編者按

人類自誕生之日起，就在與疾病作斗爭中成長和壯大。歷史和實踐都充分證明，只有依靠科學技術，人類才能從根本上找到戰勝疾病的有效途徑和解決方案。

當前，學科交叉已經逐漸成為科技創新的源泉，成為科學時代一個不可替代的研究范式。而生命科學與醫學領域已經成為匯聚多學科前沿研究的“主陣地”，那么，各個學科之間該如何交叉合作才能實現創新突破？

為此，本報特邀兩院院士及專家學者圍繞這一話題展開討論，旨在進一步推動多學科交叉，促進醫學發展，為人類健康作出新貢獻。

中國科學院院士蘇國輝

神經科學與管理科學必將更深“交融”

神經科學已與眾多學科深度交叉和融合。一方面神經科學的發展已對管理科學產生了深刻影響。例如，在管理科學領域，研究者應用神經科學的方法，對與決策、消費行為、信任建立、市場判斷等相關的腦科學機制進行研究，還將管理科學的理論和神經科學理論相融合。可以說，神經科學方法的應用拓展了管理科學的學科邊界。

除研究方法，神經科學的研究進展有望為管理科學的研究提供新思路。例如，基礎研究發現運動、光療、中藥提取物等副作用小、接受度高的非傳統藥物干預策略可對動物的情緒、注意、記憶乃至決策等腦功能起正性調節作用。如能將上述非傳統藥物干預策略在管理科學領域進行轉化研究，無疑將為制定可高效提升決策及工作效率的新型干預方案帶來巨大契機。

另一方面，對管理科學相關學術問題的腦科學研究也有助于深入了解和探討人類大腦的復雜工作原理，而這些原理在動物模型研究中很難被揭示。因此，管理科學與神經科學的深度交叉將對人類行為的預測產生重要影響。

中國科學院院士賀林

創新是學科交叉唯一目的

學科交叉歷來是科技創新的源泉，諾貝爾獎中眾多的獲獎者均來自交叉學科就是最好的例證。

1998年，美國斯坦福大學“Bio-X計劃”由美國科學院院士James Spudich和諾貝爾獎獲得者朱棣文共同發起，以解決生命科學的問題為“初心”，基于斯坦福大學生物學與醫學、工程學、計算機科學、物理學、化學等學科開展跨學科研究，促進了生物學與各學科領域研究人員的溝通交流與合作，成功破譯了人類遺傳基因密碼，成為美國以大型跨學科研究計劃為核心推動跨學科研究和協同創新的典范。

今年恰逢上海交通大學最早建設的學科交叉平臺——Bio-X研究院（上海交通大學原Bio-X中心）成立20周年。20年來，我們始終以生命科學為“交叉點”、解碼生命為“初心”，交叉融合校內外多學科資源，在腦科學、遺傳與發育生物學、生物信息學、DNA納米技術、基因組解析與合成等方向取得突破，徹底破解“有記載的人類第一例孟德爾式遺傳病”的致病基因和分子機制，并堅持不懈地探索精神分裂癥等腦疾病的致病原因、創新生物學大數據分析理論和方法、智造DNA納米機器人、突破“卡脖子”瓶頸實現超高通量化學生物學基因合成。

此外，我們還在以心理精神疾病遺傳學為代表的文理交叉、為掃除出生缺陷開展的醫工交叉的“遺傳咨詢”、生物學大數據與信息科學的交叉、納米科學與核酸分析的交叉、化學生物學交叉等方面取得了成績。

開展跨學科研究，自然需要多學科人才的支撐。但客觀地說，目前整體的教育體系相對交叉學科研究的需求來說還遠遠不夠，特別是缺乏對學生將基礎知識內化成獨立的科學精神、思想和方法的能力培養。

開展學科交叉工作必須打破常規、兼容并包，特別需要科學家能耐得住、呆得住、堅持得住。而對于交叉學科研究，不論是評項目還是評人，都應當“唯創新”，因為創新是學科交叉的唯一核心目的。

其實，很多交叉學科的研究嘗試起始于突發的“靈感”，往往連最基本的驗證都還沒有做過，更不要提研究基礎，幾乎很難申請到專項經費支持。因此，如何真正精準地支持有原始創新潛力的交叉研究項目啟動，仍需要在政策上和程序上有更多細節的考量。

中國工程院院士叢斌

多學科共推科學研究新范式創建

當前，生命科學研究遇到了一定的困境，醫學領域對大多數疾病的認知和治療并沒有實質的突破。人類疾病模型研制基本采用的是模式動物，由于物種差異，動物疾病模型的發病過程、病理機制、發病狀態和康復等與人體的真實世界尚存較大差距。

生命科學領域的研究并不只局限于用先進的觀測手段，揭示亞細胞水平或分子水平的微觀結構，用先進技術所發現的這些靜態結構，依然不能表征生命的微觀動態過程。而細胞、亞細胞或分子水平的微觀生命活動是基于一定的結構存在所表征的結構間系統互作，以這種互作所行使一定功能的時空變化動態過程。

因此，需要建立新的科學范式研究生命領域的三大基本科學問題：一是解析人體微觀結構，二是揭示結構間的關聯關系，三是探索結構及其行使功能的時相性變化規律。人體是最復雜的高智商網絡運行系統，通過對該生命系統的科學解析能夠破解生命領域的諸多難題。

解析人體網絡化的運行機制需要生命科學與數學、信息科學、工程技術、化學、物理學等多學科交叉互鑒、深度融合，創新研究范式。利用現代信息技術對生命信息進行采集、處理、存儲、整合、挖掘和解析，推進系統生物學研究向可定量、可計算、可調控、可預測的方向躍升，驅動生命科學研究轉變為“數據密集型科學發現”的新范式，以實現對生命本質的系統揭示；全面系統刻畫人類數字生命和全息人體，研制更逼近人類疾病真實世界的數字化人體疾病模型，是生命科學領域的世界前沿。

同時，人體全息生命系統網絡解析的研究也可以促進數學、化學、物理學、信息科學、制造業、農業等領域的科學技術進步。

中國科學院院士趙繼宗

腦科學研究應與臨床神經學科融合

我國腦計劃是以探索大腦秘密、攻克大腦疾病為導向的腦科學研究，以建立和發展人工智能技術為導向的類腦研究。腦科學研究需要生理學、生物學、物理學、基因組學、生物化學、計算機科學、材料科學等多個學科參與。無論是腦科學研究抑或類腦研究，都需要神經內科、神經外科和精神科等臨床神經學科融合，促使研究成果向臨床轉化。

由于倫理等原因，科學家難以用侵入式技術研究人腦。研究腦疾病（損傷）造成人的意識、語言等腦認知功能障礙或開顱手術實時腦功能檢測，是探索人腦神經機制的重要途徑。我國相關疾病病人絕對數量大，緊密整合臨床與基礎力量，從反向思路入手研究認知功能的神經機制，是我國腦科學研究的優勢之一。

與認知相關的腦疾病之所以診治困難，主要是因為對這些疾病的發病機理缺乏認識。臨床神經學科在診治神經系統疾病的過程中獲取人體生物學標本，開顱手術獲得各類人腦疾病的病理學標本，可以為腦科學基礎研究提供寶貴的研究材料。腦機接口是類腦研究領域唯一產業化的領域。腦機接口技術在人與外部設備之間建立直接連接通路，以腦信號為基礎，通過腦機接口實現控制人機混合系統。腦機接口、醫療外骨骼機器人需要向臨床轉化，為腦和脊髓損害的偏（截）癱病人或/和失語的病人提供智能化的神經功能替代。

多年來，我們與中國科學院、北京師范大學等高校院所合作，在顱腦手術中綜合運用正電子發射斷層掃描術和功能磁共振成像等腦成像神經導航技術，開展腦疾病病人語言和視覺感知環路的相關研究，驗證了中國人大腦語言區有別于拼音文字語言區的科學推論，繪制出精準化的腦功能和神經環路圖譜，從“腦認知神經環路連接”水平進一步揭示語言區功能重塑的機制。目前繼續開展“腦損傷后認知相關環路的特征、重塑和修復機制研究”，為進一步揭示人腦損傷后意識障礙機制，尋找新診治方法。

腦科學領域需要培養跨學科、跨領域復合型人才，有利于腦科學從基礎研究向臨床醫學轉化造福于人類。

中國科學院院士陸林

多學科交叉融合實現精神疾病精準診治

據2017年全球疾病負擔報告顯示，全球約有9.71億人飽受精神疾病的困擾。而在我國，各類精神疾病的患病率高達16.6%，其中以焦慮障礙和心境障礙最為常見。

隨著人口老齡化以及新冠疫情的影響，精神心理問題的疾病發病率和疾病負擔將進一步加大。精神疾病的發生與遺傳、環境、年齡等因素密切相關，是多種因素共同作用的結果，但其確切病因并不明確，診斷主要依靠患者的臨床表現和醫生的臨床經驗，缺乏客觀依據，導致臨床上難治性比例高達30%左右。

因此，精神醫學與其他學科的交叉對于精神疾病的預防、識別和干預有重要意義。當代腦科學的研究涉及多學科的交叉融合，綜合運用影像學、分子生物學、信息科學及工程學等新技術，便于深入探索精神疾病的發病機制，加快新型精神科藥物的研發，以實現精神疾病的精準治療。

我們團隊既往通過心理學、認知科學和精神醫學相結合，利用病理性記憶再鞏固理論發現了喚起—消退范式，可以有效消除恐懼和成癮的復燃，為恐懼相關精神疾病以及藥物成癮的治療提供了新的視角。我們還利用神經科學技術和轉基因動物發現，成癮記憶的儲存和表達需要大腦基底外側杏仁核的參與，基底外側杏仁核神經元集群介導了這一過程。

隨著未來醫學的快速發展以及神經科學、心理學、計算機科學、生物信息學、物理學、生物化學等多學科研究的不斷創新，精神疾病的發病機制與診治技術將得到全面突破。結合腦磁圖、核磁共振、PET、近紅外成像等神經影像技術將發現精神疾病的客觀生物學標志物，實現精神疾病早防早療；結合生物信息學，通過大數據模擬建模可以實現實時最佳決策，改善診療流程，快速從數百萬候選化合物中識別潛在的生物活性分子，促進精神類藥物的研發；結合人工智能，虛擬現實技術實現對社交障礙等精神疾病進行心理康復訓練，具有豐富的表情和肢體動作、擬人的情感思維、環境感知的機器人醫療在與孤獨癥兒童互動和康復教育中具有獨特的優勢。

此外，精神醫學還將與神經科學、神經內科、睡眠醫學、消化科、心內科、耳鼻喉科、功能外科學等大醫學建立更實時便捷、更深入的聯絡會診模式，整合多學科醫療資源，提高疑難重癥的診治能力，培養復合型人才，開創全學科醫學協同創新的新局面。

廣東省人民醫院院長余學清

生物醫學成多學科前沿交叉“聚集點”

從科學發展的歷史來看，最開始并沒有明確學科分類，人們只是有認識自然的樸素愿望。隨著研究內容的增多，分工越來越細，類似的研究內容慢慢就形成了一個學科。

而人體是非常復雜而又精密的系統，單一學科往往難以揭示其內在規律，需要多學科合作，采用新的研究手段、方法和技術的集成以及新的理論突破。

21世紀是生物醫學的世紀。生物醫學與物理、化學、數學等基礎學科，與材料、信息、工程等應用學科之間的交叉日趨緊密。電子顯微鏡和冷凍電鏡、新的組學技術、人工智能技術的應用使醫學研究的手段有了質的飛躍。許多過去無法識別的疾病如今變得簡單可行，過去難以治療的頑疾也有了治愈的希望。

大數據時代催生了數字醫療的迅速發展，廣東省人民醫院（廣東省醫學科學院）一方面加強“醫療+互聯網”等智慧醫療的建設，方便病人便捷和安全就診；另一方面利用海量醫療數據信息，加強基于大人群樣本的真實世界醫學研究。新冠疫情期間，我院臨床檢驗診斷學的研究團隊與材料工程學專家團隊合作，將納米膠體金、稀土探針等新興材料應用到病原體檢測體系的構建中，成功研發新型冠狀病毒核酸快速檢測試劑盒。腎內科團隊與新加坡等國際研究團隊合作，通過采用新的遺傳學技術，找到了中國漢族人群IgA腎病特有的易感基因，并進一步利用冷凍電鏡技術研究IgA腎病患者IgA分子的晶體結構，探明IgA腎病的確切致病機制。

多學科的前沿交叉匯集在生物醫學領域，必將催生新的生命科學的進步和發展，進而從徹底上改變生命科學的面貌，并帶動和促進相關學科的發展和進步。生命醫學的發展必然會對人類健康做出直接貢獻，更加重要的是它將促進科學模式的轉變和整體科學技術的發展，進而通過經濟社會發展對人類健康產生根本性的影響。

北京大學人民醫院臨床免疫中心主任栗占國

跨學科交叉為風濕免疫病學發展“提速”

跨學科交叉對于風濕免疫病學的臨床診治和研究至關重要。風濕免疫病多為病因復雜的疑難性疾病，從發病機制到臨床診斷和治療無不需要學科間的合作和創新，如致病性分子的發現和靶向治療藥物的研究。而突破和靈感多源于不同領域知識的碰撞。

正是與不同臨床專科、醫技學科的合作，風濕免疫病診治水平才得到發展提高。臨床醫生時常面對診治中的問題，如早期診斷中的困難和治療方法的缺乏，但卻無力解決，而跨學科專家則可能通過創新技術和不同的方法，破譯發病機制、發現關鍵致病分子和標志物。

從近20年來的發展可見，風濕免疫病領域離不開跨學科合作，經典例證之一是腫瘤壞死因子（TNFα）作為類風濕關節炎（RA）治療靶點的發現。由于TNFα在RA中的致病機制得到免疫學家的證實，推動了抗TNFα生物靶向藥物的研發，并由臨床進行驗證，使之成為RA治療的重要方法。另一例證是我們在新型治療方法的研究中，通過與免疫學專家的合作，發現了系統性紅斑狼瘡（SLE）患者的免疫細胞缺陷以及白介素—2（IL—2）的調控作用，經過與免疫學及藥學等學科的專家合作，證明了低劑量IL—2治療SLE的臨床療效顯著，完成了從發病機制到治療的臨床轉化，成為臨床上SLE的治療藥物之一。

跨學科、多專業交叉合作在風濕免疫領域已成共識。從不同形式的小型交叉學科論壇、研討會到跨領域的年會，搭建了多學科交流的平臺，促進了本學科的發展。最近，我們聯合歐美、亞太國家等國際上10余位風濕免疫領域的知名專家形成共識并發表文章，呼吁本專業與其他領域的合作，推動風濕免疫病研究和診治方法的“顛覆性創新”,從而促進本學科的創新和突破，此舉得到國際風濕免疫學界的積極響應。

跨學科合作就是博采眾長，聚四海之氣，它必將成為風濕免疫學科發展的基石。

解放軍總醫院肝膽胰外科學部主任劉榮

多學科交叉的“創新邏輯”

醫學發展伴隨科技的進步與創新，從最初的依靠經驗和實驗的傳統醫學，到對數字影像、大數據、手術機器人等新技術全面應用的現代醫學。醫療科技創新不僅要具備醫學思維，同時還要具備工程思維等學科思維。不同的學科相互碰撞，在交叉創新的邏輯中誕生新的醫療技術。

醫學需求提供了科技進步的驅動力。因手術視野與操作受限，手術機器人系統誕生。它通過自動過濾手的顫抖、自由操作的機械臂、3D高清穩定放大的視野等技術解決了這些問題，賦能外科醫生。同時工程學思維也可以指導臨床醫學，我們團隊通過工程學中的橋梁對攏理論對胰腺良性疾病新術式進行了臨床探索性研究，誕生了“榮氏”機器人胰腺中段手術。這一術式不僅縮短了手術時間，減少了對胃腸道的創傷，而且更符合正常的胰腺解剖及生理。

醫學與其他學科之間的交叉融合不僅會促進其他學科的進步，同時其他的學科思維與知識也將促進醫學發展取得更大進步，最終提升了各個學科整體的科技水平。

針對偏遠地區交通不便、醫療資源受限的問題，我們率先開展了遠程手術的試驗。通過與機器人和通信企業的合作，利用機器人和5G技術，成功實施了世界首例5G遠程外科手術和多點協同5G遠程多學科機器人手術。

為解決胰腺囊腺瘤兩種分型鑒別難、治療決策難的問題，我們團隊結合大數據、人工智能技術，利用兩步卷積神經網絡的方法，進行胰腺黏液性/漿液性囊腺瘤的智能核磁影像診斷，實現在術前計算/預測病理結果，并大幅提高診斷效率，為臨床治療提供幫助和指導。

此外，我們還利用新型生物納米材料技術，成功構建出一種納米粒子，實現了抗腫瘤藥物的精準釋放以及肝癌的深層穿透治療，并抑制它的早期轉移。

未來，我們將通過工學技術實現外科操作中的全輔助導航功能、通過人工智能技術替換傳統的依靠人工進行的影像學診斷系統、通過大數據技術進行個體化的手術方案風險預測等。最終通過學科交叉達到提高醫學效率和醫療質量的目的，降低醫療成本減輕醫生負擔，并為患者提供更為優質的醫療體驗。(本報記者 張思瑋 李惠鈺)