張佳星

2025年03月31日08:45 來源：科技日報

速度達到光速70%的重離子轟擊，已經治療了數千名腫瘤患者；只有米粒大小的神經元細胞，從干細胞分化出來，已經實現了人工培養(yǎng)；國產高載量核酸合成儀一次能合成30多克高質量核酸，這對于以納克為單位的核酸生產已是“極大量級”……

最快、最小、最高產，在今年中關村論壇期間推出的展覽上，除了有機器人的炫技，還有生命科學領域突破極限的各類“最”新成果集中亮相。

開拓“最終疆域”取得原創(chuàng)成果

以腦科學為例，它被認為是科學研究的“最終疆域”，是生命科學最難以攻克的領域之一。在中關村論壇中，腦科學領域的重重“禁地”正在“解除封印”。

“研究生命必須要有新的分析工具、觀測工具。如果靠購買尖端設備開展研究，那么用的將是別人早就用過多年的設備，科學家也很難取得原創(chuàng)性科學成果。”在3月29日舉辦的醫(yī)學AI創(chuàng)新與發(fā)展論壇上，中國科學院院士、北京大學國家生物醫(yī)學成像科學中心主任程和平帶來了自主研發(fā)的僅有2.2克、能跟著小鼠奔跑的雙光子顯微鏡的研究進展和應用成果。他表示，雙光子顯微鏡能夠在動物奔跑時實時對腦細胞進行成像，已經裝機上百臺，助力中國團隊在孤獨癥研究、神經韌性研究等方面取得了開創(chuàng)性成果。

這一腦科學研究的“利器”所展現的對于生命科學研究范式的顛覆能力，也獲得了國際同行的認可，哈佛大學、美國國立衛(wèi)生研究院等權威研究機構紛紛采購該設備。

程和平介紹，技術進階方面，未來還將發(fā)展出三光子顯微鏡、多色成像顯微鏡等設備，可探測更深的“腦海”，實現深腦成像，并通過不同的顏色標記不同的神經元。臨床應用方面，將發(fā)展出細胞內窺鏡設備，直接在病灶部位進行無創(chuàng)精準診斷。

研究腦，既要研究功能結構，也要研究生長發(fā)育。“神經元各種各樣，了解它們是如何產生的，對于孤獨癥等疾病非常重要。”北京腦科學與類腦研究所研究員李沖告訴科技日報記者，人類大腦發(fā)育具有獨特性，動物模型有局限性，只有人類大腦模型才能重現人類大腦的復雜性和特殊性。

人腦是一個高度分化且復雜的組織，準確地引導干細胞分化出具有特定腦區(qū)的腦類器官十分困難。李沖團隊構建了腦類器官3D培養(yǎng)系統(tǒng)，在體外能夠模擬體內神經系統(tǒng)生長發(fā)育的過程，與2D培養(yǎng)相比，3D更貼近真實的腦發(fā)育，可對復雜、動態(tài)的過程實現再現。

作為北京腦科學與類腦研究所的研究成果之一，多能干細胞誘導的3D人腦類器官培養(yǎng)技術在中關村論壇上展出。“它可以用于人腦功能、腦疾病機制、神經藥物篩選等方面的探索，但也可以用于移植和治療。”李沖說，例如，退行性病變患者的神經元無法自己再生，由干細胞體外分化獲得神經元的途徑就可以幫助他們補充新的健康神經元。隨著全球多個干細胞治療產品進入臨床試驗，為相關領域的臨床落地帶來了希望。

醫(yī)療“重器”惠及百姓

近年來，醫(yī)療領域的國之重器也取得了突飛猛進的發(fā)展。在中關村論壇上展出的醫(yī)用重離子加速器已經用于腫瘤治療。就在今年2月，在國產自主研發(fā)重離子加速器加持下的碳離子治療系統(tǒng)在浙江省腫瘤醫(yī)院開始運行，這是全國范圍內的第三臺開展治療服務的系統(tǒng)。通過碳離子束的高速轟擊，能夠在對正常組織造成極小損傷的情況下，高效、精準地對惡性實體腫瘤實施放射治療。這項由中國科學院近代物理研究所轉化而成的“重器”填補了我國在這一領域的醫(yī)療設備空白，且裝置成本只有進口的一半，大幅降低了患者的治療費用。

讓患者感受深切的，還有機器人協(xié)助下高增長的手術獲益。“借助導航系統(tǒng)，手術切口從十幾厘米縮短至1厘米，醫(yī)生能精準定位，減少對患者的損傷。”中國工程院院士、中國人民解放軍總醫(yī)院教授唐佩福在醫(yī)學AI創(chuàng)新與發(fā)展論壇上表示，更重要的是它降低了醫(yī)生的學習曲線。例如骨盆骨折手術由于難度高，過去只有正高級醫(yī)生才能做，現在在機器人的協(xié)助下年輕人也可以精準操作。此外，通過互聯(lián)網+，機器人手術可以實現遠程操作，患者在基層醫(yī)院也能接受手術，優(yōu)質醫(yī)療資源得以走到老百姓家門口。

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