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专题：2024年CC讲坛开云体育

　　由北京君和鼎新公益基金会、中国科学院大学学友会相接主理，主题为“和而不同，念念想无界”的CC讲坛第63期演讲2024年12月14日在中国科学院大学（北京玉泉路校区）会堂举行。来自国度纳米科学中心酌量员聂广军出席，并以《精确寄递 职责必达 纳米机器东说念主开启药物送递的新计谋》为题发饰演讲。

　　以下为演讲实录：

　　我是聂广军，来自于国度纳米科学中心，咱们在作念基础酌量的时候，其实亦然在除名我方内心小时候对科学的向往。我小时候最爱看孙悟空七十二变，终点是它把我方变得终点小的时候，钻到了铁扇公主的肚子内部。我在想如果我能够酿成很小我，望望确切在东说念主体内发生了什么神奇的经过，是不是不错用小我来调养寰球的疾病。

　　有相同想法的不单是是我，好意思国驰名的物理学家理查德•费曼，他有一个相等紧要的演讲《There‘s Plenty of Room at the Bottom》，指的在纳米轨范上不错有好多特敬爱的事情发生。他建议来，如果异日咱们东说念主类调养疾病，毋庸像当今就吃一派肠溶片，比如说12小时缓释长效，咱们不错让吞到体内纳米机器东说念主行为咱们外科大夫，发现咱们的病灶，然后作念个小手术来把疾病治好，它就从眼泪或者从什么门道从体内出来，这便是其时科学家的一个科学幻想。其时在上世纪50年代，他说：“咱们还兑现不了，可是我把这个留给异日的东说念主类，异日的科学家。”

　　寰球知说念新药研发是一个相等漫长的经过，并且面对好多挑战。当今咱们临床上药物主如果化学药物和生物药，可是现时都面对着药物研发中的瓶颈，比如说咱们的化学药概况是从好多的，成百万的化合物里去筛选，然后再优化，当咱们优化的时候会顾了左，顾不了右，顾了药效，顾不了代谢，是以这里边詈骂常难的事情。

　　另外寰球知说念最近由于寄递本事的杰出，咱们正本弗成成药的核酸，当今也能成药了，比如咱们在新冠疫情里寰球看到的mRNA疫苗，可是这些生物分子本人，是弗成够在体内万古辰存在的，也过不了生物樊篱，没法成药。纳米本事为代表的交叉学科的快速发展，为咱们新药研发注入了新的一个能源。

　　寰球知说念纳米是一个轨范，但纳米却不单是是一个轨范。寰球看这张图，从原子到分子，到分子聚拢体，再到细胞内的卵白核酸等等，一齐进取，这里边有个重要的轨范便是1~100纳米，这个范围内便是体内产生了具有明确功能的卵白质，包括一些细胞器等等。是以咱们说在纳米轨范上，在物资科学层面，它是从无功能到有功能的一个重要的轨范节点。在人命寰宇内部，它是从无人命到有人命的重要的临界点。曩昔几十年里边，东说念主类在以纳米本事为代表的前沿本事里边取得的快速发展，咱们对微不雅寰宇的判辨和旁边才略有了权贵的增强。

　　这里边寰球不错看到好多的这种超分别的成像，比如说在微纳轨范上头不错看到原子、分子；并且更主要的咱们有了办法去操控这些分子，让它按照咱们东说念主类的遐想拼装要素子聚拢体，或者是从宏不雅上越来越小，跟咱们当今说的微纳加工本事，用来解救芯片的本事，都是仰仗于咱们东说念主类对微不雅寰宇的判辨和操控才略。

　　寰球浩荡会听到当今咱们有东说念主形机器东说念主、机器狗，可能还有一些机器蜂、机器鸟。咱们临床上用的一个便是口服的细小的机器，不错通过肠说念看咱们胃肠里边发生病变，它再从消化说念排泄出来，这个依然是在袖珍机器东说念主方面，取得了紧要的杰出。

　　但寰球想过莫得，当咱们把制备的精度再培育，作念到微米，纳米轨范上头会发生什么事情？咱们前边展望的这些能够口服的，能够作念手术的外科机器东说念主，是不是就不错产生了？是以咱们讲纳米机器东说念主其实是在冲破咱们东说念主类制备的极限，是东说念主类制造的另外一个巅峰，可能是被东说念主类能够去制造、改动，能够使用的最小的智能体。

　　咱们团队曩昔这些年一直围绕着一个想法，若何欺诈纳米机器东说念主这样一个相等好的见解，能够把它确切在活体里边展现出来优良的性质。咱们尝试了简直统统的，能找到的纳米材料，终末发现最佳的材料果然是组成咱们东说念主体遗传物资的DNA。

　　寰球可能想知说念为什么DNA是咱们最佳的物资？ DNA是由四个碱基A、T、G、C组成的，这四个碱基两两互补配对，就得到了相等可控的一个操控物资结构的技能。另外DNA便是咱们东说念主体的物资，是以当咱们制备一个DNA纳米机器东说念主完成服务职责，在体内不错被代谢，这样干完活就酿成了养分物资，这詈骂常好的事情。

　　咱们就制备了一个终点薄的纳米结构，便是一个纳米轨范的结构，长90，宽60的一个片层结构。咱们把在生物体内一个功能终点巨大凝血酶，锚定在上头，就不错通过这个片状结构，把它卷起来酿成一个管状结构，作念成纳米管，便是咱们说的DNA机器东说念主，在体外制备完之后给到体内。寰球可能说为什么咱们要作念凝血酶？寰球知说念凝血酶是咱们东说念主类制备的最早的，用在临床上的一个生物药，当今用的时候主如果外科大夫在病东说念主出血的时候，把凝血酶撒到出血点上头止血的，可是从来莫得一个东说念主能够把凝血酶，行为调养性药物打到体内，让它发达凝血作用，这是咱们向科技珍惜发出的挑战。

　　寰球看到在电镜底下，一个小片层，上头四个小白点代表四个酶，卷起来成为一个管状结构，寰球在宏不雅上酌量的这些理念，都不错在显微镜下看到。这个是咱们制备的纳米机器东说念主的一个服务道理，它在体内轮回的时候包裹得很好，卵白酶是不会裸露的，只消当它找到了肿瘤特异性的分子符号物才调够大开，暴线路来内部的凝血酶。在局部就会让肿瘤的微血管产生一个小的血栓，血栓渐渐放大之后就把肿瘤血供皆备堵住了，这样就确切的兑现了肿瘤养分的皆备阻断。寰球不错设想，这个情况下肿瘤就会饿死了，并且咱们作念了多样万般的实验，在好多的动物模子里证明注解它是安全灵验的。咱们把构象转变经过叫作念纳米机器东说念主的服务经过，这詈骂常形象的一个说法。

　　咱们也模拟了肝脏的血供经过，把机器东说念主打到体内，它就不断在体内轮回，只消它找到了它需要找的分子对，才调够发生改变构象的经过，暴线路来之后在肿瘤的血管里边产生阻断。对正常组织，因为它莫得肿瘤特异性的分子符号，就不发达作用，这是咱们酌量的一个理念，用一个相等形象的说法给寰球展示。

　　在酌量肿瘤经过中，其实咱们还发现肿瘤本人，是一个相等高凝的情状，好多的肿瘤内部都有小的微血栓，是以这些微血栓便是种子，咱们把刚才的经过，通过纳米本事给它放大，克己便是，第一个能够对正常组织莫得影响，因为正常组织莫得血栓。这个放大经过不错产生一个所谓的原位的自放大效应，它只在血栓部位放大，这样的话咱们就不错更准确的靶向到肿瘤部位。另外临床上还有好多的化疗药物，是以当我把化疗药物和凝血连起来之后，它就会对肿瘤产生更巨大的作用。寰球不错想一下，我用两种阵势去打击一个敌东说念主，这两种阵势一加成之后，敌东说念主变得终点脆弱，是以这个时候药用少许点，就会起到四两拨千斤的作用。

　　跟着咱们服务进展，咱们也在不断的迭代优化，作念愈加渊博的，愈加powerful的纳米机器东说念主。咱们作念了一个四面体的小结构，它本人有点刚性、弹性，咱们就把凝血酶的一个分子，通过这个分子的触手，把它锚定在里边，外边留了一个长尾巴，这个长尾巴便是引线开关。把小机器东说念主放在体内之后，当长尾巴一朝和肿瘤微环境里边的PD-L1（PD-L1这是现时相等紧要的一个肿瘤免疫的靶点）一结合之后，这个小结构就像个弹弓一样，把里边的酶开释出来了，并且这个经过詈骂常快的，一结合就开释出来，效力是百分之百的；如果迟缓大开，这里边会有好多的不可控的经过，可是一个快速经过会让效力百分之百的发生。寰球看到这里边咱们就把免疫调养和血供调养相接起来了，这是现时临床上一个相等紧要的标的。

　　咱们同期给寰球看到一些相等微不雅的结构，这个标尺概况就在几个纳米，寰球平时是弗成见到这样小巧的东西的，咱们用冷冻电镜的循序不错看到带长尾巴的，有一个卵白酶在里边的，中枢外边是个框，里边是个核。当把这个卵白酶弹出来之后，便是一个空的框架。再次证明咱们在宏不雅上的酌量，在微不雅上如实能够考证，咱们以为詈骂常酷的一件事情。

　　咱们经过了概况有十几年的发奋，也取得了一些学术界的小小认同，著述发表的同期，得到学术界的好多驰名杂志的亮点报说念。他们都认为咱们发展这种新颖的纳米机器东说念主，这种小的结构，代表着东说念主类关于异日药物酌量的一个新的模式。这里边咱们也取得了一些小的成绩，包括咱们在2018年取得了中国科学十猛进展，2020年取得北京市当然科学一等奖等等。

　　旧年我和几位驰名的科学家沿途共同组织协商会议，咱们在会上督察了异日的药物发展的形态，比如说智能纳米药物，便是纳米机器东说念主为代表的智能纳米药物，这和咱们当今讲的灵敏医疗詈骂常契合的，咱们不仅要给病东说念主建树电子化的档案，给寰球作念医疗数字东说念主，同期咱们药物上头，也要有更好的药物来匹配异日的灵敏医疗。

　　咱们欺诈的分子搭积木的循序，按照咱们东说念主类科学家的遐想，不管你需要一个靶向肿瘤的模块，载药的模块，照旧驱动模块，不错按照你我方的联想去酌量。终点像咱们小时候搭积木，比如说咱们有好多女士可能要用化妆品，如果咱们能作念成这种智能化的纳米级的化妆品，透皮的后果会相等好，关于这种瘢痕不错有更好的拔除作用，固然是咱们异日的联想。我在想如果是要透皮的话，它一定得长得瘦瘦的，能够通过咱们皮肤的角质层，达到更深的部位。

　　在2021年，好意思国的《科学》杂志向全寰宇公布了新一期的125个科学实验珍惜，初度在东说念主工智能边界里边，把可打针的抗病机器东说念主，异日什么时候会成为试验，行为一个紧要的科知识题建议来。它援用了两个服务，一个是咱们团队的服务，一个是加拿大团队服务。

　　底下给寰球换一个标的咱们欺诈身体内的，当然的人命体奈何来作念纳米机器东说念主的。这张图左边是一个大肠杆菌的电镜相片，这个菌跟正常菌不一样的是上头有好多小的颗粒，便是咱们用磁性的纳米颗粒象征菌，让它具有磁反馈。咱们给菌放在磁场里边，它会按照磁场的能源去通顺。另外当我把磁场的强度培育之后，还和会过磁热转机把细菌裂解，能够匡助咱们调养疾病。咱们前期对它进行改动，让它去负载了一些能够抗肿瘤药物，这样的话这个菌就酿成了抗肿瘤的一个兵器。

　　右边这张图是几个菌在沿途的，其实这些小的纳米机器东说念主，亦然在沿途服务的，行为一个团队沿途服务，这样话效力更高。下边有一张图给寰球展示的，便是咱们制备的细菌纳米机器东说念主，和我智能的机器詈骂常像的，它既有经受信号（sensing signal）同期还不错把得益的信号进行加工、责罚、反馈，终末一个output，是以这个我以为某种道理上说更像纳米机器东说念主，是细菌纳米机器东说念主。

　　这个菌有啥克己？我把小鼠放在磁场里边，然后给它加磁场之后，小鼠里边这些菌就会按照磁场标的去跑，我就把磁场锚定在小鼠的肿瘤上。寰球看到右边这张图便是小鼠的组织里边，亮的荧光部分代表细菌富集的处所，这些菌全部跑到小鼠的肿瘤部位发达作用。发达什么作用？一朝培育磁场的功能功率，它就把细菌裂解，开释出来好多的这种细菌的裂解物。这里边咱们东说念主体的免疫细胞发现这块有非常，就跑到这来，匡助细菌的药物沿途把肿瘤根猬缩，这是一个欺诈了身体内的功能发达的作用。

　　咱们有好多的实考证明注解，欺诈这样一个磁性的菌，不错产生很强的肿瘤调养作用。比如说寰球看到的每一条线，便是一个小鼠的这种生计，有一条线升高代表着肿瘤长起来了。每掉下来一个线代表死了一个小鼠，咱们调养之后，小鼠的这种肿瘤的调养后果得到极大的培育。

　　有了前边这个服务，咱们又往前走了一步，咱们发现其实细菌相等神奇，不单是不错带上一个磁性的铠甲，细菌本人也会分泌好多真谛的物资。比如说咱们发现的细菌不错分泌好多的囊泡结构，欺诈性囊泡结构颖慧什么？咱们不错让咱们肠说念的菌，通过分泌小囊泡穿过肠上皮，作用到肠上皮下边的免疫细胞，来激活免疫经过。

　　平时疫苗打的时候打到胳背下边，只消周围隔邻的淋献媚被激活，可是咱们体内终点是肠说念里边，还有好多免疫细胞，通例的这种循序是弗成激活的。咱们不错给这个东说念主吃了一个菌，让菌通过口腔到达肠说念之后，在肠说念原位开释出好多的小膜泡，这些膜泡本人很小，就容易穿过咱们肠上皮的樊篱，作用到下边这些免疫细胞会激活免疫细胞，这个是一个以前从来莫得东说念主兑现了的功能。

　　咱们用一些荧光象征不错证明注解，如果菌不分泌膜泡，它简直不可能穿越肠上皮，可是有了膜泡之后，它不错产生几十倍的增多，会让膜泡到达咱们肠的上皮里边，通过樊篱。咱们照旧以抗肿瘤的调养为例，咱们看到如果小鼠不去调养或者调养的后果不好，不错看到它们的肺上头有好多的肿瘤移动灶，每一个小点代表一个黑的移动灶，这是玄色素瘤。调养之后看到相等干净的，简直大部分90%的肿瘤被阻扰住了，是以这证明我只是欺诈口服细菌的办法，欺诈细菌原位生成这些小的机器东说念主，就不错抗肿瘤的原位助长和移动，这还詈骂常真谛的一个不雅察。

　　另外咱们也发现这些细菌模块，不单是能够抗肿瘤，当咱们在给小鼠提前打少许细菌分泌膜泡之后，发现它能够改动咱们骨髓的造血干细胞，让它们发陌生化，谱系分化，让它倾向于抗肿瘤的经过。这让我发现正本咱们作念的服务里边，有很大一部分是因为这些膜泡本人，调理了东说念主体的先天免疫的功能，来发达了抗肿瘤活性。

　　咱们欺诈合成生物学的本事，欺诈咱们仿生的循序，欺诈自然的生物体细菌进行改动，不管是用细菌的裂解物，照旧用细菌分泌的膜泡，来行为新一代调养疾病的一个新的技能。咱们对人命的酌量，其实是存在无限尽的可能性的，咱们不错去酌量改动，以至再行合成一个新的人命体。这个标的其实现时咱们依然启动了临床酌量，和咱们临床的结合者李宁院长和王书航教化，现时在医学院肿瘤病院依然有二十个病东说念主入组，用咱们发现的这种新的纳米机器东说念主，去调养肿瘤病东说念主的手术后的复发移动，咱们依然不雅察到了一些积极的景色。

　　另外咱们也不雅察到其实在肿瘤病东说念主里边，大大批病东说念主他们的免疫系统依然得到了压制，是以当今想调理这些东说念主的免疫系统，来抵御肿瘤是需要更多的发奋。是以这里边咱们在不断的在优化迭代，但愿能够让咱们的本事尽早的用到临床上。

　　我给寰球先容主如果咱们团队曩昔十几年的服务，其实在咱们国内还有好多的优秀科学家作念了雷同的服务。比如说咱们纳米中心的丁宝全老诚，他们欺诈雷同的结构，DNA的片状结构，发展成为一个抗肿瘤疫苗，去把不同的抗原佐剂整合在沿途，去调养肿瘤疾病。还有咱们南京邮电大学的汪联辉校长，他们也制备了一个雷同的结构，去发现体内的血栓，用纳米机器东说念主溶栓，来产生对心血管系统疾病的调养，我以为这里蕴含了丰富的异日不错转动的后劲。

　　另外咱们国度在纳米药物这方面，曩昔十多年作念了相等塌实的服务，不单是在咱们说的标的里边，在好多的其他标的，比如说药物的宏量制备，微环境的调控，以及药物的缓释等方面，制备了好多先进的体系。这里边蕴含了好多的交叉学科共同的发奋，我今天讲到的，还莫得讲到的化学、材料、学、生物学、药学等等。固然咱们要把纳米机器东说念主，酿成真的在临床上能治病的，新的药物阵势还有好多的挑战。除了传统的药物研发挑战以外，还有针对纳米本事本人的，比如说如安在体内驱动它们到达疾病病灶部位，若何让它们穿过这样多生物樊篱，到达比如说肿瘤细胞里边等等。

　　固然里边还有一个相等紧要的问题，便是生物安全性的问题。寰球知说念咱们治病的同期还要保险治病的安全。咱们纳米中心曩昔二十多年里边，有两位相等紧要的科学家，赵宇亮院士和陈春英院士，他们两个东说念主在纳米药物安全性，包括纳米卵白冠方面作念了相等多的服务，为咱们后边药物研发转动奠定了相等好的基础。

　　纳米机器东说念主是一个相等交叉融会的前沿，同期我以为它也代表着咱们东说念主类制造的一个巅峰。其实咱们东说念主类社会的发展，便是一部药物发展的历史。药物的研发保证了咱们东说念主类的健康，并且异日咱们东说念主类但愿越来越健康，减少疾病的不幸。我以为纳米机器东说念主本事行为一个新式的本事，会在不久的异日，在好多边界为东说念主类健康作出孝敬。

　　新浪声明：统统会议实录均为现场速记整理，未经演讲者审阅，新浪网登载此文出于传递更多信息之主见，并不虞味着赞同其不雅点或阐述其刻画。

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