逐渐成为科技创新的重要趋势,最近25年跨学科的交叉合作研究获得诺贝尔奖的比例持续攀升,目前已接近50% [ 7 ]。前沿的基础研究强调通过不同学科间密切的交叉与融合,产出重大、前沿科学突破,是典型的"有组织的基础研究"类型。 医学是各种学科交叉融合的最佳试验田。基于临床问题的研究已不仅仅是基础医学与临床医学的融合,而是过渡到生物学、化学、计算机科学和工程学等多学科的参与,研究层次也拓展到分子、细胞、器官、个体、群体及环境等多层次。因此早期"小型实验室"和"研究者单干"为主的研究模式已不能适应现代医学的发展需求,取而代之的是更加适应大科学、大数据、大工程的当代科学研究范式 [ 8 ]。例如,不孕不育这一长期困扰育龄夫妇生育的重大医学问题破解就是得益于多学科的交叉合作。北京大学第三医院乔杰团队与北京大学汤富酬、谢晓亮单细胞组学研究团队合作攻关,建立了胚胎发育早期的关键检测技术,并通过建立一整套辅助生殖、胚胎诊断等方法解决不孕不育、胚胎停育、畸形流产等生育问题 [ 9 , 10 ]。除了生殖医学领域之外,神经科学、心理学、计算机科学、生物医学工程与临床医学等多个学科的交叉融合,也产生了脑机接口等新兴科技,这将为未来拯救瘫痪患者以及复制记忆带来可能性 [ 11 ]。本次新型冠状病毒肺炎疫情中,国内首款新冠灭活疫苗也是通过医学、生物学、病毒学、免疫学、材料学和生物工程等多学科的交叉合作,于2020年12月31日获批,这项攻关正是多部门的协同创新才使得其可以在不到一年内批准上市。 因此,无论是医院还是大学,有组织的平台建设首先要体现出上述交叉融合的学科布局,开发革命性、创新性的研究和诊疗方法,并需重点布局前沿科学技术平台 [ 12 ]。 3.3 有组织的科研平台运行需要内部形成高效有序的组织模式 在临床医院中进行"有组织科研",应突破单一学科为研究重点的临床课题研究模式,代之以临床问题为导向,临床科室和科研平台通过"横向组织"和"纵向组织"两种组织模式,利用临床重点专科在学科发展的洞察力和关键研究领域未来趋势的把握力,组织不同专业背景的研究人员,采取模块化组织模式,形成临床医生和科研人员开展多学科综合研究,打造开放共享、联合协作、协同创新的科研生态。 科研平台的"横向组织"科研模式,是指能够将现有学科进行有机的串联,覆盖从研究问题的提出、研究设计、项目执行、过程分析、结果总结、一直到回归临床实践这一全链条。目前多学科诊疗模式(Multi-Disciplinary Team,MDT)属于其中的一种,但MDT也不仅仅限于处于上下游关系的临床科室,对于流行病学、基础医学以及信息科学或工程材料学等学科也可以或者应该及早介入MDT,形成一个横向的学科群,形成聚焦一类疾病或者问题的攻关模式,如 图1 。MDT是围绕健康领域核心问题,通过学科交叉、多部门协同,有组织地通过医院各科研平台共同开展科研攻关。 科研平台的"纵向组织"模式( 图2 )又可根据需求分为"自上而下"和"自下而上"两种形式。"自上而下的纵向组织"模式是从需求方或者组织发起方的角度,有组织地配置与完善各个平台模块。如科技部"十四五"重点项目"基于跨尺度模态生物医学大数据的肿瘤智能诊疗共性关键技术",该指南要求以临床需求为导向,研究高维度、跨尺度和多模态医学大数据存储共享,建立医学数据驱动、人工智能赋能的肿瘤智能诊疗支持系统。承担该项目单位需要配置肿瘤生物样本库、健康疾病组织队列、肿瘤发生、发展、转归研究所需的单细胞组学、基因组、转录组测序、基因编辑、组织病理成像分析、类器官、药效评价、临床流行病及生物信息学等科研平台,并结合人工智能学习、信息学技术联合攻关该重大科技专项。 "自下而上的纵向组织"模式指的是从供给方的角度:平台内部的组织与建设是一个核心的问题,不同的支撑平台内部也需要多层级的组织架构,这是一个基石承重性的建设。只有将底部支撑性的平台建设好,才能解决上面需求方的问题,并可以引导需求方根据已有条件在科研中做适当的调整。1970年以来,超过40%的诺贝尔物理学奖用到了大科学装置或科学卫星获取的数据 [ 13 ]。随着多组学技术、单细胞技术的出现与成熟,研究者已获得包括DNA、RNA、蛋白质序列结构及其细胞定位的海量数据,系统解析和认识生命的能力不断提高。因此,平台底部的数据源以及基于数据源下游的基础医学、信息、工程等交叉配套平台的协调组织才可以保障高通量数据驱动的研究成为医学研究的重要方式。 3.4 有组织的科研平台建设需要有组织的人才培养和发展计划 人才是科研工作的核心,是科技创新力的根本源泉。科研平台需要高素质的专业科研人员来运行和维护。科研平台由不同领域方向的科研人员、技术人员和管理人员组成,可通过实验技术平台和核心项目组两种组成方式,以科研任务为导向组织不同专业背景的研究人员共同攻关(科研MDT)。实验技术平台和核心项目组两种组成方式既保持相对独立,又可根据科研任务需要,建立形式多样的合作关系、实现创新资源的自由组合与灵活调配。技术平台成员根据专业需求,加入项目组、参与特定课题的科研工作。核心项目组通过组织学术活动,谋划前瞻性科研项目,催化跨实验室、跨平台合作,推动实验技术平台为实施更大范围、更宽领域的科研任务提供思路和导引。 同时,挖掘交叉学科人才,激发临床医生和平台科研人员开展交叉合作研究的动力和兴趣,共同建立平台科研人员"双聘"的灵活用人制度,允许科研人员交叉任职、成为创新中枢。 3.5 我国目前在建的区域化代表性实验室及科研平台模式 除了笔者所在的北京大学第三医院之外,全国多个地区也在有组织的布局或建立了多个科研平台或者实验室。隶属于湖南省重点构建"四大实验室"(其他3个分别为"湘江实验室"、"岳麓山实验室"和"岳麓山实验室&工业创新中心")体系的"芙蓉实验室"聚焦精准医疗领域;广东省、深圳市建设的深圳湾实验室(生命信息与生物医药广东省实验室)以IT+BT融合及多学科交叉为特色,重大疾病问题与前沿学科技术互为经纬,以科研单元矩阵式设计打破传统学科界限,以自由探索与协同攻关双轮驱动,实践新型举国体制科研新模式;金凤实验室是西部(重庆)科学城科技创新的"头号工程",以"重大疾病的下一代诊断"为核心任务,主要发展"融合诊断"、"智慧诊断"和"微无创精准诊断",实现临床的微无创精准诊断。 上述区域实验室及科研平台的建设各有侧重和特点,且覆盖了当地医疗机构的科研需求。随着我国不同地区各具特色科研平台及综合实验室的建立,更多的建设模式和组织运行模式将不断优化,国家及地区相互协调、彼此支撑的格局将越发凸显,整体科研实力将大幅提升。但也应看到,当前很多基层医疗单位的科研基础设施尚很薄弱,因此需要进一步呼吁并倡导一种区域化的整合、培训、轮转等多种模式,以强带弱,协同发展;并根据当地实际,先行开展一些铺垫性的、基础性的工作,例如开展健康人群和特定疾病的样本收集、预处理、储存及管理工作,为下游科研实验及转化部门的接续工作提供基础支撑。 04 理想科研平台应具备的特征及建设目标 科学家的好奇心是科学进步的个体的、内生的、微观的动力,而"有组织的科研"是将科学家的好奇心引导到解决现实问题上,有组织的平台建设是满足这种好奇心的助推器。一个好的科研平台应该具备如下特征:平台本身体现出多科学的交叉功能;平台需要具备开放性的格局以及需要有组织的管理架构与流程;平台内部形成一种动态繁荣、自我进化、高效流动的创新生态系统以及与之配套的创新制度与文化环境。总之,一个理想的科研平台应当是能够适应创新的需要,且是以协同创新的方式不断孵化出创新的成果。这种创新包括了技术进步、科学发现以及对临床需求或者健康中国建设需求的主动响应。因此,理想平台的建设逻辑应该是从求数量变成不断追求新的成长空间,从线性思考到立体思维,从静态且单向的服务到动态共生的创新生态格局 [ 5 ]。 针对国家"十四五"重大科技专项指南,在科研平台建设上,应从人员队伍、设备资源、经费投入等方面完善发展体系和科研条件保障机制,倡导"有组织的科研平台建设"。为此,需要加强以下几方面工作:(1)确立新目标:瞄准科技前沿技术、以应对国家重大战略需求进行布局。以医院为例,围绕生物、医学、信息、材料、工程和人工智能等相关领域,在干细胞、合成生物学、组织细胞工程和基因编辑等前沿方向进行布局。(2)建立新平台:面向战略性新兴产业、区域特色问题的发展需求,在医院内引导建立新药物靶点、诊断试剂、新材料和器官再生等新型实验平台。(3)寻求新机制:以区域、学科、医院与企业共同交叉融合点,完善合作机制、以平台促进产学研的深度融合。(4)整合提升:面对基础和应用基础研究不断深化及学科交叉的大趋势,组织实验室围绕研究方向,科学合理地进行原有实验研究平台资源整合和配置,开发仪器设备的新功能,搭建国际一流水平的公共实验研究平台,探索开放共享模式。(5)以人为根本:尊重科研人员创造性,赋予科研人员更大在平台建设中的权选择权;同时,健全责任制,提升管理科学化和规范化水平。 在具体操作层面,要做到专业化、集约化、制度化、开放化的医院科研平台,应注意以下几点:(1)制度层面:科研平台建设采用专家委员会决策制度,并建立专职科研人员责任制,下设学科带头人、课题组长、专职技术人员;由委员会确定平台职责,并制定实验室发展规划、执行方案。(2)场地与平台方面:根据医院学科特色、统筹建设科研平台。要相对集中的划出科研平台用地,做到集约化发展。既要建设世界前沿技术平台、又要结合临床医生科研落地的可行性。(3)科研平台内涵建设方面:设置年度专项平台建设经费。一方面通过外派培训和引进前沿技术人才来不断丰富平台技术种类并提高技术水准;另一方面通过内部技术开发,不断促使原有技术的升级拓展。使得科研平台服务能力与时俱进,不断推陈出新。(4)设备采购与使用方面:要按照实际需求进行精准申购,尤为重要的是要强调购置后的设备培训,避免购置后无人能操作,不能挖掘其多方面应用的情况;为提高设备的使用率,应集中放置且预约共享;并设立专项设备维护预算,避免有购买预算,无维护保养预算,要从根源上解决预算只是购买,而应含正常5~10年内的维护预算。(5)开放共享方面:科研平台可以起到企业和临床的科研纽带,通过院企合作、共建共享、开放共赢的机制,保障从技术、基础、应用及临床转化的全链条实施。 总之,科研平台不仅仅是一些场地、设备等基础设施,而更是一套科研生态系统。一个平台的发展是与所处时代的集体舞,只有建设好了科研平台,才能更好地助推各学科发展。综合性大型三甲医院的特点是专业多、技术要求广、可及性或者可转化前景明显,应当组织并引导好实验室的建设与创新,促使更多科研设备平台不断成为领跑者,实现医院科研平台的优化调整、良性发展。
来源:医学科研与管理空间,中华医学科研管理杂志2022年·35卷·05期 孙艳 黄琛 杨建岭 闫丽盈 薛丽香
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医工融合创新中心编辑:朱宗达
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