他,攻堅克難,發(fā)展了“一步式”微尺度免疫分析新方法并器件化,解決了傳統(tǒng)免疫分析難以一步完成并走向?qū)嶋H應用的瓶頸問題;他,巧借斑馬魚,解鎖新藥開發(fā)的嶄新鑰匙,率先建立了“動態(tài)”斑馬魚微流控芯片藥物篩選及評價新方法,實現(xiàn)了多種藥物的整體動物水平藥效毒理評價;他,于微納尺度間揚帆探索,豐富拓展現(xiàn)有生物醫(yī)藥分析理論體系,在生物醫(yī)藥分析領域書寫精彩。【專家簡介】
楊帆,廣西醫(yī)科大學藥學院教授,博士生導師,廣西高校微納生物分析與藥物篩選重點實驗室主任,廣西特聘專家。近年來,以生物檢測方法為主要研究方向,針對廣西區(qū)域性高發(fā)腫瘤疾病,探索了若干診療新途徑。手持一根細如發(fā)絲的顯微注射針,眼睛注視著顯微鏡下的斑馬魚胚胎,這是一項斑馬魚胚胎注射實驗,目的是獲取或?qū)肱c人類疾病相關的基因信息。每天,楊帆往返于實驗室和魚房,換好白大褂,便埋頭于各種各樣的實驗中,直到夜幕覆蓋了整個城市,楊帆才結(jié)束一天的“戰(zhàn)斗”?!斑@樣的狀態(tài)持續(xù)了很多年,雖然難免疲憊,但也樂在其中?!闭勂鹱约核鶡釔鄣氖聵I(yè),楊帆打開了話匣子?!盁o論什么時候都要做好手頭的事情,只有這樣,才能抓住機遇,做出成果,我更相信天道酬勤?!?/p>
緣起:學什么不重要學好才是關鍵說起和生物醫(yī)藥的緣分,楊帆的回答有些“反套路”。他說,自己不像很多從小就立志要“當科學家”“當醫(yī)生”的人,他之所以與生物醫(yī)學結(jié)下緣分,是因為他在讀博士和做博士后期間,分別受到博士導師和博士后合作導師的生命分析化學學術交叉影響。“我本科所學的是中西醫(yī)結(jié)合,因為自己也很喜歡化學,于是考碩士的時候選擇了藥學院,結(jié)果發(fā)現(xiàn)還是很少有關于化學的內(nèi)容,所以讀博士時就又調(diào)轉(zhuǎn)方向,轉(zhuǎn)到了藥物分析學?!?/p>
▲楊帆博士課程結(jié)束后在校門口珠江邊留影楊帆認為自己是幸運的。自從走進科研領域,楊帆就一直和優(yōu)秀的導師、前輩共事,他們不畏挑戰(zhàn),孜孜以求,勇于創(chuàng)新的寶貴科研品質(zhì)潛移默化地影響著楊帆。榜樣的引領與自身的努力,讓他不斷突破自我,最終在學科之間的交叉點,探尋到了他所追求的道路?!袄@了一個大圈圈,才踏上了生物與藥物分析學科研之路,這才發(fā)現(xiàn):學什么不重要,關鍵是學好才重要?!睏罘錾哪芰σ矝]辜負他的選擇。2020年5月,他作為廣西醫(yī)科大學杰出青年人才培養(yǎng)計劃中的一員,踏進了八桂的土地。“廣西醫(yī)科大學優(yōu)秀的科研團隊,堅定了我與他們共同攻克難關的信心,我也能作為其中的一份子,在生物醫(yī)藥分析領域作出自己的貢獻?!睏罘趶V西開始了新的科研旅程。
探索:扎根生物醫(yī)學微納尺度間突破尺寸障礙廣西被認為是“世界鼻咽癌高發(fā)地區(qū)”。由于鼻咽癌的發(fā)病位置比較隱蔽,70%以上的患者在發(fā)現(xiàn)時已經(jīng)屬于局部區(qū)域晚期。尤其是在基層醫(yī)院,受到診療條件的限制,很多鼻咽癌患者都被誤診為鼻炎、中耳炎以及淋巴結(jié)發(fā)炎等疾病,錯過了最佳的治療時機。為了實現(xiàn)腫瘤早診早治,降低老百姓就醫(yī)、用藥成本,楊帆在廣西醫(yī)科大學組建了“微納生物醫(yī)藥分析”研究團隊,并作為主要負責人,面向廣西高發(fā)腫瘤疾病精準診療和豐富的藥用資源開發(fā)需求,發(fā)展新型的微納檢測技術。研究表明,腫瘤細胞,特別是循環(huán)腫瘤細胞是人體腫瘤組織脫落進入血液等循環(huán)系統(tǒng)的新型標記,可轉(zhuǎn)移并攜帶有大量腫瘤信息。然而在腫瘤早期數(shù)量非常低,并被數(shù)以億計的紅細胞和白細胞包圍,以致高效分離極為困難?!叭缤谝粭l裝有數(shù)千萬條魚的小水溝里面找到一條大小差不多,形貌差不多,僅僅只是魚身表面多長了一根魚鰭的魚,這非常重要也很困難。”楊帆感慨道。
▲楊帆教授和研究生正在進行單細胞分離檢測實驗核酸檢測是當前檢測患者是否感染新型冠狀病毒的主要方法,然而,像核酸和蛋白質(zhì)分子的檢測方法往往涉及進樣、孵育、清洗等多個步驟,難以一步完成整個分析過程。楊帆希望,圍繞循環(huán)腫瘤細胞的檢測,特別是借助微流控芯片的高效分離檢測能力,通過非創(chuàng)傷性手段,如一滴血液或唾液、尿液等,提前判斷有沒有疾病潛在的風險,從而盡早地進行介入治療。楊帆進一步解釋:“比如,在社區(qū)醫(yī)院,只用一毫升的血液就可以快速地作出初步診斷,進行大規(guī)模篩查。如果發(fā)現(xiàn)血液里已有某些標志物的濃度明顯指標偏高,就可以指導患者到大醫(yī)院進一步進行診斷,從而在病情惡化前盡早地介入治療?!?/p>為此,楊帆團隊創(chuàng)新了“一步式”微尺度免疫分析方法并器件化,解決了一步反應完成免疫分析的關鍵技術問題,并實現(xiàn)了多種重要疾病標志物的快速靈敏檢測,為重大疾病的快速篩查提供了新的契機。
突破:為治愈人類疑難雜癥巧借斑馬魚、章魚找到靈感大自然就像是一個奇妙的“合成工廠”,不斷制造出具有各種奇異功能的生物材料或生物體。研究這些生物材料的結(jié)構(gòu)和性能,能為人們在微尺度上的仿生材料設計開辟新的途徑。“科研不僅僅是簡單地站在科學家巨人們的肩膀之上,科研來源于臨床,也將服務于臨床?!睏罘J為,作為一名藥物學研究人員,不能只局限在藥學領域,更重要的是要用更寬的視角,尤其是結(jié)合醫(yī)學、生命科學、物理學、材料學和化學的知識,通過深入交叉融合找到更優(yōu)的解決方案來解決藥物學領域的問題。身材修長,全身布滿多條深藍色條紋,成群游動時猶如奔馳于非洲草原的斑馬群,這種被稱為“斑馬魚”的鯉科動物在中山大學生物研究院內(nèi)并不鮮見。它不僅顏值高,研究價值更高。因為與人類基因有著近87%的高度同源性,故有“水中小白鼠”之稱,是人類疾病研究中非常重要的模式生物。楊帆從斑馬魚中找到了解決問題的“鑰匙”。他回憶道:“當時在中山大學讀博士,實驗經(jīng)費不是很充足,要出創(chuàng)新成果非常難。有一天,我閑著無事,在中山大學校園里閑逛,不知怎的,就逛到了生命科學院的樓下,整棟樓燈火通明,在一樓看到了一群游弋的斑馬魚?!?/p>“怎么在這里還養(yǎng)著斑馬魚呢?”楊帆進一步了解得知,原來,斑馬魚這一小小的脊椎生物,與人類基因同源性竟高達87%,其信號傳導通路與人類基本近似,遺傳學特性和生理結(jié)構(gòu)也與哺乳動物高度相似。這也意味著,斑馬魚是新藥實驗的絕佳載體之一。而且,“與人們熟知的小白鼠、猴子相比,用斑馬魚做新藥實驗更具成本優(yōu)勢?!?/p>楊帆如獲至寶,在家里、實驗室里養(yǎng)起了形形色色的斑馬魚,與團隊成員們圍繞這個“新奇”的小生命,在藥物篩選實驗中進行了大量分析,為斑馬魚科學研究添畫上新的一筆——率先建立“動態(tài)”斑馬魚微流控芯片藥物篩選及評價新方法,通過斑馬魚芯片,快速大量地篩選廣西特色藥用植物里面的活性成分,從而發(fā)掘一些重要的候選藥物分子,對廣西創(chuàng)新藥物研發(fā)具有一定的指導意義。
▲楊帆教授和研究生正在討論斑馬魚藥物篩選實驗海洋世界里,章魚的吸盤不論是在海底移動的過程中,還是在捕食的過程中,都有著非常重要的作用。楊帆思索起來:能不能在體外做一些類似章魚吸盤的人工結(jié)構(gòu),能夠快速地抓到血液里的腫瘤標志物,比如說循環(huán)腫瘤細胞,提前把它們給拽出來,讓我們得以進一步做詳細的下游分析?抓住靈感,楊帆團隊參考章魚吸盤結(jié)構(gòu),構(gòu)建了一種電子摻雜的雙功能信號放大器,解決了血液循環(huán)中的癌細胞在大量血細胞存在下的檢測難題,實現(xiàn)了腫瘤單細胞檢測、標記和藥物誘導的表型動態(tài)變化監(jiān)測。楊帆認為,之所以能做出成果,一部分力量來源于想象力,想象力非常重要。天馬行空的想象力最好是建立在有實物場景的狀態(tài)下,從大自然里獲得靈感,從而有效解決真實世界的“卡脖子”問題?!笆斋@思想上的進步,也是讓我堅持做科研工作的動力之一?!睏罘χ劦健?/p>未來,楊帆還將發(fā)展一種獨特的可懸浮檢測技術用于疾病標志物、藥物和毒素的快速分離分析,加強臨床重大疾病診療的精準性。楊帆眼中的“科學家精神”是獨立自主的學術創(chuàng)新精神,同時要心懷祖國,為國貢獻;要找準社會和科學的痛點難點問題,擁護和發(fā)揚獨創(chuàng)性的科學研究精神,它代代相承,滋養(yǎng)著一個又一個年輕的靈魂,如云流水,水流云在。學生是科研隊伍中最重要的創(chuàng)新力量最強的群體。如何調(diào)動學生們的積極性,對楊帆而言也是非常具有挑戰(zhàn)?!拔腋矚g和學生們通過實驗發(fā)現(xiàn)問題,并隨時來我的辦公室跟我討論學術問題?!蔽磥?,他還將培養(yǎng)更多的面向廣西科技發(fā)展和生命健康產(chǎn)業(yè)方面的專業(yè)高層次人才。除了實驗室、辦公室和家三點一線的枯燥生活,楊帆平時最大的緩解壓力的方式就是每天晚上去操場慢跑幾圈。“每天工作10小時以上,一周工作6至7天,幾乎是雷打不動的鐵律?!睏罘f,跑步就像一場小小的旅行,帶著他了解所在的城市。“跑步這件事,和做科研有點像。它本身是孤獨的,卻又是很熱鬧的,因為你會遇到形形色色的跑者,大家碰到的時候,都會打個招呼,相互鼓勵,然后繼續(xù)前行?!笨蒲信c跑步都需要堅持不懈,跑步遇到極點如同研究遇到瓶頸,遇到困難不要輕言放棄,如果再堅持一點點,再努力一點點,就很有可能突破極點,跨入新的境界。在人生的賽道上,無論陽光或風雨,楊帆將始終向前奔跑,堅定不移。
【主要科研成果及榮譽】楊帆教授入職廣西醫(yī)科大學以來,組建“微納生物醫(yī)藥分析”研究團隊,面向廣西區(qū)域性高發(fā)腫瘤疾病早診早治和豐富藥用資源開發(fā)的實際需求,針對生物醫(yī)藥分析方法靈敏度和特異性不高的挑戰(zhàn)性難題,發(fā)展了若干高靈敏、高特異性、高通量的生物檢測新方法,探索了疾病診療新途徑。近年以第一或(共同)通訊作者在Adv.Mater.,Adv.Funct.Mater.,Anal.Chem.等權威SCI期刊發(fā)表中科院一區(qū)論文20余篇,IF>10的論文10篇,多篇論文被遴選為封面/視頻摘要或亮點報道。曾獲得廣西青年科技獎和多項省級人才稱號;主持國家自然科學基金、省杰青、省重點等項目多項;申請發(fā)明專利6項(授權2項)。
文/羅升平 視頻/吳海濤


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