古巴科学能否走向全球?

美国与古巴之间的紧张关系正在缓解。但研究人员仍然难以融入科学界

一名实验室技术人员在古巴卡马圭的基因工程与生物技术中心工作。

哈瓦那西郊隐藏着古巴社会中游客罕见的一面。高高的围墙和茂密的植被隔绝了精英们聚集的宏伟庄园和大使馆。在这些特权飞地之中,坐落着一片混凝土建筑群,属于西部科学园区——古巴首都的“科学极地”。在这里,一群生物技术研究机构受到保护,免受处于转型期城市的混乱和贫困的影响。

对于一个国内生产总值(GDP)仅为美国政府科研支出一半的国家来说,古巴在某些科学领域的表现令人瞩目。在相对慷慨的政府支持下,生物医学研究人员在创造低成本疫苗、开发癌症治疗方法和为婴儿筛查疾病方面取得了卓越成就。其他科学领域获得的资金较为匮乏,但古巴仍然拥有一些亮点。作为加勒比地区最大、人口最多的岛屿,它是监测飓风和传染病爆发的国际网络中的关键节点。而且由于贸易和旅游业稀少,该国拥有近乎原始的珊瑚礁和红树林,吸引了来自世界各地研究人员的关注。

古巴某些研究的生产力和质量令其他国家的人们感到惊讶。“我们对古巴科学的看法和大家一样:它还停留在《我爱露西》的时代,”凯尔文·李说,他提到了 20 世纪 50 年代的电视节目。《我爱露西》是 20 世纪 50 年代的电视节目。李是纽约州布法罗市罗斯威尔帕克癌症研究所的免疫学家,他正在组织美国首次古巴疫苗的临床试验。


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然而,成功的故事并不能掩盖古巴科学家面临的严峻挑战。研究职位薪酬微薄,获得科学博士学位的学生人数在过去十年中没有增加。互联网接入稀缺,即使能够上网的人也发现服务如此缓慢,以至于几乎不可能发送科学论文的电子邮件。今年夏天的能源短缺迫使政府大楼每周大部分时间都关闭电力。在暂时禁止使用空调期间,哈瓦那大学的科学家们在 35 摄氏度的气温下在笔记本电脑前汗流浃背。

来源:Nature,2016 年 9 月 29 日,doi:10.1038/537600a;来源:RICYT

另一个问题比其他所有问题都更加突出:美国的贸易禁运。在过去的半个世纪里,禁运严重限制了古巴研究人员购买科学设备、赢得国际资助以及前往美国旅行的能力。

但在 2014 年 12 月,美国总统巴拉克·奥巴马宣布他打算恢复两国之间的全面关系,并开始解除旅行限制。2016 年 8 月 31 日,一架捷蓝航空公司飞机从佛罗里达州直飞古巴——这是两国之间五十年来首次商业定期航班。这种关系的缓和开启了一个演变的时代:它为研究人员开辟了机会,例如更容易参加国际会议,并提出了通过合作和采购获得许多未来利益的前景。然而,进展的速度比许多人希望的要慢得多,美古关系的未来仍然不明朗。完全解除禁运的决定需要敌对国会的行动,并且掌握在下任美国总统手中。

与此同时,古巴研究人员仍然面临着与其他发展中国家同行相同的许多问题:年轻科学家的外流、难以找到合作者以及无力购买日益专业化的科学设备。古巴科学院执行主任塞尔吉奥·豪尔赫·帕斯特拉纳说,这使古巴比本应达到的水平落后了多年。“变革正在到来,但变化太慢了。”

老派作风

在哈瓦那老城中心,科学院是一个凉爽的大理石避暑胜地,远离潮湿。它正在进行改造:图书馆员整理着其百年历史的会议记录书籍,帕斯特拉纳说他计划安装太阳能电池板。在外面,人们沿着堆满建筑碎片的街道蹒跚而行,而商店则兜售切·格瓦拉 T 恤、廉价雪茄和批量生产的汽车画作。

就像周围色彩鲜艳、带有铁栏杆的建筑物一样,科学院是一座宏伟的机构,是欧洲以外建立的第一座同类机构。在其 155 年的历史中,它接待过阿尔伯特·爱因斯坦和古巴最著名的科学家之一,流行病学家卡洛斯·芬莱,他在 19 世纪后期发现了蚊子传播黄热病。在革命之前,古巴科学院与美国国家科学院及其欧洲同行保持着密切联系。即使在禁运限制下,该组织也与美国科学家的机构建立了联系,例如美国自然历史博物馆和美国科学促进会 (AAAS)。

帕斯特拉纳说,当菲德尔·卡斯特罗掌权时,科学很幸运(参见“古巴科学如何发展”)。他说,古巴本可能最终出现“一位对科学非常糟糕的领导人”。相反,卡斯特罗的首批行动之一是制定和实施全民扫盲要求,他优先考虑知识建设和发现。“我们国家的未来必然是科学家的未来,”卡斯特罗在 1960 年的一次演讲中说。这句现在著名的引言以西班牙语刻在科学院演讲厅的墙上。

共产主义政府也将健康放在首位。卡斯特罗不愿意在其他国家经历生物技术革命时被抛在后面,尤其是在美国禁运将古巴人民与现代疗法隔绝开来变得明显之后。1986 年,古巴在哈瓦那科学园区开设了基因工程与生物技术中心 (CIGB)。CIGB 现在雇用了 1,600 人,并在国际上商业化了 21 种产品,包括癌症免疫疗法、乙型肝炎疫苗、杀虫剂和黄斑变性疗法。

“我认为,如果根据 GDP 和国家规模进行调整,他们所取得的成就值得骄傲,”加州大学欧文分校的遗传学家、美国国家科学院前外务卿迈克尔·克莱格说。对公共卫生的投资已获得回报,因为古巴在近几十年中取得了令人瞩目的进步。现在古巴人的平均寿命比美国人长,婴儿死亡率与欧盟和美国相当。

1991 年苏联解体后,卡斯特罗对科学的奉献精神受到了考验,苏联曾大力补贴其共产主义盟友。在接下来的十年中,一些部门的科学家在“经济萧条特殊时期”遭受了苦难。

然而,生物技术在政府的持续支持下继续蓬勃发展。1994 年,古巴在哈瓦那开设了分子免疫学中心 (CIM),以开发疫苗和其他生物制剂,如癌症免疫疗法。“在国家预算严重紧缩的情况下,科学资金受到了尊重,”帕斯特拉纳说。

与许多拉丁美洲同行不同,古巴拥有数十年的稳定政府,这使得该国能够执行长期计划。该国与外国援助的隔离以其他低收入国家无法企及的方式刺激了创新。一个经常听到的动词是resolver — 解决问题,通常靠自己。“大多数古巴科学家现在都不知道禁运前的古巴,而且无法获得任何设备的事实是如此熟悉,”哈瓦那大学的计算化学家路易斯·蒙特罗·卡布雷拉说。有一种反常的自豪感:他说,那些一生都在克服障碍的人,才是最优秀的科学家。

而且他们不得不靠相对较少的资源勉强维持生计。在过去的 6 年中,古巴每年将其 GDP 的 0.3% 到 0.6% 用于研发——这是拉丁美洲最高的比率之一,但远低于巴西 (1.2%) 和美国 (2.7%)。政府尚未兑现一再承诺,建立一个类似于美国国家科学基金会的竞争性赠款资助机构。

可用的资金可能受到严格的预算限制。哈瓦那血液学和免疫学研究所的干细胞生物学家波菲里奥·埃尔南德斯·拉米雷斯可以随时接触到患者和国家支付工资的临床医生,他们可以担任研究人员。然而,他说他没有赠款资金在收取数千美元费用的开放获取期刊上发表论文,因此他主要在国内小型期刊上发表论文。这可能会使外部研究人员难以评估或复制他的工作,并形成合作——这是古巴科学家的一个普遍问题。

严格的控制

与生物医学领域的同行一样,哈瓦那大学的物理学家也将他们的研究与古巴的国家利益联系起来——即能源和生物技术。一些人与总部位于哈瓦那的国有生物技术机构 BioCubaFarma 合作,开发新药和生物制剂的计算模型。奥斯瓦尔多·德梅洛·佩雷拉建造了自己的熔炉,用于将硫化镉颗粒生长成可用作太阳能电池半导体的纳米线。他展示了管子和电线的缠结图像——这些图像是由法国的合作者制作的,他们可以使用更强大的显微镜。

德梅洛·佩雷拉承认,这项研究仍然是基础性的,但他表示,其中一些颗粒显示出潜力。创造更便宜的太阳能电池的长期目标将对古巴有利,古巴依赖其政治不稳定的拉丁美洲贸易伙伴提供化石燃料。

哈瓦那大学物理学家亚历杭德罗·拉赫-卡斯特利亚诺斯表示,专注于国家优先事项对研究人员来说是有道理的。“加入那些已经取得一些成功的行业是合理的。”总体资金匮乏使得想要从事其他研究方向的年轻科学家难以发展。“你必须生存,否则就必须移民,”他说。

政府强制执行如此狭隘的追求。例如,研究生不仅必须向其系里答辩他们的论文,还必须向国家法庭答辩,以确保该项目将为古巴服务——例如,学生可能不会被允许撰写关于冰山的论文。为了最大限度地提高科学产出,法庭还确保该国没有两个学生从事同一主题的研究。

政府对科学的严格控制实际上为生物技术领域提供了一些自由,在生物技术领域,公司由国家运营,研究人员不必担心盈利能力。“我们可以专注于问题,而不是专注于市场,”CIGB 总干事欧洛吉奥·皮门特尔·巴斯克斯说。这些问题可能包括古巴常见的特定遗传疾病,或与衰老相关的问题——一个日益受到关注的问题,因为 18% 的人口年龄超过 60 岁。例如,神经科学中心 CNEURO 正在开发认知和生物标志物测试,这将有助于更早地筛查阿尔茨海默病。

古巴研究人员表示,自上而下的方法可以实现更高效的流程。在 CIGB,郊区校园的结构反映了研发过程,基础研究在顶层进行,研究和工程在楼下扩大运营规模,生产在附近的建筑物中进行。那里的研究过程相对便宜:岛上劳动力廉价,古巴科学家习惯于日常生活中的节俭,他们会仔细选择实验并回收诸如移液器吸头之类的物品,而富裕的实验室会丢弃这些物品。

古巴研究人员为他们的创新方法感到自豪。例如,1970 年,CNEURO 的科学家们决定他们想要一个灵长类动物研究实验室,但没有钱购买动物。因此,主任米切尔·巴尔德斯-索萨说,他加入了水泥蒸汽船的船员,担任船上的医生,以便免费搭船前往圣基茨,在那里他接回了 25 只非洲绿猴——在岛上,它们被视为农业害虫。当船只停靠在圣地亚哥附近时,一只猴子逃脱了,巴尔德斯-索萨跳入海中将其救起。现在,CNEURO 拥有一个由 50 只猴子组成的种群,供其科学家用于认知研究。

巴尔德斯-索萨与他的双胞胎兄弟佩德罗共同管理该中心,佩德罗担任副主任。在 CNEURO,他们已将廉价转化基础研究作为优先事项。佩德罗正在研究从定量脑电图 (qEEG) 中获取脑图谱的方法——qEEG 是一种非侵入性的大脑活动测量方法,比磁共振成像 (MRI) 和许多其他扫描技术便宜得多。该中心还为儿童开发了一种助听器,价格仅为 2 美元,仅为美国或欧洲成本的一小部分。医生将儿童耳朵的扫描图发送给 CNEURO,技术人员在那里使用 3D 打印机为植入物创建结构。该设备可以随着儿童耳朵的生长而廉价地重新打印。

一个经受考验的国家

古巴是医疗检测的热情使用者,尤其是新生儿的医疗检测。2015 年,世界卫生组织宣布古巴是世界上第一个消除母婴传播 HIV 的国家——这一成就的取得是通过对 HIV 阳性母亲进行强化筛查和药物治疗。

免疫分析中心 (CIE) 生产该国使用的大部分医疗设备,其中一些设备也用于研究。CIE 的科学政策主管米格尔·安赫尔·加西亚说,该中心每年总共生产 5700 万次检测,用于检测 19 种不同的疾病,包括 HIV 和恰加斯病。该机构通过内部完成所有工作来节省资金。在楼上,在旧通风橱中工作的研究人员正在开发更好的荧光标记,用于检测恰加斯病的检测。隔壁,一家机械车间正在磨削用于分光光度计的金属板,分光光度计将读取检测结果并吐出结果。“情况迫使我们整合所有这些技术,”加西亚说。该系统还降低了价格:一个仅售 0.40 美元的血糖监测系统在美国的售价可能高出 100 倍。

尽管古巴人可以免费获得医疗保健,但免疫分析中心和 BioCubaFarma 的其他分支机构已能够通过出口获利。根据古巴政府的数据,2008 年至 2013 年间,国际生物技术销售为该国带来了 25 亿美元的净收入——该机构预计到 2018 年这一数字将翻一番。

古巴科学家将他们难以打入全球科学界的大部分原因归咎于美国的经济制裁。当外国人提到禁运时,他们会迅速纠正。“你们说禁运,我们说封锁,”古巴公共卫生部科学技术主任伊莱亚娜·莫拉莱斯说。“您可能会说这只是文字游戏,但它影响重大。”在她看来,古巴正处于一场使人衰弱的围困之中。

制裁在法律上很复杂,其中包括一项禁令,即如果超过 10% 的组件是在美国制造的,则在没有适当许可证的情况下向古巴销售产品——2015 年,这一比例提高到 25%。但是,这些规则非常复杂,以至于许多拥有美国分支机构的公司倾向于采取安全措施,不向古巴销售产品。

禁运给研究人员带来了持续的问题,他们抱怨获得试剂需要多长时间。例如,从欧洲获得一种酶可能需要数周时间。而且有些产品根本无法获得。BioCubaFarma 的研究人员想要购买一系列经过基因工程改造以缺乏三种与阿尔茨海默病相关的基因的小鼠,但这些动物仅由一家美国公司出售。

国际公司有理由担心禁运。2009 年,美国对飞利浦电子公司的国内分公司处以 13 万美元的罚款,原因是该公司向古巴出售医疗设备,其中包括 CNEURO 一半的 MRI 机器。这导致该公司停止在古巴维修其机器,这意味着该中心无法使用这些扫描仪。这个问题没有影响 CNEURO 的其他机器,这些机器来自总部位于德国慕尼黑的西门子公司。美国政府表示,情况此后已得到解决。

大缓和

随着美国和古巴之间关系的改善,有迹象表明,科学家的某些问题正在变得更容易解决。今年晚些时候,美国的研究人员计划在该国开始首次古巴疗法的临床试验:一种名为 CimaVax 的癌症疫苗,CIM 已经开发了二十年。与该项目合作的纽约免疫学家李说,他最初感到惊讶的是,CIM 竟然拥有一种肺癌疫苗,尤其是这种疫苗似乎如此有效——一项 400 人的研究表明,该疫苗可以将肺癌患者的生存期延长一年 ( PC Rodriguez et al. Clin. Cancer Res. 22, 3782–3790; 2016)。

CimaVax 已在四个拉丁美洲国家获得批准,并且在其他几个国家正在等待批准,因此李希望美国政府的批准程序能够快速推进。到目前为止,这一过程一直很艰巨。“我们正在未知的海域航行,”他说。但他对美国政府对与古巴合作的想法持如此开放的态度感到惊讶。

一些科学领域已经这样做了很长时间。自 20 世纪 50 年代以来,美国和古巴政府机构一直在飓风预报方面进行合作。卡马圭气象中心的 атмосферный 科学家胡安·卡洛斯·安图尼亚-马雷罗说,由于该岛面临巨大的风险,政府为天气雷达系统提供了强有力的支持。安图尼亚-马雷罗与西班牙巴利亚多利德大学合作,该大学为他的团队提供设备来测量大气气溶胶。2014 年,美国研究人员得以捐赠并在卡马圭安装了一个全球定位系统仪器,作为名为 CoCoNet 的加勒比海地震监测网络的一部分。除了大地测量信息外,该设备还记录气象数据,如水蒸气。“我们团队的研究理念是从仪器中获取尽可能多的信息,”安图尼亚-马雷罗说。

国际研究人员正蜂拥而至古巴,研究其珊瑚礁和红树林,赶在美国游客大批涌入之前。这些生态系统是世界上保存最完好的生态系统之一,总部位于佛罗里达州珊瑚阁的大自然保护协会加勒比项目执行主任路易斯·索洛萨诺说,古巴政府一直积极主动地创建保护区。但游客的涌入可能会威胁沿海地区。

访问该岛研究这些生态系统的外国研究人员发现,许多古巴科学家很乐意展示他们长期以来一直在研究的区域。艾丽尼·冈萨雷斯·阿方索是期待更多国际联系的人之一,她是在哈瓦那大学鸟类学实验室工作的研究生。在暑假前的最后一天课上,她是她所在大楼里为数不多的几个人之一,正在完成一些工作。

在实验室工作了九年后,她正准备在今年晚些时候离开前往美国参加交流项目。但冈萨雷斯·阿方索计划返回古巴完成她的学位。一旦她毕业,她将成为该国仅有的七位鸟类学博士之一。“我想在这里做出贡献,”她说。“这是古巴与鸟类相关的最好的工作。”

冈萨雷斯·阿方索是少数派——蒙特罗·卡布雷拉说,似乎每年都有越来越多的学生离开。根据伊比利亚美洲和美洲科学技术指标网络 (RICYT) 的数据,过去十年中,每年授予的科学博士学位数量总体上保持平稳。蒙特罗·卡布雷拉说,仅在 2015 年,哈瓦那大学化学系约 70 名拥有博士学位的教员中,就有 22 人为了海外工作离开了该国。古巴根本不是一个有吸引力的市场。除了 BioCubaFarma 之外,政府机构的科学职位的薪酬仅为劳动者和工程师薪酬的一小部分。古巴小型私营部门中很少有职位(如果有的话)会利用科学学位。

包括 AAAS 和美国物理学会在内的几个美国科学协会最近设立了交流项目,将古巴学生带到美国进行培训。欧洲已经有许多这样的项目。美国放宽的旅行限制已经使古巴科学家更容易参加国际会议。

但是,除非古巴经济好转,否则关系缓和可能不足以将古巴科学提升到世界认可的水平,无论其科学家多么优秀。“现在古巴的年轻博士有机会改变这里的一切,”蒙特罗·卡布雷拉说。“但他们必须找到资源。”

本文经许可转载,并于 首次发表 于 2016 年 9 月 28 日。

Sara Reardon is a freelance biomedical journalist based in Bozeman, Mont. She is a former staff reporter at Nature, New Scientist and Science and has a master's degree in molecular biology.

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