?感受生命科學(xué)“最”新成果的震撼
張佳星
2025年03月31日08:45 來(lái)源：科技日報
速度達到光速70%的重離子轟擊，已經(jīng)治療了數千名腫瘤患者；只有米粒大小的神經(jīng)元細胞，從干細胞分化出來(lái)，已經(jīng)實(shí)現了人工培養；國產(chǎn)高載量核酸合成儀一次能合成30多克高質(zhì)量核酸，這對于以納克為單位的核酸生產(chǎn)已是“極大量級”…… 最快、最小、最高產(chǎn)，在今年中關(guān)村論壇期間推出的展覽上，除了有機器人的炫技，還有生命科學(xué)領(lǐng)域突破極限的各類(lèi)“最”新成果集中亮相。 開(kāi)拓“最終疆域”取得原創(chuàng )成果 以腦科學(xué)為例，它被認為是科學(xué)研究的“最終疆域”，是生命科學(xué)最難以攻克的領(lǐng)域之一。在中關(guān)村論壇中，腦科學(xué)領(lǐng)域的重重“禁地”正在“解除封印”。 “研究生命必須要有新的分析工具、觀(guān)測工具。如果靠購買(mǎi)尖端設備開(kāi)展研究，那么用的將是別人早就用過(guò)多年的設備，科學(xué)家也很難取得原創(chuàng )性科學(xué)成果。”在3月29日舉辦的醫學(xué)AI創(chuàng )新與發(fā)展論壇上，中國科學(xué)院院士、北京大學(xué)國家生物醫學(xué)成像科學(xué)中心主任程和平帶來(lái)了自主研發(fā)的僅有2.2克、能跟著(zhù)小鼠奔跑的雙光子顯微鏡的研究進(jìn)展和應用成果。他表示，雙光子顯微鏡能夠在動(dòng)物奔跑時(shí)實(shí)時(shí)對腦細胞進(jìn)行成像，已經(jīng)裝機上百臺，助力中國團隊在孤獨癥研究、神經(jīng)韌性研究等方面取得了開(kāi)創(chuàng )性成果。 這一腦科學(xué)研究的“利器”所展現的對于生命科學(xué)研究范式的顛覆能力，也獲得了國際同行的認可，哈佛大學(xué)、美國國立衛生研究院等權威研究機構紛紛采購該設備。 程和平介紹，技術(shù)進(jìn)階方面，未來(lái)還將發(fā)展出三光子顯微鏡、多色成像顯微鏡等設備，可探測更深的“腦海”，實(shí)現深腦成像，并通過(guò)不同的顏色標記不同的神經(jīng)元。臨床應用方面，將發(fā)展出細胞內窺鏡設備，直接在病灶部位進(jìn)行無(wú)創(chuàng )精準診斷。 研究腦，既要研究功能結構，也要研究生長(cháng)發(fā)育。“神經(jīng)元各種各樣，了解它們是如何產(chǎn)生的，對于孤獨癥等疾病非常重要。”北京腦科學(xué)與類(lèi)腦研究所研究員李沖告訴科技日報記者，人類(lèi)大腦發(fā)育具有獨特性，動(dòng)物模型有局限性，只有人類(lèi)大腦模型才能重現人類(lèi)大腦的復雜性和特殊性。 人腦是一個(gè)高度分化且復雜的組織，準確地引導干細胞分化出具有特定腦區的腦類(lèi)器官十分困難。李沖團隊構建了腦類(lèi)器官3D培養系統，在體外能夠模擬體內神經(jīng)系統生長(cháng)發(fā)育的過(guò)程，與2D培養相比，3D更貼近真實(shí)的腦發(fā)育，可對復雜、動(dòng)態(tài)的過(guò)程實(shí)現再現。 作為北京腦科學(xué)與類(lèi)腦研究所的研究成果之一，多能干細胞誘導的3D人腦類(lèi)器官培養技術(shù)在中關(guān)村論壇上展出。“它可以用于人腦功能、腦疾病機制、神經(jīng)藥物篩選等方面的探索，但也可以用于移植和治療。”李沖說(shuō)，例如，退行性病變患者的神經(jīng)元無(wú)法自己再生，由干細胞體外分化獲得神經(jīng)元的途徑就可以幫助他們補充新的健康神經(jīng)元。隨著(zhù)全球多個(gè)干細胞治療產(chǎn)品進(jìn)入臨床試驗，為相關(guān)領(lǐng)域的臨床落地帶來(lái)了希望。 醫療“重器”惠及百姓 近年來(lái)，醫療領(lǐng)域的國之重器也取得了突飛猛進(jìn)的發(fā)展。在中關(guān)村論壇上展出的醫用重離子加速器已經(jīng)用于腫瘤治療。就在今年2月，在國產(chǎn)自主研發(fā)重離子加速器加持下的碳離子治療系統在浙江省腫瘤醫院開(kāi)始運行，這是全國范圍內的第三臺開(kāi)展治療服務(wù)的系統。通過(guò)碳離子束的高速轟擊，能夠在對正常組織造成極小損傷的情況下，高效、精準地對惡性實(shí)體腫瘤實(shí)施放射治療。這項由中國科學(xué)院近代物理研究所轉化而成的“重器”填補了我國在這一領(lǐng)域的醫療設備空白，且裝置成本只有進(jìn)口的一半，大幅降低了患者的治療費用。 讓患者感受深切的，還有機器人協(xié)助下高增長(cháng)的手術(shù)獲益。“借助導航系統，手術(shù)切口從十幾厘米縮短至1厘米，醫生能精準定位，減少對患者的損傷。”中國工程院院士、中國人民解放軍總醫院教授唐佩福在醫學(xué)AI創(chuàng )新與發(fā)展論壇上表示，更重要的是它降低了醫生的學(xué)習曲線(xiàn)。例如骨盆骨折手術(shù)由于難度高，過(guò)去只有正高級醫生才能做，現在在機器人的協(xié)助下年輕人也可以精準操作。此外，通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)+，機器人手術(shù)可以實(shí)現遠程操作，患者在基層醫院也能接受手術(shù)，優(yōu)質(zhì)醫療資源得以走到老百姓家門(mén)口。
