组织胚胎学学科发展的几点思考

李臻，张远强

（第四军医大学组织学与胚胎教研室，西安 710032）

学科发展

组织胚胎学学科发展的几点思考

李臻*，张远强

（第四军医大学组织学与胚胎教研室，西安 710032）

本文从组织胚胎学在医学中的地位和中、外发展简史论述学科发展的必要性，指出我国组织胚胎学学科发展存在的主要问题是研究方法和内容更新相对较慢，以及学科设置和发展相对不协调；探讨发展方向应在保持学科特色的基础上，与机体整体功能相联系并紧密围绕人类需求。

组织胚胎学；学科发展；问题和对策

组织学与胚胎学是研究机体微细结构和功能及其发生发展的科学，在当代医学领域中的地位不可替代。组织学的发展以解剖学进展为前提，以细胞学的发展为推动，同时又是生理学和病理学的基础。胚胎学与组织学的发展密切关联，研究内容包括生殖细胞发生、受精、胚胎发育、胚胎与母体关系、先天性畸形等。用著名的加拿大胚胎学家摩尔（Moore）的话说，胚胎学是一门充满魅力的学科。显然组织学与胚胎学皆具有重要的理论意义和实用价值。其理论意义体现在，能帮助人们用科学唯物主义的观点理解生命个体的结构和功能、发生和演变。只有认识了人体的正常微细结构和胚胎发育过程，才能正确理解与阐明细胞、组织、器官乃至系统的功能活动机制，并为预防先天畸形的发生、提高人口素质而提供新的策略。其实用价值主要体现于临床应用方面。如产科医生只有掌握了有关胚胎发育全过程以及胚胎和母体关系的知识，才能对孕妇进行正确的妊娠跟踪和保健指导。因此，组织学与胚胎学是重要的医学基础学科，与医学各基础学科、临床学科之间有着不可分割的联系。笔者从事组织学与胚胎学的教学科研工作多年，在此提出对学科发展的粗浅思考。

1 组织胚胎学在医学发展中的地位

纵观组织胚胎学的发展史，从显微镜的发明至20世纪60年代，组织和细胞的显微、超微结构的研究不断被揭示，成果丰硕[1]。20世纪70年代兴起的分子生物学技术，使生命科学研究向基因水平突飞猛进，研究层次继续在微观尺度上深入，又为组织胚胎学带来了新的机遇。21世纪以来，基础医学的学术内涵正经历着又一次飞跃。随着分子生物学迅猛发展和人类基因组计划的完成，对人体生物分子的结构、表达及功能的解析，对生命发生和发育现象及规律提出新的阐释，这令组织胚胎学的研究工作有了不断深入的可能性。

1.1 组织胚胎学的产生为近代医学的发展奠定了基础

四百多年前显微镜的问世，使组织学和胚胎学的研究交织在一起，并得到了蓬勃进展。进入19世纪，随着科学技术的进步，显微镜不断改进，组织固定、包埋、切片和染色等技术也不断进步，组织学与胚胎学迎来了快速发展时期。组织胚胎学正式成为一门学科始于19世纪初，与细胞学说的创立处于同一时期。1819年，德国人Meyer将组织分为8种，并创用了组织学（Histology）一词。同时，胚胎学的研究也取得了实质性进展。俄国人贝尔（Bear）开创了比较胚胎学的研究，于1828年发表名著《论动物的进化》，指出所有脊椎动物的胚胎都有一定程度的相似，在发育过程中，门的特征最先出现，纲、目、科、属、种的特征随后依次出现。1855年，德国人雷马克（Remark）在贝尔的工作基础上，进而提出胚胎发育的三胚层学说，这是描述胚胎学起始的重要标志。19世纪60年代，德国人米勒（Müller）与海克尔（Haeckel）提出“个体发育是系统发育的简短而迅速地重演”，简称“重演律”。近代医学中大量的名词、术语均来源于组织胚胎学，因此组织胚胎学是近代医学不可动摇的基石。

1.2 组织胚胎学的发展极大地推动了现代医学的进步

19世纪末至今的100余年，是现代组织学与胚胎学发展的黄金时代。在此时期，新技术和新仪器不断涌现，应用于细胞学、组织学、胚胎学的研究，科技成果累累，覆盖机体组织的各个方面，其中有些重要技术成就对生命科学许多学科的进展均具有广泛的影响。

普通光镜的结构和性能在这个时期有了很大的改进和提高，在此基础上又先后研制生产暗视野显微镜、偏光显微镜、荧光显微镜、相差显微镜、倒置显微镜等多种特殊用途的显微镜，用于观察不同性质和不同制备方法的细胞和组织。电镜的研制成功是形态科学技术发展的一大飞跃，使对微细结构的观察超越了光镜分辨率极限，极大地丰富了人们对生物体微观世界的认识。此外，组织（细胞）化学新方法的建立，使组织学的研究更加精细，内容也更丰富；组织培养术是细胞学、组织学、胚胎学等许多学科的重要研究手段；免疫组织（细胞）化学的兴起是推动多门学科研究快速进展的重大技术成就。免疫金—银染色法、半抗原标记法、免疫电镜技术等相继问世。原位杂交技术引入免疫细胞化学，是现代免疫细胞化学向基因水平深入发展的重要标志。组织芯片和冷冻细胞阵列技术可以对大量组织或细胞标本同时进行检测，是快速、高通量获取生物信息的好方法。至今，免疫组化方法已有数十种，应用广泛，在生命科学研究中日益显示出巨大的实用价值。

这一时期胚胎学的发展也十分迅速，学科分支从单一的描述胚胎学走向多元化。20世纪50年代，开始用分子生物学的观点和方法研究胚胎发生过程中遗传基因表达的时空顺序与调控因素，形成了分子胚胎学。此后，分子胚胎学与实验胚胎学、细胞生物学、分子遗传学等学科相互渗透，发展建立了发育生物学。1962年，英国人戈登（Gurdon）把蝌蚪分化细胞的胞核移植进入卵母细胞质中，并培育出成体青蛙，这一实验首次证实分化了的细胞基因组是可以逆转变化的，具有划时代的意义。英国学者爱德华（Edwards）开创了“试管婴儿”研究，1978年7月26日首例“试管婴儿”问世，是人类生殖科学中的重大事件，爱德华因此被誉为“试管婴儿之父”，独获2010年诺贝尔奖。1997英国人威尔穆特（Wilmut）等将成年羊高度分化的乳腺细胞核经去分化后，将其移入去核的卵子内，该卵子发育而成的小羊诞生，这只名为“多利”克隆羊的成功轰动全球。2006年，日本科学家山中伸弥（Shinya Yamanaka）把4个关键基因通过逆转录病毒载体转入小鼠的成纤维细胞，使其变成多功能干细胞，这意味着未成熟的细胞能够发展成所有类型的细胞，他与戈登共同获2012年诺贝尔奖。

如今组织胚胎学对机体的认识已经超越了简单的形态学认识水平，吸收了当今生命科学的最新研究方法和取得的最新成果，使对机体的观察从器官、细胞水平，深入到亚细胞、蛋白表达及基因的改变，从细胞生物学、分子生物学和遗传学等多个层面为生命个体的结构和功能、发生和演变规律提供新的理论依据。这不仅使组织胚胎学的研究更深入一步，也使其研究方法渗透到各个基础学科。因此，组织学与胚胎学既是一门古老学科又是发展最快的学科，从微观层次研究和描述人体形态结构和生长发育，是基础医学的学科发源所在，在医学发展中的地位十分重要。

2 我国组织胚胎学学科发展中存在的主要问题

我国组织学和胚胎学的发展均起始于20世纪初，在100多年的发展历程中，我国组织学与胚胎学先驱马文昭、张鋆、鲍鉴清、王有琪、张汇泉、朱冼、童第周等在汲取欧美日诸国现代科学技术的基础上开拓创业，艰辛奋斗，为我国解剖学、组织学与胚胎学学科的发展做出了历史性的贡献。在他们的积极推动下，经过几代人的努力，我国组织胚胎学从无到有，从小到大，逐步发展成为今天我国科学领域的重要组成部分，国际影响日益增强[2]。但到今天为止，相对于国际上取得举世瞩目的成就，组织胚胎学的发展史上鲜有中国人做出划时代的发现或技术进展。我国组织胚胎学学科的研究还存在重大原创性成果较少、研究技术和手段相对落后、在体整体研究较少、研究深度不够、跨学科/单位/地区的大团队合作攻关缺乏等不足，我们思考原因如下：

2.1 在研究方法与内容的更新方面，与其他学科相比变化不快

由于我国的组织胚胎学完全建立在解剖学基础之上，主要以显微解剖的方法研究机体的结构和发生发展规律，所论述的内容主要局限于形态学的范畴。即便电子显微镜、免疫组织化学以及原位杂交等技术的应用，也并未改变目前我国组织胚胎学仍以形态学为核心这一事实。而国外科学家十分重视新技术方法的探索和应用，对组织胚胎学学科的发展发挥了重要的推动作用。越来越多的事实说明，组织胚胎学的研究也应从形态学层面，逐步深入到分子水平。所应用的研究技术除了传统的组织学、组织化学等技术外，还应将细胞生物学、生物化学、分子生物学、生理学、行为学等多种技术方法有机结合，这样才能使研究的层次更深入、得出的结论更明确、研究水平更高、学术价值更大。

另外，随着现代生命技术的发展，许多组织胚胎学的研究内容也需要更新。近年来由于基因敲除、转基因动物、细胞谱系跟踪差式筛选、RNA干扰等技术的应用，在早期胚胎细胞分化与基因调控、发育中细胞增殖分化与细胞微环境的关系、基因表达的时序和空间分布与细胞分化的关系、组织器官发生和发展调控和细胞与组织工程领域取得重大进展，上述研究领域也是目前全球研究的热点。生殖工程、细胞核重编程、诱导多能干细胞的研究已经给生命科学带来深远的影响。但在这些领域国内组胚界的贡献并不大，而且面对生命科学各领域所取得的巨大进展，特别是分子生物学的突破性成就，很多组织胚胎学工作者也抱着望而生畏的态度。

2.2 在学科设置和发展方面，与国际同行相比不协调

我国由于技术条件的限制，相对于欧美国家组织学与胚胎学的起步较晚，从解放以后至今，一直基本沿用前苏联的模式，将组织学与胚胎学设置为一个学科或归属于解剖学。这是因为在20世纪中叶以前，胚胎学的研究手段主要为形态观察，其发展是和组织学的进步交织在一起的。然而从20世纪50年代开始，人们用分子生物学的观点和方法研究胚胎发生过程中遗传基因表达的时空顺序与调控因素，形成了分子胚胎学，并逐渐与实验胚胎学、细胞生物学、分子遗传学等学科相互渗透，发展建立了发育生物学[3]。尽管老牌医学院一般都很重视组织学与胚胎学，而且最近几十年我国组织学与胚胎学有了长足的进步，但目前很多组织学与胚胎学学科都在走下坡路，与世界发达国家的差距在不断拉大。原因之一就是，我们的学科对胚胎学尤其是分子胚胎学的重视和投入不够，而国际上胚胎学的研究恰恰在近半个世纪突飞猛进，仅2007到2012年间就三次获诺贝尔奖。

一个学科的可持续发展，有赖于人才培养和合理的梯队建设。目前我们医学教育体系与美国等发达国家相比，模式明显不同，培养质量也有较大差异。欧美发达国家从20世纪70年代开始，对医学生就有专门的胚胎学教材，从事胚胎学或发育生物学的专业人员更是从理论到实践都受到了严格的培训。而我国目前组织学与胚胎学所有教材合二为一，教学实施过程中普遍重“组织”轻“胚胎”，组胚人中真正从事胚胎学研究的极少。因此，在基因组计划和后基因组计划实现的推动下，必然要求组织学与胚胎学的全面革新。

3 组织胚胎学学科的发展方向和前景

3.1 组织胚胎学的研究要与机体整体功能相联系

人体各个系统发生发展过程中绝对不是一种基因、一类细胞或者单个器官在发生变化。人类基因组计划完成后，生命科学研究进入到“功能基因组学”研究时代，转录组学、蛋白质组学、代谢组学开始迅速发展。研究者逐渐认识到，生命实际上是一个由成千上万种基因、蛋白质和其他化学成分相互作用构成的复杂系统，生命现象是这种复杂系统的整体行为，因此对医学和生命科学的研究从关注个别基因和蛋白质发展到关注所有的基因、所有的蛋白质和组分间的相互关系，由此形成了以系统论、整体性研究为特征的一种交叉学科——系统生物学（system biology）[4]。生命科学的研究方法不再局限于微观拆分，开始注重宏观整合研究的方法。

现代医学已经发展到各学科之间既高度分化又高度综合，并相互渗透。整合医学就是将医学各领域最先进的知识理论和临床各专科最有效的实践经验分别加以有机整合，并根据社会、环境、心理的现实进行修整、调整，使之成为更加适合人体健康和疾病治疗的新的医学体系[5]。当下基础医学学科发展的前沿正以分子生物学、生物医学组学、系统生物学等共同科学领域为纽带，基础医学各学科方向界线进一步模糊并相互交融，从而深化对疾病机理的认识。基因组学和蛋白质组学等各种“组学”、生物信息学和系统生物学方法与理论的涌现，使从细胞到机体各个层次整体地、综合地研究疾病机理成为可能。现在，随着新技术的应用，如免疫组织化学、PCR、流式细胞术、组织芯片、基因芯片、DNA测序及其它分析，组胚工作者不仅能获得形态信息，而且能获得更多的生化和分子变化信息。组织胚胎学的发展要更强调与分子生物学、发育生物学和表观遗传学等学科的交叉和结合，我们应该走出肉眼和显微镜的界限，更多地使用分子生物学手段，包括显微解剖技术、生物芯片技术，以至质谱、核磁共振、X-光衍射等技术加快组织胚胎学的发展[6]。组织胚胎学研究首先要进行从基因到细胞、器官、组织及个体的各个层次的整合；此外，要有研究思路和方法的整合，即把采用多种手段研究个别基因、蛋白质的垂直型研究与用单一组学手段同时研究多种基因或蛋白质的水平性研究整合起来，形成三维立体研究。

3.2 组织学与胚胎学的研究要紧密围绕人类需求

近年来，我国的医学基础研究取得了重要成就，但真正能够应用于临床、能解决临床问题的成果并不多。因此，要在医学研究中大力提倡“转化医学”，即从“实验室走向临床”的研究。转化医学是建立在基因组遗传学、组学芯片等系统生物学与技术基础上的现代医学分支。转化医学模式主要包括2个过程，一方面，将基础医学取得的成就应用于临床疾病的诊断、治疗和预防中；另一方面，针对来自临床医师的观点和假设，设计基础研究实验并加以检测和验证。值得注意的是，新世纪以来由于科学技术的迅猛发展和健康需求的急剧增加，基础研究成果转化为临床诊治手段的过程将大大缩短，转化医学实践由此迅速兴起，在此背景下基础医学正更多地以疾病为导向，更为直接地以临床产生的科学问题为研究对象。基础医学与疾病防治实践联系更为密切并直接相关，成为转化医学最重要的创新源头，其内部以解决特定疾病为导向来设置学科方向的趋势日渐明显。

基因组计划的完成和蛋白质组学研究的飞速发展，使我们对一些疾病的理解更加深入，但仍有许多关键问题尚未解决。这就提示我们，组织学与胚胎学的研究要更多地与临床学科的研究对象相融合。例如，男性不育是一个世界性的医学和社会问题，亦是危害人类生殖健康的重要疾病之一。人类蛋白质组学研究表明，睾丸表达的蛋白多达500多种。在浩如烟海的分子群中，我们应该遵循循证医学的思路，结合本学科的实际展开研究，找到调控睾丸发育和精子发生的关键因素，并揭示其作用机理，为解决临床问题提供支撑。

古往今来，人类一直在寻找能治愈各种疾病、抗衰老甚至长生不老的方法。干细胞生物学与再生医学、分子医学与靶向治疗和个体化医疗等基础-临床融合领域的不断兴起，必将开辟干细胞移植治疗的新纪元。例如，山中伸弥的研究表明，利用从成年人体内获得的普通皮肤细胞可以重返干细胞状态，来进行移植和诱导分化，这样就免除了使用人体胚胎提取干细胞的伦理道德制约。但临床上仍然存在的问题是，移植到体内的干细胞总有那么一批干细胞不如我们所愿变成人们需要的细胞，反而成为肿瘤细胞。这就引发我们思考，确保iPS细胞的安全性必将是今后需要研究的重要问题。

21世纪是生命科学大发展的年代，人类期望全面认识自身的遗传、生长、发育、衰老以及性状和行为的机制。组织胚胎学的发展将面临更广阔的领域、更深层的思考及更大的机遇，也将面临更大的挑战。我们必须将传统的形态学方法和现代分子生物学、细胞生物学新方法结合起来，从组织、细胞、分子等多层次，生理病理等多角度深入探讨问题，使组织胚胎学这棵“老树”焕发出勃勃生机。

[1] 成令忠，钟翠平，蔡文琴主编. 现代组织学. 上海：上海科学技术文献出版社，2003.

[2] 李云庆，顾晓松主编. 中国解剖学会90年历程. 西安：第四军医大学出版社，2010.

[3] 刘斌. 拓宽思路 力求创新 发展人体胚胎学. 解剖学杂志，2008，31(6)：737-738.

[4] 中国科学技术协会主编. 人体解剖与组织胚胎学学科发展报告. 北京：中国科学技术出版社，2014.

[5] 樊代明. 整合医学初探. 医学争鸣，2011, 40（1）：4-5

[6] 李臻. 教育国际化关于组织胚胎学的几点思考. 军队医学教育, 2011, 94（3）：47-48.

Considerations on disciplinary development of Histology and Embryology

Li Zhen*, Zhang Yuanqiang
（Department of Histology and Embryology, The Fourth Military Medical University, Xi’an 710032, China）

This paper states the necessity of developing Histology and Embryology based on the status of this subject in medicine and its history in China and developed countries. The main problems in the development of Histology and Embryology in our country are that the methods and contents of research update relatively slowly and that the settings of the discipline are not well coordinated with its development. While maintaining its characteristics, the development of this discipline should be centered on human needs, and attention should be called to the overall function of organisms.

Histology and Embrology; disciplinary development; problem and strategy

R329.1

A

10.16705/ j. cnki. 1004-1850.2017.02.001

2017-01-23

2017-03-31

李臻，女（1974年），汉族，副教授

*通讯作者(To whom correspondence should be addressed)：lizhenhe@fmmu.edu.cn