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閻錫蘊(yùn)在做實(shí)驗(yàn) 

在電子顯微鏡下觀察，仿生合成的24聚體鐵蛋白納米粒子像是一朵精致的小花兒。你很難想象，它的直徑只有12納米。

“這是個(gè)魔幻般的小分子。”中科院院士、中科院生物物理所研究員閻錫蘊(yùn)談起它時(shí)，毫不掩飾自己的興奮與喜悅。

2012年、2014年、2016年，閻錫蘊(yùn)帶領(lǐng)的課題組連續(xù)發(fā)表研究成果，證明這個(gè)花朵一樣的鐵蛋白不僅能夠診斷腫瘤，還可以有效裝載化療藥物并將其精準(zhǔn)輸送到腫瘤部位，實(shí)現(xiàn)腫瘤診療一體化。

一個(gè)新藥：鐵蛋白納米載體

2013年，閻錫蘊(yùn)在接受媒體采訪時(shí)，就將自己的夢(mèng)想概括為“One Kit, One Drug”（一種試劑，一個(gè)新藥）。其中的新藥，指的就是鐵蛋白藥物納米載體。如今，鐵蛋白納米探針及藥物載體都已處于臨床前研究階段。

所謂鐵蛋白，是一種早已被人們熟知的蛋白質(zhì)。此前，很少有人想到，它還有儲(chǔ)鐵功能之外的其他奧秘。而閻錫蘊(yùn)團(tuán)隊(duì)的新發(fā)現(xiàn)及仿生改造，讓這個(gè)不起眼的蛋白質(zhì)“脫胎換骨”。

“經(jīng)過改造的鐵蛋白納米粒子，與天然蛋白可謂‘形似神不似’。閻錫蘊(yùn)介紹，天然鐵蛋白的外殼是輕重鏈混合的，然而她們發(fā)現(xiàn)只有重鏈能識(shí)別腫瘤，于是創(chuàng)造出了重鏈鐵蛋白納米粒子，使其具備區(qū)別正常細(xì)胞與腫瘤細(xì)胞的能力。再將鐵蛋白的內(nèi)核分別置換為磁鐵礦和化療藥物，前者可催化酶底物使腫瘤細(xì)胞可視化，后者則將藥物精準(zhǔn)投放到腫瘤部位，殺傷腫瘤細(xì)胞。

“正因?yàn)槲覀冇星捌谥R(shí)的積累，才能將鐵蛋白的各種理化特性巧妙地組合起來，得到這個(gè)神奇的‘魔法粒子’。”閻錫蘊(yùn)說。

鐵蛋白藥物載體的最大魔力就是直接靶向腫瘤，無需標(biāo)記任何靶向分子。這是因?yàn)殍F蛋白納米粒子能與腫瘤細(xì)胞膜上的轉(zhuǎn)鐵蛋白受體結(jié)合，從而精確地富集在腫瘤組織周圍。只有在腫瘤的酸性微環(huán)境中，載體才能釋放所攜帶的藥物。這種對(duì)腫瘤細(xì)胞的高度選擇性是其他載體所缺乏的，也是其最大效率殺死腫瘤而免于誤傷正常細(xì)胞的原因所在。

不僅如此，鐵蛋白藥物載體作為一種天然蛋白質(zhì)，還具有很多無機(jī)納米物質(zhì)無法比擬的優(yōu)勢(shì)。一方面，它體內(nèi)生物相容性好，不易引起機(jī)體的免疫排斥反應(yīng)；另一方面，它通過自組裝自動(dòng)形成，顆粒均一，批次間重復(fù)性好，易于臨床轉(zhuǎn)化；另外，鐵蛋白超常的穩(wěn)定性，大幅降低生產(chǎn)難度和成本。

種種精巧之至而又恰到好處的特性，讓鐵蛋白納米載體像是一份天賜的禮物。但是閻錫蘊(yùn)強(qiáng)調(diào)，她的發(fā)現(xiàn)和再創(chuàng)造，離不開課題組多年的研究積淀。

一種試劑：納米酶試紙條

《中國(guó)科學(xué)報(bào)》記者采訪到閻錫蘊(yùn)時(shí)，她剛從發(fā)展中國(guó)家婦女科學(xué)組織(OWSD)女科學(xué)家大會(huì)歸來。會(huì)上，她作了一場(chǎng)大會(huì)報(bào)告，介紹了一項(xiàng)剛剛實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)化的新成果：“納米酶試紙條”。

2014年，西非暴發(fā)了有史以來最嚴(yán)重的埃博拉疫情。受當(dāng)?shù)貤l件限制，那些需要特殊儀器、實(shí)驗(yàn)場(chǎng)所和專業(yè)人員的檢測(cè)技術(shù)很難普及。而經(jīng)濟(jì)、方便的傳統(tǒng)試紙條，卻又往往靈敏度不夠。

于是，閻錫蘊(yùn)課題組同中國(guó)疾控中心高福院士等合作，將傳統(tǒng)試紙條中的膠體金替換為磁納米酶，將靈敏度提高了100倍。

磁納米酶同時(shí)具備分離富集樣品的磁性和使底物顯色的催化活性。雙重特性讓納米酶試紙條成了一種非常理想的“平臺(tái)技術(shù)”。只要加上不同的探針，就能實(shí)現(xiàn)各種功能，應(yīng)用于醫(yī)療、法醫(yī)、海關(guān)、畜牧業(yè)等領(lǐng)域。

“我一從講臺(tái)上下來，就被一群女科學(xué)家們圍住了?！遍愬a蘊(yùn)笑著說。這些學(xué)者大多來自科威特、尼日利亞等發(fā)展中國(guó)家，她們關(guān)注這項(xiàng)技術(shù)，是因?yàn)樵谌狈x器、設(shè)備的國(guó)家和地區(qū)，小小的試紙條有望成為快速檢測(cè)埃博拉等瘟疫病毒的利器。

2015年底，閻錫蘊(yùn)團(tuán)隊(duì)?wèi){借這一技術(shù)獲得Atlas國(guó)際獎(jiǎng)，這也是中國(guó)科學(xué)家首次獲得該獎(jiǎng)。當(dāng)時(shí)的頒獎(jiǎng)詞是：“讓科研把世界變得更美好”。

“我們不能辜負(fù)Atlas的頒獎(jiǎng)詞，要讓這項(xiàng)科研成果為民服務(wù)，為世界作點(diǎn)貢獻(xiàn)?！遍愬a蘊(yùn)說。

當(dāng)初作為夢(mèng)想的“one kit”，如今正在變成現(xiàn)實(shí)。很多人讀過這篇論文后，從世界各地來找閻錫蘊(yùn)商談合作。預(yù)計(jì)明年，納米酶試紙盒就會(huì)進(jìn)入臨床應(yīng)用。

兩大法寶：交叉與轉(zhuǎn)化

從“one drug”到“one kit”，都延伸自一曲前奏：2007年閻錫蘊(yùn)課題組發(fā)現(xiàn)的氧化鐵納米酶。這一成果模糊了無機(jī)材料與有機(jī)生物的界限，促進(jìn)了納米科學(xué)與醫(yī)學(xué)的交融。

在此之后，閻錫蘊(yùn)團(tuán)隊(duì)繼續(xù)研究納米酶的催化機(jī)制并拓展其應(yīng)用，取得了許多重要科技進(jìn)展，得到國(guó)際同行的認(rèn)可。最近，Springer出版社邀請(qǐng)她編寫《納米酶》英文著作，美國(guó)Gordon Research Conferences邀請(qǐng)她組織納米酶專題?！拔覀兡茏呱辖徊鎸W(xué)科這條道路，離不開生物物理所給予的‘非常土壤’?！彼f。

2003年，生物物理所交叉科學(xué)研究中心成立，引入一批物理、化學(xué)、材料學(xué)等不同學(xué)科背景的人才。每到周五，中心就提供茶水、咖啡，讓這些學(xué)者們坐在一起閑聊。

起初，大家沒什么共同語言。但耳濡目染下，閻錫蘊(yùn)漸漸了解了不同學(xué)科的需求和關(guān)注熱點(diǎn)，并且嘗試從生物學(xué)的視角出發(fā)，兼容并蓄。正是這種思想的碰撞，讓她有機(jī)會(huì)思考如何從納米科學(xué)的角度解決生物學(xué)的問題。

從與其他學(xué)科合作開始，閻錫蘊(yùn)團(tuán)隊(duì)的合作之路越走越寬，目前已經(jīng)在與臨床醫(yī)生和企業(yè)合作。她說，她愿意把最大化的利益讓渡給合作者。這樣，她的科研成果才能走出實(shí)驗(yàn)室，實(shí)現(xiàn)最大化的價(jià)值。

“我們做這些事的意義，就是想填平研究機(jī)構(gòu)和企業(yè)之間的交流鴻溝，幫助中國(guó)人自己的原創(chuàng)思想落地生根，使這些科研成果成為造福社會(huì)的濟(jì)世之花，讓我們自主研發(fā)的納米之花結(jié)出豐碩之果。”閻錫蘊(yùn)說。

參考資料

[1] 中國(guó)科學(xué)報(bào)，中科院院士閻錫蘊(yùn)：捧出一朵濟(jì)世“花”