熒光探針”點亮細(xì)胞世界
走進(jìn)山東師范大學(xué)化學(xué)化工與材料科學(xué)學(xué)院實驗室，在激光顯微鏡下，“熒光探針”使細(xì)胞呈現(xiàn)出色彩斑斕的效果，形態(tài)各異的圖案仿佛將人帶入鮮花與極光交融的海洋。然而，你能想象這不起眼的“熒光探針”通過成像監(jiān)測，便能實現(xiàn)盡早地發(fā)現(xiàn)和預(yù)防重大疾病嗎？
山東師范大學(xué)化學(xué)化工與材料科學(xué)學(xué)院唐波、董育斌、李平、王鵬、李娜等領(lǐng)銜的科研團(tuán)隊，經(jīng)過近二十年的刻苦攻關(guān)，有效地解決了細(xì)胞成像這一難題，極大地推動了該領(lǐng)域的國際研究步伐，他們完成的“細(xì)胞穩(wěn)態(tài)調(diào)控活性分子的熒光成像研究”項目于近日獲得2018年度國家自然科學(xué)二等獎，成為首個以第一完成單位獲得國家自然科學(xué)獎的山東省省屬高校。
早在2000年前后，當(dāng)時國內(nèi)的生命科學(xué)和光學(xué)成像等研究領(lǐng)域剛剛興起，團(tuán)隊領(lǐng)頭人唐波教授便敏銳地意識到分析化學(xué)和生命科學(xué)的緊密結(jié)合，必將推動一個新型交叉研究領(lǐng)域的興起。從此，一個以化學(xué)、生物學(xué)、醫(yī)學(xué)等多學(xué)科為支撐，以揭示重大疾病的發(fā)現(xiàn)和治療為使命的團(tuán)隊?wèi)?yīng)運而生。
2013年初，以山東師范大學(xué)為項目牽頭單位、唐波為首席科學(xué)家的國家重大科學(xué)研究計劃（973）項目“重大疾病相關(guān)的若干重要難檢活性小分子細(xì)胞內(nèi)納米傳感研究”正式啟動。“一定要把目光瞄準(zhǔn)國際科研領(lǐng)域的最前沿，只有站位高、視野寬、反應(yīng)快，才能把握住科研領(lǐng)域的時代脈搏，產(chǎn)出高質(zhì)量的研究成果。”唐波不僅自己以此為標(biāo)桿，還將這一理念植入了全體科研團(tuán)隊的“基因”之中。
自然科學(xué)獎評審的核心指標(biāo)就是原創(chuàng)性，而這正是“細(xì)胞穩(wěn)態(tài)調(diào)控活性分子的熒光成像研究”項目的“撒手锏”。該項目在國際上率先構(gòu)建成多種新型發(fā)光材料，解決了材料量子產(chǎn)率低與波長不可調(diào)的關(guān)鍵問題，為研制具有高靈敏度與光譜空間可分辨探針的篩選、設(shè)計、構(gòu)建奠定了重要的理論基礎(chǔ)。
“在原有的檢測方法中，熒光信號靈敏度差、轉(zhuǎn)換效率較低，會直接影響成像質(zhì)量，從而會導(dǎo)致醫(yī)生對病人的病情錯判。我們的成果創(chuàng)新性地運用特異性識別活性分子的機(jī)理與能量轉(zhuǎn)移、電子轉(zhuǎn)移等光信號轉(zhuǎn)換機(jī)制，成功實現(xiàn)了對糖蛋白、葡萄糖、microRNA等活性分子的高選擇性識別，檢測速度和準(zhǔn)確性都得到了極大提高。”長江學(xué)者董育斌教授說。
“在疾病發(fā)生之前，我們可以通過細(xì)胞內(nèi)特定指標(biāo)的變化來作出預(yù)警，從而盡早地預(yù)防和治療。而這種指標(biāo)變化，需要找到特殊的化合物即‘探針’，注入活體細(xì)胞后，用高能熒光顯微鏡來檢測‘探針’光學(xué)信號的改變來確定。”為團(tuán)隊作出重要貢獻(xiàn)的徐克花教授介紹說，他們的工作就是尋找化合物、研發(fā)新材料“探針”，實現(xiàn)高準(zhǔn)確度和超高靈敏檢測的突破。
“這與現(xiàn)階段醫(yī)學(xué)臨床上采用的腫瘤檢測方式不同。傳統(tǒng)的血液檢測，可能因樣本離開人體而導(dǎo)致準(zhǔn)確性下降，假陽性比例很高，比如前列腺癌的假陽性比例最高達(dá)60%。而使用CT檢查，當(dāng)發(fā)現(xiàn)病灶時，病情一般已進(jìn)入中晚期。”青年長江學(xué)者李娜教授說，“因此，使用熒光成像方法，通過新材料‘探針’在活細(xì)胞里面檢測活性物質(zhì)，且是在體外保真環(huán)境進(jìn)行，無創(chuàng)傷，無傷害。”
目前，團(tuán)隊師生所在的化學(xué)學(xué)科近十年來穩(wěn)居ESI全球前1%，團(tuán)隊成員均有穩(wěn)定的國家級課題作為依托，堪稱精兵強(qiáng)將。“我們研究團(tuán)隊，不僅有化學(xué)專家，還引進(jìn)了生物、醫(yī)學(xué)、物理等方面的人才。大家學(xué)術(shù)背景非常多元，團(tuán)隊在開拓新的研究領(lǐng)域和方向時也非常方便。”泰山學(xué)者青年專家高雯說。(生物谷Bioon.com）
