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        許太林:力助痛弱濟(jì)康寧

        2022-01-22 09:15:44倪海波
        科學(xué)中國人 2021年32期
        關(guān)鍵詞:痕量標(biāo)志物檢測

        關(guān) 弋 倪海波

        癌癥是人類健康的最大殺手之一。雖然人類尚未找到根除癌變因子的藥物,但對于癌癥治療來說,檢測出疾病的時機(jī)是關(guān)鍵。也就是說,及早地發(fā)現(xiàn)并及時給予靶向治療是完全有可能攻克癌癥的,因此國際抗癌聯(lián)盟(UICC)提出“癌癥是可以預(yù)防的”。并且,精確診斷技術(shù)在極大提升醫(yī)療效率的同時,還能夠降低不合理醫(yī)療造成的高昂費用,具有廣泛的社會效益。

        2018年1月,Science雜志發(fā)表《“液體活檢”用于癌癥的早期發(fā)現(xiàn)》(“Liquid Biopsy” for Cancer Promises Early Detection)一文,稱液體活檢技術(shù)將在極大程度上助力癌癥的早期精準(zhǔn)診斷。液體活檢主要是通過篩選癌癥標(biāo)志物來完成精確診斷。相關(guān)的標(biāo)志物主要包括:循環(huán)腫瘤細(xì)胞(CTC,是原發(fā)部位脫落、游離到血液中的腫瘤細(xì)胞),循環(huán)腫瘤DNA片段(ctDNA,腫瘤細(xì)胞破裂釋放到血液中的游離DNA),微小核糖核酸(microRNAs,是廣泛分布在很多生物體的基因組中的一類高度保守的非編碼蛋白的基因,通常為19~25堿基的小分子RNA),外泌體(Exosome,是細(xì)胞間溝通的載體,包含的內(nèi)容有蛋白質(zhì)、DNA)等。這些痕量標(biāo)志物會游離在血液中,含量極其稀少。雖然現(xiàn)代分析儀器的靈敏度、自動化程度已經(jīng)得到顯著提高,但在痕量生物標(biāo)志物的分析過程中,復(fù)雜樣品中痕量目標(biāo)標(biāo)志物的富集識別仍亟待解決。

        深圳大學(xué)醫(yī)學(xué)部特聘研究員、副教授許太林從事智能可穿戴生物傳感器、微液滴傳感檢測及超痕量標(biāo)志物的聚集分析檢測研究多年,帶領(lǐng)團(tuán)隊致力于攻克上述難題。冥冥中,他總是被一種責(zé)任感驅(qū)使,他清楚地知道,檢測技術(shù)中每一個數(shù)量級的提升,都意味著對人民健康事業(yè)的一份巨大助益。

        許太林

        知遇,百家爭鳴

        2008年對于中國來說是里程碑式的年份,億萬中華兒女同時經(jīng)歷了汶川的災(zāi)難及奧運的璀璨。這段記憶之于親歷者則更為深刻,經(jīng)過一場天災(zāi)的擄掠,“劫后重生”的許太林最終以優(yōu)異的成績從四川綿陽延考區(qū)順利踏入了北京科技大學(xué)。起初,他與眾多學(xué)子別無二致,走過人生十字路口后涌入腦海的第一種情緒便是迷茫。雖然填報了專業(yè)方向,但是對于自己以后具體要做哪方面的研究,以及自己的職業(yè)生涯會否走進(jìn)科學(xué)研究都還是未知數(shù)。慶幸的是,高考成績名列前茅的許太林被北京科技大學(xué)“最好的理科專業(yè)”——理科實驗班順利錄取。勤勉努力的習(xí)慣驅(qū)動著許太林在課余時間積極參加了眾多科學(xué)界前輩來校舉辦的講座活動,他的想法是:既然目標(biāo)未定,不斷為自己賦能總不會出錯。于是,在大學(xué)二年級,許太林便遇到了為他開啟科研生涯的導(dǎo)師——張學(xué)記教授。

        彼時正值旅居美國十年,歷任美國世界精密儀器公司研究員、化學(xué)部部長、副總、首席科學(xué)家、高級副總裁的張學(xué)記教授回國參與建設(shè),組建自己研發(fā)團(tuán)隊的開局之年。張教授近兩個小時的慷慨陳詞徹底俘獲了一位科技學(xué)子的赤誠之心——許太林暗下決心一定要站在“巨人”的身旁。于是,從大學(xué)二年級起,他在學(xué)業(yè)上下了狠功夫,勤學(xué)好問的他與“偶像”的互動也漸漸頻繁起來,“張學(xué)記教授幾乎每天晚上都要工作到10點才離校,偶爾我在迷茫時會去找他傾訴,他都會耐心地開導(dǎo)我”。

        2012年,許太林終于“追星成功”,如愿成為由張學(xué)記直接指導(dǎo)的博士研究生。爾后的5年間,張學(xué)記教授陸續(xù)當(dāng)選俄羅斯工程院外籍院士、美國醫(yī)學(xué)與生物工程院院士及英國皇家化學(xué)學(xué)會會士,導(dǎo)師“百尺竿頭更進(jìn)一步”的拼搏精神無疑為許太林書寫了最為標(biāo)準(zhǔn)的人生范本。定下了更高遠(yuǎn)目標(biāo)的許太林隨后向?qū)煴硎玖俗约合胍巴?dāng)時科技更為發(fā)達(dá)的國家領(lǐng)略前沿科技、拓展研究視野的意愿。張學(xué)記教授立刻表示大力支持,甚至為他引薦了自己的導(dǎo)師Joseph Wang。就這樣,許太林在2013年拿到國家留學(xué)基金委的留學(xué)獎學(xué)金后,赴美開始了交流學(xué)習(xí)的進(jìn)程,也順利從張教授的“弟子”榮升為“師弟”。

        然而,異國他鄉(xiāng)的拼搏路困難重重,到達(dá)美國后,許太林并沒有第一時間準(zhǔn)確定位自己的科研方向及課題,他被分配到了別人的小組,“被迫”開啟了一個從未接觸過的領(lǐng)域——納米馬達(dá)。設(shè)備、理論、語言,一切都陌生;迷茫、無助、孤獨,只能坐“冷板凳”。但很快許太林便意識到,歸零雖然艱難,卻也代表著原點,代表著萬種可能。于是,在接下來的3個月內(nèi),他埋首于領(lǐng)域內(nèi)的學(xué)術(shù)文獻(xiàn),硬是生生將1000篇論文梳理濃縮成了一份思維導(dǎo)圖,在學(xué)術(shù)邏輯的“迷宮”中,許太林第一次完全看清了前路。伴隨著數(shù)個日夜的思索,許太林向?qū)烰oseph Wang交出了一份超常發(fā)揮的答卷,在化學(xué)領(lǐng)域頂級期刊《美國化學(xué)學(xué)會志》(JACS)上連續(xù)發(fā)表兩篇論文。在被導(dǎo)師、團(tuán)隊刮目相看的同時,他也組建起了自己的首個科研團(tuán)隊?!拔矣X得在美國最大的收獲就是獲得了獨立科研的能力,以及如何打破自身的桎梏,從零開始,奮力拼搏去熟知一個全新的領(lǐng)域。”2015年,學(xué)成歸來的許太林被送往中國科學(xué)研究院理化所仿生實驗室進(jìn)行交流學(xué)習(xí),許太林也沒有想到自己的“經(jīng)驗”可以如此迅速地再次得到實踐,是的,他又一次面對著一個全新的領(lǐng)域——仿生學(xué)。再次“重啟”,許太林除奮進(jìn)外,別無他念。這一次,他不再迷茫,很快便以出色的表現(xiàn)完成了對又一新領(lǐng)域知識的汲取。

        恩師的知遇最終造就了一顆科學(xué)界冉冉升起的“未來新星”。2017年,“集百家眾長”的許太林以副研究員的身份加入北京科技大學(xué),正式開啟了生物傳感檢測領(lǐng)域的攻關(guān)之路。兜兜轉(zhuǎn)轉(zhuǎn),他仍然選擇了留在張學(xué)記教授身邊,與恩師一起為我國人民的健康管理、慢性疾病的發(fā)掘與管理,以及針對病毒感染的有效排查手段發(fā)展添磚加瓦。

        鋒芒,碩果累累

        依托于國內(nèi)高水平的科研團(tuán)隊,許太林在加入北京科技大學(xué)后的2年間順利完成了自己的首個國家自然科學(xué)基金項目“痕量生物標(biāo)志物的超聲驅(qū)動富集與聚集檢測”。該項目旨在提升痕量標(biāo)志物的精準(zhǔn)分析檢測,采用理論分析和實驗相結(jié)合的研究方法,再結(jié)合微流體技術(shù)和微納加工技術(shù),研究超聲驅(qū)動納米顆粒運動富集痕量標(biāo)志物的方法,實現(xiàn)痕量標(biāo)志物的富集檢測,并探索微芯片式的一體化智能高效的富集聚集設(shè)備。

        該項目取得的成果十分顯著。據(jù)學(xué)術(shù)報告顯示,顆粒驅(qū)動式生物傳感器最突出的優(yōu)勢在于其具有運動性能,可以在運動中對目標(biāo)分子進(jìn)行特異性的識別、捕獲、運輸和分離,最終實現(xiàn)生物分子的半定量及定量檢測。顆粒的驅(qū)動性運動能提高顆粒特異性修飾后的表面與被測物的結(jié)合效率,有利于提高檢測靈敏度和降低檢測時間。此外,顆??稍诔曄戮奂雍哿磕繕?biāo)物向超聲節(jié)點聚集,從而達(dá)到濃縮富集的作用。該項研究成果為痕量疾病標(biāo)志物的快速、高選擇性、高靈敏性分析提供了重要手段,對于提升我國全民醫(yī)療水平有著重要意義。

        憑借這一理論,許太林及其團(tuán)隊在2020年順利申請了兩項國家專利,分別為“一種可實現(xiàn)多模態(tài)輸出的自由組裝拼接式微液滴檢測芯片”和“高通量微液滴平臺及其制備方法和高通量檢測裝置”。

        然而就在同年7月,許太林忽然從北京科技大學(xué)離職,以副教授、特聘研究員的身份加入了深圳大學(xué)醫(yī)學(xué)部。這一切都源于他開始思考起了學(xué)術(shù)成果的現(xiàn)實意義,從而對科學(xué)研究有了更深層次的理解。“深圳大學(xué)是一所朝氣蓬勃的學(xué)校,近5年內(nèi)進(jìn)步飛速。我作為一名青年科研工作者,有義務(wù)為這樣一個年輕多元的科研環(huán)境奠定好‘地基’;更重要的是,我和老師都認(rèn)為只有真正去接觸現(xiàn)實中的病例才能切實了解到大家的需求,從而更好地以學(xué)術(shù)為人民服務(wù)。而深圳大學(xué)下屬有3所醫(yī)院,剛好可以為我們的研究提供更為豐富的樣本。出于多方考慮,我就跟隨老師一起,來到了充滿希望的深圳?!痹S太林以其勢如破竹的成果產(chǎn)出向大家證明了他所言非虛。短短一年內(nèi),他便相繼主持了2個市級項目,這些項目均為實現(xiàn)傳感檢測的智能化提供了極大的助益。與此同時,許太林越來越注重學(xué)術(shù)成果的實踐應(yīng)用。他發(fā)現(xiàn),科學(xué)“從生活中來”,最終也理應(yīng)“回到現(xiàn)實中去”。在疾病面前,每個人都是弱勢群體,只有將醫(yī)療儀器的監(jiān)測水平不斷提升,才能夠盡早發(fā)現(xiàn)并加以干預(yù),為身處病痛中的人帶去更大的希冀。

        2021年的世界仍處在新冠病毒的危機(jī)之中,更有德爾塔毒株“見縫插針”,似要再度將剛有喘息之機(jī)的地球拖回曠日持久的災(zāi)難當(dāng)中。眼見病毒在我國南部地區(qū)日益猖狂,面對此種態(tài)勢,許太林所在團(tuán)隊深感作為科研工作者的責(zé)任與義務(wù)所在,于是研發(fā)團(tuán)隊經(jīng)過數(shù)次“頭腦風(fēng)暴”及多日耕耘,最終結(jié)合一線樣本和實踐經(jīng)驗推出了一款“便攜式溫度傳感器”,只要將該儀器的小貼片貼到人體皮膚上就可以持續(xù)監(jiān)測病人的體溫,并通過無線傳輸?shù)姆绞綄?shù)據(jù)收集到中控平臺。這樣一來,就不再需要護(hù)士們連夜、定時去為多個病人測量體溫,從而大大降低了醫(yī)護(hù)人員的工作強(qiáng)度,同時有效地抑制了病毒的再次傳播以及交叉感染。儀器一經(jīng)推出立刻引起火爆訂購,僅廣州一個城市的訂購數(shù)量就高達(dá)5萬余臺,南京、深圳等城市政府也紛紛致函引進(jìn)。跟隨國際援助的步伐,溫度傳感器更是走出了國門,為更多的同胞帶去了福祉,小小的儀器承載了巨大的社會價值。

        “目前看來,傳感器領(lǐng)域的發(fā)展前景一片光明。”許太林感嘆道。2021年2月5日,全國衛(wèi)生與健康大會順利召開,習(xí)近平總書記在大會上指出“沒有全民健康就沒有全面小康”,正式將人民的健康事業(yè)置于優(yōu)先發(fā)展的地位之上;同時指出尤其要解決好婦女、兒童、老年人、殘疾人等重點關(guān)愛人群的健康問題。那么,如何監(jiān)控日常的健康問題就是關(guān)鍵。因此,推進(jìn)傳感器的微型化、集成化、網(wǎng)絡(luò)化,以及醫(yī)療設(shè)備的數(shù)字化、智能化發(fā)展迫在眉睫,許太林坦言會將其視作未來幾年的努力目標(biāo),并將促進(jìn)健康產(chǎn)業(yè)升級作為長久的信仰來守護(hù)并向著理想中的方向持續(xù)前行。

        育人,自強(qiáng)不息

        “許老師是一名好老師?!边@是從許太林團(tuán)隊20余人口中最常聽到的一句評價。

        BEST team——深圳大學(xué)張學(xué)記團(tuán)隊合影

        由于自身有著“歸零重建”的經(jīng)歷,許太林更注重培養(yǎng)學(xué)生“自強(qiáng)不息”的科研精神。不同于傳統(tǒng)的“傳授模式”,他對于學(xué)生的管理側(cè)重于“放手”。在學(xué)生剛進(jìn)入科研團(tuán)隊時,許太林并不會讓其埋頭鉆研枯燥的前人數(shù)據(jù),而是以實際動手探究來代替。通常他會為學(xué)生規(guī)劃1~2個月的時間,讓他們進(jìn)行獨立提案,自己只從旁協(xié)助,最后學(xué)生需以幻燈片的方式向許太林進(jìn)行方案展示,并接受一系列的“靈魂拷問”,問題大致包括:該研究方向在國際領(lǐng)域內(nèi)的進(jìn)展如何?已有哪些學(xué)術(shù)文章發(fā)表?此方案的工作目的是什么?實驗所需儀器有哪些?哪些儀器是團(tuán)隊內(nèi)部可提供的,哪些非現(xiàn)有?團(tuán)隊內(nèi)缺少的儀器,在哪個單位可能找到?實驗材料的購置方案是什么,成本如何?“一般來講,學(xué)生如果能夠就這些問題對答如流,那么可以說他對整個研究方向已經(jīng)胸有成竹了,并且已經(jīng)初步具備了獨立進(jìn)行實驗的能力。我希望我?guī)С鰜淼拿總€學(xué)生都能從思想層面具備‘一人便為一支隊伍’的獨立精神?!?/p>

        在研究項目的實際展開過程中,許太林不限制作息時間、不限制時間分配,更不限制方法采用,唯一需要定期向他匯報的只有項目的階段目標(biāo)以及實際的完成進(jìn)度,更多時候,他則充當(dāng)著“后勤”一角——保障好學(xué)生福利,在實驗所需材料和設(shè)施的問題上為他們提供最大限度的支持。這種“以結(jié)果為導(dǎo)向,擁有相對自由空間”的管理模式逐漸吸引了一大批個性化的年輕科學(xué)人?!艾F(xiàn)在有意愿來我們課題組的學(xué)生越來越多了,可惜人員配置是有定數(shù)的。不過,這也時刻警醒我需要與時俱進(jìn),尋找更優(yōu)良的與‘新一代’溝通的方式?!?/p>

        自強(qiáng)不息于許太林而言,是人生經(jīng)驗的總結(jié),更是為人師表的奧義,他終將帶領(lǐng)這樣一支“不息”的團(tuán)隊,昂首邁進(jìn)我國科技發(fā)展的“自強(qiáng)”時代。

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