来源: 发布时间:2022-01-05
关 弋 倪海波
癌症是人类健康的最大杀手之一。虽然人类尚未找到根除癌变因子的药物,但对于癌症治疗来说,检测出疾病的时机是关键。也就是说,及早地发现并及时给予靶向治疗是完全有可能攻克癌症的,因此国际抗癌联盟(UICC)提出“癌症是可以预防的”。并且,精确诊断技术在极大提升医疗效率的同时,还能够降低不合理医疗造成的高昂费用,具有广泛的社会效益。
2018年1月,Science杂志发表《“液体活检”用于癌症的早期发现》(“Liquid Biopsy” for Cancer Promises Early Detection)一文,称液体活检技术将在极大程度上助力癌症的早期精准诊断。液体活检主要是通过筛选癌症标志物来完成精确诊断。相关的标志物主要包括:循环肿瘤细胞(CTC,是原发部位脱落、游离到血液中的肿瘤细胞),循环肿瘤DNA片段(ctDNA,肿瘤细胞破裂释放到血液中的游离DNA),微小核糖核酸(microRNAs,是广泛分布在很多生物体的基因组中的一类高度保守的非编码蛋白的基因,通常为19~25碱基的小分子RNA),外泌体(Exosome,是细胞间沟通的载体,包含的内容有蛋白质、DNA)等。这些痕量标志物会游离在血液中,含量极其稀少。虽然现代分析仪器的灵敏度、自动化程度已经得到显著提高,但在痕量生物标志物的分析过程中,复杂样品中痕量目标标志物的富集识别仍亟待解决。
深圳大学医学部特聘研究员、副教授许太林从事智能可穿戴生物传感器、微液滴传感检测及超痕量标志物的聚集分析检测研究多年,带领团队致力于攻克上述难题。冥冥中,他总是被一种责任感驱使,他清楚地知道,检测技术中每一个数量级的提升,都意味着对人民健康事业的一份巨大助益。
知遇,百家争鸣
2008年对于中国来说是里程碑式的年份,亿万中华儿女同时经历了汶川的灾难及奥运的璀璨。这段记忆之于亲历者则更为深刻,经过一场天灾的掳掠,“劫后重生”的许太林最终以优异的成绩从四川绵阳延考区顺利踏入了北京科技大学。起初,他与众多学子别无二致,走过人生十字路口后涌入脑海的第一种情绪便是迷茫。虽然填报了专业方向,但是对于自己以后具体要做哪方面的研究,以及自己的职业生涯会否走进科学研究都还是未知数。庆幸的是,高考成绩名列前茅的许太林被北京科技大学“最好的理科专业”——理科实验班顺利录取。勤勉努力的习惯驱动着许太林在课余时间积极参加了众多科学界前辈来校举办的讲座活动,他的想法是:既然目标未定,不断为自己赋能总不会出错。于是,在大学二年级,许太林便遇到了为他开启科研生涯的导师——张学记教授。
彼时正值旅居美国十年,历任美国世界精密仪器公司研究员、化学部部长、副总、首席科学家、高级副总裁的张学记教授回国参与建设,组建自己研发团队的开局之年。张教授近两个小时的慷慨陈词彻底俘获了一位科技学子的赤诚之心——许太林暗下决心一定要站在“巨人”的身旁。于是,从大学二年级起,他在学业上下了狠功夫,勤学好问的他与“偶像”的互动也渐渐频繁起来,“张学记教授几乎每天晚上都要工作到10点才离校,偶尔我在迷茫时会去找他倾诉,他都会耐心地开导我”。
2012年,许太林终于“追星成功”,如愿成为由张学记直接指导的博士研究生。尔后的5年间,张学记教授陆续当选俄罗斯工程院外籍院士、美国医学与生物工程院院士及英国皇家化学学会会士,导师“百尺竿头更进一步”的拼搏精神无疑为许太林书写了最为标准的人生范本。定下了更高远目标的许太林随后向导师表示了自己想要前往当时科技更为发达的国家领略前沿科技、拓展研究视野的意愿。张学记教授立刻表示大力支持,甚至为他引荐了自己的导师Joseph Wang。就这样,许太林在2013年拿到国家留学基金委的留学奖学金后,赴美开始了交流学习的进程,也顺利从张教授的“弟子”荣升为“师弟”。
然而,异国他乡的拼搏路困难重重,到达美国后,许太林并没有第一时间准确定位自己的科研方向及课题,他被分配到了别人的小组,“被迫”开启了一个从未接触过的领域——纳米马达。设备、理论、语言,一切都陌生;迷茫、无助、孤独,只能坐“冷板凳”。但很快许太林便意识到,归零虽然艰难,却也代表着原点,代表着万种可能。于是,在接下来的3个月内,他埋首于领域内的学术文献,硬是生生将1000篇论文梳理浓缩成了一份思维导图,在学术逻辑的“迷宫”中,许太林第一次完全看清了前路。伴随着数个日夜的思索,许太林向导师Joseph Wang交出了一份超常发挥的答卷,在化学领域顶级期刊《美国化学学会志》(JACS)上连续发表两篇论文。在被导师、团队刮目相看的同时,他也组建起了自己的首个科研团队。“我觉得在美国最大的收获就是获得了独立科研的能力,以及如何打破自身的桎梏,从零开始,奋力拼搏去熟知一个全新的领域。”2015年,学成归来的许太林被送往中国科学研究院理化所仿生实验室进行交流学习,许太林也没有想到自己的“经验”可以如此迅速地再次得到实践,是的,他又一次面对着一个全新的领域——仿生学。再次“重启”,许太林除奋进外,别无他念。这一次,他不再迷茫,很快便以出色的表现完成了对又一新领域知识的汲取。
恩师的知遇最终造就了一颗科学界冉冉升起的“未来新星”。2017年,“集百家众长”的许太林以副研究员的身份加入北京科技大学,正式开启了生物传感检测领域的攻关之路。兜兜转转,他仍然选择了留在张学记教授身边,与恩师一起为我国人民的健康管理、慢性疾病的发掘与管理,以及针对病毒感染的有效排查手段发展添砖加瓦。
锋芒,硕果累累
依托于国内高水平的科研团队,许太林在加入北京科技大学后的2年间顺利完成了自己的首个国家自然科学基金项目“痕量生物标志物的超声驱动富集与聚集检测”。该项目旨在提升痕量标志物的精准分析检测,采用理论分析和实验相结合的研究方法,再结合微流体技术和微纳加工技术,研究超声驱动纳米颗粒运动富集痕量标志物的方法,实现痕量标志物的富集检测,并探索微芯片式的一体化智能高效的富集聚集设备。
该项目取得的成果十分显著。据学术报告显示,颗粒驱动式生物传感器最突出的优势在于其具有运动性能,可以在运动中对目标分子进行特异性的识别、捕获、运输和分离,最终实现生物分子的半定量及定量检测。颗粒的驱动性运动能提高颗粒特异性修饰后的表面与被测物的结合效率,有利于提高检测灵敏度和降低检测时间。此外,颗粒可在超声下聚集,并带动痕量目标物向超声节点聚集,从而达到浓缩富集的作用。该项研究成果为痕量疾病标志物的快速、高选择性、高灵敏性分析提供了重要手段,对于提升我国全民医疗水平有着重要意义。
凭借这一理论,许太林及其团队在2020年顺利申请了两项国家专利,分别为“一种可实现多模态输出的自由组装拼接式微液滴检测芯片”和“高通量微液滴平台及其制备方法和高通量检测装置”。
然而就在同年7月,许太林忽然从北京科技大学离职,以副教授、特聘研究员的身份加入了深圳大学医学部。这一切都源于他开始思考起了学术成果的现实意义,从而对科学研究有了更深层次的理解。“深圳大学是一所朝气蓬勃的学校,近5年内进步飞速。我作为一名青年科研工作者,有义务为这样一个年轻多元的科研环境奠定好‘地基’;更重要的是,我和老师都认为只有真正去接触现实中的病例才能切实了解到大家的需求,从而更好地以学术为人民服务。而深圳大学下属有3所医院,刚好可以为我们的研究提供更为丰富的样本。出于多方考虑,我就跟随老师一起,来到了充满希望的深圳。”许太林以其势如破竹的成果产出向大家证明了他所言非虚。短短一年内,他便相继主持了2个市级项目,这些项目均为实现传感检测的智能化提供了极大的助益。与此同时,许太林越来越注重学术成果的实践应用。他发现,科学“从生活中来”,最终也理应“回到现实中去”。在疾病面前,每个人都是弱势群体,只有将医疗仪器的监测水平不断提升,才能够尽早发现并加以干预,为身处病痛中的人带去更大的希冀。
2021年的世界仍处在新冠病毒的危机之中,更有德尔塔毒株“见缝插针”,似要再度将刚有喘息之机的地球拖回旷日持久的灾难当中。眼见病毒在我国南部地区日益猖狂,面对此种态势,许太林所在团队深感作为科研工作者的责任与义务所在,于是研发团队经过数次“头脑风暴”及多日耕耘,最终结合一线样本和实践经验推出了一款“便携式温度传感器”,只要将该仪器的小贴片贴到人体皮肤上就可以持续监测病人的体温,并通过无线传输的方式将数据收集到中控平台。这样一来,就不再需要护士们连夜、定时去为多个病人测量体温,从而大大降低了医护人员的工作强度,同时有效地抑制了病毒的再次传播以及交叉感染。仪器一经推出立刻引起火爆订购,仅广州一个城市的订购数量就高达5万余台,南京、深圳等城市政府也纷纷致函引进。跟随国际援助的步伐,温度传感器更是走出了国门,为更多的同胞带去了福祉,小小的仪器承载了巨大的社会价值。
“目前看来,传感器领域的发展前景一片光明。”许太林感叹道。2021年2月5日,全国卫生与健康大会顺利召开,习近平总书记在大会上指出“没有全民健康就没有全面小康”,正式将人民的健康事业置于优先发展的地位之上;同时指出尤其要解决好妇女、儿童、老年人、残疾人等重点关爱人群的健康问题。那么,如何监控日常的健康问题就是关键。因此,推进传感器的微型化、集成化、网络化,以及医疗设备的数字化、智能化发展迫在眉睫,许太林坦言会将其视作未来几年的努力目标,并将促进健康产业升级作为长久的信仰来守护并向着理想中的方向持续前行。
育人,自强不息
“许老师是一名好老师。”这是从许太林团队20余人口中最常听到的一句评价。
由于自身有着“归零重建”的经历,许太林更注重培养学生“自强不息”的科研精神。不同于传统的“传授模式”,他对于学生的管理侧重于“放手”。在学生刚进入科研团队时,许太林并不会让其埋头钻研枯燥的前人数据,而是以实际动手探究来代替。通常他会为学生规划1~2个月的时间,让他们进行独立提案,自己只从旁协助,最后学生需以幻灯片的方式向许太林进行方案展示,并接受一系列的“灵魂拷问”,问题大致包括:该研究方向在国际领域内的进展如何?已有哪些学术文章发表?此方案的工作目的是什么?实验所需仪器有哪些?哪些仪器是团队内部可提供的,哪些非现有?团队内缺少的仪器,在哪个单位可能找到?实验材料的购置方案是什么,成本如何?“一般来讲,学生如果能够就这些问题对答如流,那么可以说他对整个研究方向已经胸有成竹了,并且已经初步具备了独立进行实验的能力。我希望我带出来的每个学生都能从思想层面具备‘一人便为一支队伍’的独立精神。”
在研究项目的实际展开过程中,许太林不限制作息时间、不限制时间分配,更不限制方法采用,唯一需要定期向他汇报的只有项目的阶段目标以及实际的完成进度,更多时候,他则充当着“后勤”一角——保障好学生福利,在实验所需材料和设施的问题上为他们提供最大限度的支持。这种“以结果为导向,拥有相对自由空间”的管理模式逐渐吸引了一大批个性化的年轻科学人。“现在有意愿来我们课题组的学生越来越多了,可惜人员配置是有定数的。不过,这也时刻警醒我需要与时俱进,寻找更优良的与‘新一代’沟通的方式。”
自强不息于许太林而言,是人生经验的总结,更是为人师表的奥义,他终将带领这样一支“不息”的团队,昂首迈进我国科技发展的“自强”时代。