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《转》访中国科学院院士唐本忠:荧光点亮的肿瘤诊治领域!

首页 » 《转》访 2018-09-20 转化医学网 赞(3)
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导读
《转》访是转化医学网的品牌专访栏目,是业内专家、大佬、知名企业智慧交流碰撞的平台,也是促进行业健康发展的重要力量,《转》访致力于打造转化医学领域最知名的专家访谈栏目。“做科研活动,既要努力站上巨人的肩膀,也要勇于挑战权威、超越巨人。”说起聚集诱导发光,大家也许还是全然陌生的。但是你们知道吗?聚集诱导发光早已



《转》访是转化医学网的品牌专访栏目,是业内专家、大佬、知名企业智慧交流碰撞的平台,也是促进行业健康发展的重要力量,《转》访致力于打造转化医学领域最知名的专家访谈栏目。


做科研活动,既要努力站上巨人的肩膀,也要勇于挑战权威、超越巨人。


说起聚集诱导发光,大家也许还是全然陌生的。但是你们知道吗?聚集诱导发光早已渗入医院的每一个角落,柳叶刀下,它让一毫米大小的肿瘤再也无处遁形。转化医学网有幸采访到聚集诱导发光的发现者唐本忠教授,请他来谈一谈聚集诱导发光在肿瘤领域的应用以及科研工作该如何创新。


1.唐教授,您好。您在世界上最先提出聚集诱导发光(AIE)概念,一直致力于将实验室合成的AIE材料运用于生物、医疗等领域。您能和我们讲讲聚集诱导发光是如何被发现的吗?


2001年,学生在制备独特光电性能的高分子材料时发现:一类苯基噻咯分子具有与常规化合物完全不同的光学性质。我们随即得到了不同水含量下荧光强度的变化趋势曲线,通过观察发现随着聚集体的出现,分子开始发光,“聚集诱导发光”(AIE)由此而得名。相对于传统的“抑制”策略,“诱导”的思想绝对是另辟蹊径。AIE类材料是具有典型的“人多力量大”特性的分子,越聚集越发光。传统的“聚集导致发光猝灭”(ACQ)分子像是一群个性极强的骁勇战将,可集合在一起反而会互相掣肘,几乎无法实现1+1=2的力量累加;而AIE材料则是守序的列兵,越是靠近就越是声势浩大,越是势不可挡——“团结就是力量”。


2.AIE材料在细胞成像应用中有明显优势,荧光成像技术是如何被应用于癌症早期诊断和治疗的呢?


目前的肿瘤切片诊断技术不得不依赖于肉眼对肿瘤的性质、大小与阶段做出判断,诊断结果的精确度仍不能完全保证。同时,传统的切片活检过程也难以避免肿瘤细胞转移的风险。该如何实现无创肿瘤精准诊断?


我们的研究发现有一类AIE材料可以精准追踪四处逃窜的癌细胞,在癌细胞中聚集并发光,对正常细胞视而不见。这有可能成为未来早期诊断癌细胞的新手段。给癌症病人动手术时,犬牙交错的肿瘤边缘很考验医生技术,切除不净会埋下复发的隐患,切除过多又会让病人遭遇不必要的创伤。但使用AIE材料进行细胞器成像,一毫米大小的肿瘤也可以通过荧光精准呈现。我们已经与国内外同行合作在大动物身上开展了AIE用于手术荧光导航的初步实验,且取得了很好的效果。


例如,光动力疗法(PDT)是用光敏药物和激光活化治疗肿瘤疾病的一种新方法。用特定波长照射肿瘤部位,能使选择性聚集在肿瘤组织的光敏药物活化,引发光化学反应破坏肿瘤。新一代光动力疗法(PDT)中的光敏药物会将能量传递给周围的氧,生成活性很强的单线态氧。单线态氧能与附近的生物大分子发生氧化反应,产生细胞毒性进而杀伤肿瘤细胞。与传统肿瘤疗法相比,PDT的优势在于能够精确进行有效的治疗,这种疗法的副作用也很小。而AIE材料可以精准追踪四处逃窜的癌细胞,在癌细胞中聚集发光,同时在特定波长的光激发下产生单线态氧,进而对癌细胞进行杀伤。


3.我们了解到,您团队的放疗增敏剂可以增强肿瘤细胞对于放疗的敏感性,聚集诱导发光在其中扮演了什么样的角色


放射治疗的疗效取决于放射敏感性,不同组织器官以及各种肿瘤组织在受到照射后出现变化的反应程度各不相同。放射敏感性与肿瘤细胞的增殖周期和病理分级有关,即增殖活跃的细胞比不增殖的细胞敏感,细胞分化程度越高放射敏感性越低,反之愈高。此外,肿瘤细胞的氧含量直接影响放射敏感性,例如早期肿瘤体积小,血运好,乏氧细胞少时疗效好,晚期肿瘤体积大,瘤内血运差,甚至中心有坏死,则放射敏感性低;生长在局部的鳞癌,较在臀部和四肢的肿瘤血运好,敏感性高;肿瘤局部合并感染,血运差,放射敏感性下降。


就像前面所提到的,我们开发出一系列AIE材料可以特异性在癌细胞富集。更值得注意的是我们的AIE材料可以在细胞内线粒体上实现富集。要知道,线粒体是细胞中制造能量的动力工厂,如果对癌细胞中的这样一个特殊的位置进行杀伤,使癌细胞处于亚健康状态,就可以极大削弱癌细胞对其他治疗方式如化疗、放疗等的抵抗力。


4.您曾经说过,“做科研活动,既要努力站上巨人的肩膀,也要勇于挑战权威、超越巨人”。你觉得目前我国的科研处于什么样的水平?


做研究需要跳出现有的思维框框。如果你观察到与既有经验不一样的现象,第一反应不应该是回避,而应该非常兴奋地去追根溯源。原创的科研就像刨一口井,越往下发现的泉眼越多。如果只是跟踪而无超越,思路早晚会枯竭。中国每年发表大量的论文,然而,庞大的数字并不等于强大的影响。我们必须力求质量而不能仅满足于数量。在诸多决定研究质量的因素中,概念创新占据决定性的地位。革命性的观念可以改变我们的思维模式,甚至改变我们的生活方式。


原创研究一开始常常会受到怀疑和不解。为鼓励原创发现,必须鼓励挑战精神和培育创新文化。我们不应该被教科书上的知识所禁锢,不必畏惧任何权威。因为科学追求的最高境界是颠覆“常识”,通过概念突破而开辟新领域、创造新知识。一些科研人员追求‘短、平、快’的热门研究,难以有时间静下心来思考重大的科学问题,从而难以真正做出具有重大意义的科研成果。青年人员要有做原创研究的自觉和胆识,全社会也要营造良好的创新文化。问


5.近二十年,我国的整体科技发展水平有了大幅度的提升,整体科研实力也得到了明显的加强。您认为我国生命科学发展目前面临的主要挑战是什么?


21世纪是生命科学的世纪。而我认为我国生命科学的发展目前主要面临以下几方面挑战:


工欲善其事,必先利其器。


生命科学的研究极大地依赖高精尖科研仪器和高质量的生化试剂。我们国家近年生命科学研究进展迅速和我们国家的经济高速发展密不可分。我们购买了大量国外设备和生物制剂,很少有研究成果是基于我们自主研发的仪器设备,而且国内的生物制剂质量良莠不齐。如果能开发性能匹敌甚至超越国外设备的仪器和试剂,必将为我国生命科学发展提供有力保障;


加强知识产权保护。


缺乏对专利的有力保护限制了中国生命科学相关技术的开发。试想一下,如果花了大量的金钱、时间和精力所搞出的成果,被人随意窃取,而偷盗者却得不到任何惩罚,那就没有人愿意去做这种创新性的工作,整个社会就会停滞不前,在生命科学领域,这点尤为重要;


重视人才培养。


作为一个更新迅速的研究领域,应该尽早让学生加入生命科学研究从而提高他们的研究兴趣和培养良好的研究习惯

编者语

在本次访谈中,唐本忠教授深入地为我们讲解了聚集诱导发光的应用及科研如何创新。虽然目前生命科学领域的研究仍旧存在诸多挑战,但我们仍旧有理由相信,更多像唐教授一样的年轻人会将巨人踩在脚下,成为新一代“巨人”。


专家介绍


唐本忠教授


唐本忠,男,高分子化学家。香港科技大学讲座教授,中国科学院院士,英国皇家化学会会士。主要从事高分子合成方法论的探索、先进功能材料的开发以及聚集诱导发光(AIE)现象的研究。发现了反常的AIE现象、解释了AIE过程的机理,并将AIE效应有效地应用到发光器件、化学检测和生物传感等技术领域。曾获裘槎高级研究成就奖、何梁何利科学与技术进步奖等。2009年当选中国科学院院士。2018年,凭借在“聚集诱导发光”领域的开创性贡献,唐本忠团队获得国家自然科学奖一等奖。


(转化医学网360zhyx.com)

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