科学家掠影

【对话】陈良怡:“看清楚疾病的发病机制,对医学的发展和找到对症的治疗药物至关重要。”

日期:2020-09-28  浏览次数:291

记者:吉佳

摄影:吴帆

为进一步做好对广大科技工作者的政治引领和政治吸纳,激发广大科技工作者的荣誉感、自豪感、责任感,根据中共中央宣传部、中国科协、科技部、中国科学院、中国工程院、国防科工局《关于开展2020年“最美科技工作者”学习宣传活动的通知》,中国生物物理学会认真组织2020年“最美科技工作者”的推荐评选工作。经理事会、分会、专业委员会举荐,奖励工作委员会审议,北京大学陈良怡教授获得学会推荐,参选2020年“最美科技工作者”

 

当我们能够看得越来越仔细,越来越清楚,而且能够以越来越快的速度看到细胞里面这些分子的动态变化过程,我们就可以真正深入理解这个机制是什么样子。”—— 陈良怡

所谓工欲善其事,必先利其器。高时空分辨率成像技术是生物医学研究的重要手段之一,也是推动学科发展的“利器”,专注于高端超分辨率显微镜技术的研究,北京大学陈良怡教授研发出包括高分辨率微型双光子显微镜、高分辨率双光子扫描光片显微镜、超灵敏海森结构光超分辨率显微镜等成像技术。

忽悠进生物圈

作为生物医学成像领域的专家,陈良怡教授其实是工科出身。西安交大少年班时期,因为那句著名的“21世纪是生物学的世纪,陈良怡被忽悠进了生物圈,在分班时选择生物工程与医学仪器专业。本科毕业后,陈良怡考取了华中理工大学的硕士研究生,师从电子技术与生物医学工程名师康华光教授。对陈良怡来说,华中理工大学的生物电子学专业,开启了他与生物物理的第一次亲密接触

我来到华中理工大学时,生物电子专业已经形成了研究电生理、应用膜片钳技术的传统。虽然我当时还不太懂细胞,但也跟着导师开始接触生物,不过更偏重生物物理。硕士毕业后,陈良怡的研究方向逐渐清晰,他来到华中科技大学,专注钙信号研究,并在博士后阶段加入了著名生物物理学家,美国科学院院士、Lasker奖获得者Bertil Hille教授的团队。陈良怡说,在华盛顿大学的系统训练,使他对生物物理有了清晰全面的认识,在这里,他真正理解并开始了生物物理研究。

脚踏实地,搞懂“通关密语”

对于“半路出家”的陈良怡,刚到Bertil Hille的团队还经历了一段“纠结”期,“和其他博后聊天时,我觉得自己非常‘无知’,他们很快就能引经据典,讲出某个方向都有哪些实验室的重要贡献,是什么时候发生的。大家的交谈就像是在对‘暗语’,只有我一个人听不懂。”

经历了“暗语”事件的陈良怡没有气馁,他沉下心学习,并找到了阅读文献的好方法。我注意到实验室的一位美国博后在看文章的时候会做记录,把文章中有意思的要点记下来,当这个本子的内容累计到一定数量后再回顾,这个过程很重要。因为我原来是是学工程的,生物学对我来说还是挺难的,开始看文章的时候感觉知识点很多,但过一阵子就忘了,所以记下来再回顾很重要。

 

至今,陈良怡的书桌上还有一摞厚厚的笔记,“这些笔记就像读书心得,你读一篇文章的时候可能没什么想法,但你把这些笔记连接在一起,就有了一个whole picture,慢慢地你就对这个学科或是方向有了一个全面的认识。”现在,陈良怡也会建议自己的学生也使用这种方法,“我和学生说,大家在阅读文章的时候,记录下打动自己的要点,加深记忆,当知识累计到一定程度你会对整个学科有一个更深刻的认识。”

“不但要看得快,还要看得清楚。”

高时空分辨率生物医学成像,是陈良怡团队的核心技术之一。“成像技术有两个关键点,时间分辨率和空间分辨率,我们不仅强调看得清楚,还要看得快。”相比于电镜成像专注于观察死细胞,陈良怡希望开发一种新的成像技术可以观察到活细胞,展现生命体的变化过程,“我们希望发展的成像技术要能应用在活细胞中,这样我们能看生命体顺序变化的过程。这点很重要,就好比我看到了它从哪里来,知道它现在在哪里,从而推断出它要往哪里去。”

 

目前,陈良怡团队利用活细胞超分辨率成像成功在细胞水平上预测了罕见病--佩梅病的临床疾病表型,解释不同表型的不同发病机制,并筛选出精准对症药物。佩梅病是目前已知19种中枢神经系统髓鞘化缺陷导致的以脑白质发育不良为主要表现的髓鞘化低下性脑白质营养不良疾病谱系中最具代表性的疾病,临床特征性表现为眼球震颤、智力运动发育落后、痉挛性截瘫等,目前尚没有有效治疗药物。

利用活细胞海森结构光超分辨率成像陈良怡团队首次建立了佩梅病不同分型在细胞水平上的表征,揭示了其不同的发病机制,并基于这个系统筛选出两种在细胞水平上可以缓解最严重细胞表型的化合物,胆固醇(Cholesterol)和姜黄素(Curcumin)。该项工作筛选出来的姜黄素可以跨越血脑屏障,并且已被用于其他疾病的临床治疗,具有安全性;当前,正在以老药新用的形式进入临床试验,为长期遭受该种疾病病痛折磨的患者及家庭带来希望。 

“大家会说临床罕见病很少,佩梅病在中国仅有2万名患者,相比于13亿人口,它的影响很小;但目前已知的临床罕见病有7000多种,患者在中国已达1690万人,全球也有2.5亿人受此影响。而且90%的罕见病尚无对症药物,所以生物成像技术的发展和应用,看清楚疾病的发病机制,对医学的发展和找到对症的治疗药物至关重要。”

打好基础,Be open minded

虽然当年是被“忽悠”进生物圈,但陈良怡认为生物专业学生有很多天然优势,“因为你掌握了生物学的核心知识,理解了生命的基本原则,所以你能看到问题的本质。”此外,随着学科交融的趋势越来越明显,医学、物理、数学、信息等学科都在和生物学靠拢融合,期望解决生命的本质问题。陈良怡建议大家要学习一些其他专业的知识,用一颗开放的心去包容医学、物理和计算机等学科。“我们要把精力用在不同学科的融汇贯通上,而不是背知识点,去应付考试。”

“因为疫情的关系,大家深刻感受到生物医学和每个人都息息相关,所以对生物医学研究者,现在是一个非常好的时候。”

结语:目前国内高端显微镜市场严重依赖于进口产品,为了打破这种状态,陈良怡和他的团队没有停留在发明技术和合作应用层面。一方面,他们正努力将自主研发的超分辨显微成像技术商业化,真正让国内外的生物医学研究者用到中国的高端超分辨率显微镜,解决卡脖子的问题。另一方面,他们也提出活细胞超分辨率病理学的概念,努力将超分辨显微成像引入临床研究中,为临床医生提供其他检测方法无法替代的工具,揭示疑难疾病的发病分子机制和相应的药物精准筛选问题。相信在同陈良怡一样的中国科技工作者的努力下,中国生物医学成像未来可期!