感受生命科学“最”新成果的震撼

2025-04-01 10:10科技之最

速度达到光速70%的重离子轰击，已经治疗了数千名肿瘤患者；只有米粒大小的神经元细胞，从干细胞分化出来，已经实现了人工培养；国产高载量核酸合成仪一次能合成30多克高质量核酸，这对于以纳克为单位的核酸生产已是“极大量级”……

最快、最小、最高产，在今年中关村论坛期间推出的展览上，除了有机器人的炫技，还有生命科学领域突破极限的各类“最”新成果集中亮相。

开拓“最终疆域”取得原创成果

以脑科学为例，它被认为是科学研究的“最终疆域”，是生命科学最难以攻克的领域之一。在中关村论坛中，脑科学领域的重重“禁地”正在“解除封印”。

“研究生命必须要有新的分析工具、观测工具。如果靠购买尖端设备开展研究，那么用的将是别人早就用过多年的设备，科学家也很难取得原创性科学成果。”在3月29日举办的医学AI创新与发展论坛上，中国科学院院士、北京大学国家生物医学成像科学中心主任程和平带来了自主研发的仅有2.2克、能跟着小鼠奔跑的双光子显微镜的研究进展和应用成果。他表示，双光子显微镜能够在动物奔跑时实时对脑细胞进行成像，已经装机上百台，助力中国团队在孤独症研究、神经韧性研究等方面取得了开创性成果。

这一脑科学研究的“利器”所展现的对于生命科学研究范式的颠覆能力，也获得了国际同行的认可，哈佛大学、美国国立卫生研究院等权威研究机构纷纷采购该设备。

程和平介绍，技术进阶方面，未来还将发展出三光子显微镜、多色成像显微镜等设备，可探测更深的“脑海”，实现深脑成像，并通过不同的颜色标记不同的神经元。临床应用方面，将发展出细胞内窥镜设备，直接在病灶部位进行无创精准诊断。

研究脑，既要研究功能结构，也要研究生长发育。“神经元各种各样，了解它们是如何产生的，对于孤独症等疾病非常重要。”北京脑科学与类脑研究所研究员李冲告诉科技日报记者，人类大脑发育具有独特性，动物模型有局限性，只有人类大脑模型才能重现人类大脑的复杂性和特殊性。

人脑是一个高度分化且复杂的组织，准确地引导干细胞分化出具有特定脑区的脑类器官十分困难。李冲团队构建了脑类器官3D培养系统，在体外能够模拟体内神经系统生长发育的过程，与2D培养相比，3D更贴近真实的脑发育，可对复杂、动态的过程实现再现。

作为北京脑科学与类脑研究所的研究成果之一，多能干细胞诱导的3D人脑类器官培养技术在中关村论坛上展出。“它可以用于人脑功能、脑疾病机制、神经药物筛选等方面的探索，但也可以用于移植和治疗。”李冲说，例如，退行性病变患者的神经元无法自己再生，由干细胞体外分化获得神经元的途径就可以帮助他们补充新的健康神经元。随着全球多个干细胞治疗产品进入临床试验，为相关领域的临床落地带来了希望。

医疗“重器”惠及百姓

近年来，医疗领域的国之重器也取得了突飞猛进的发展。在中关村论坛上展出的医用重离子加速器已经用于肿瘤治疗。就在今年2月，在国产自主研发重离子加速器加持下的碳离子治疗系统在浙江省肿瘤医院开始运行，这是全国范围内的第三台开展治疗服务的系统。通过碳离子束的高速轰击，能够在对正常组织造成极小损伤的情况下，高效、精准地对恶性实体肿瘤实施放射治疗。这项由中国科学院近代物理研究所转化而成的“重器”填补了我国在这一领域的医疗设备空白，且装置成本只有进口的一半，大幅降低了患者的治疗费用。

让患者感受深切的，还有机器人协助下高增长的手术获益。“借助导航系统，手术切口从十几厘米缩短至1厘米，医生能精准定位，减少对患者的损伤。”中国工程院院士、***总医院教授唐佩福在医学AI创新与发展论坛上表示，更重要的是它降低了医生的学习曲线。例如骨盆骨折手术由于难度高，过去只有正高级医生才能做，现在在机器人的协助下年轻人也可以精准操作。此外，通过互联网+，机器人手术可以实现远程操作，患者在基层医院也能接受手术，优质医疗资源得以走到老百姓家门口。