熒光探針”點亮細胞世界
走進山東師范大學化學化工與材料科學學院實驗室，在激光顯微鏡下，“熒光探針”使細胞呈現(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)和預防重大疾病嗎？
山東師范大學化學化工與材料科學學院唐波、董育斌、李平、王鵬、李娜等領銜的科研團隊，經(jīng)過近二十年的刻苦攻關，有效地解決了細胞成像這一難題，極大地推動了該領域的國際研究步伐，他們完成的“細胞穩(wěn)態(tài)調控活性分子的熒光成像研究”項目于近日獲得2018年度國家自然科學二等獎，成為首個以第一完成單位獲得國家自然科學獎的山東省省屬高校。
早在2000年前后，當時國內(nèi)的生命科學和光學成像等研究領域剛剛興起，團隊領頭人唐波教授便敏銳地意識到分析化學和生命科學的緊密結合，必將推動一個新型交叉研究領域的興起。從此，一個以化學、生物學、醫(yī)學等多學科為支撐，以揭示重大疾病的發(fā)現(xiàn)和治療為使命的團隊應運而生。
2013年初，以山東師范大學為項目牽頭單位、唐波為首席科學家的國家重大科學研究計劃（973）項目“重大疾病相關的若干重要難檢活性小分子細胞內(nèi)納米傳感研究”正式啟動。“一定要把目光瞄準國際科研領域的最前沿，只有站位高、視野寬、反應快，才能把握住科研領域的時代脈搏，產(chǎn)出高質量的研究成果?！碧撇ú粌H自己以此為標桿，還將這一理念植入了全體科研團隊的“基因”之中。
自然科學獎評審的核心指標就是原創(chuàng)性，而這正是“細胞穩(wěn)態(tài)調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)率低與波長不可調的關鍵問題，為研制具有高靈敏度與光譜空間可分辨探針的篩選、設計、構建奠定了重要的理論基礎。
“在原有的檢測方法中，熒光信號靈敏度差、轉換效率較低，會直接影響成像質量，從而會導致醫(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理與能量轉移、電子轉移等光信號轉換機制，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，檢測速度和準確性都得到了極大提高?！遍L江學者董育斌教授說。
“在疾病發(fā)生之前，我們可以通過細胞內(nèi)特定指標的變化來作出預警，從而盡早地預防和治療。而這種指標變化，需要找到特殊的化合物即‘探針’，注入活體細胞后，用高能熒光顯微鏡來檢測‘探針’光學信號的改變來確定。”為團隊作出重要貢獻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)高準確度和超高靈敏檢測的突破。
“這與現(xiàn)階段醫(yī)學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致準確性下降，假陽性比例很高，比如前列腺癌的假陽性比例最高達60%。而使用CT檢查，當發(fā)現(xiàn)病灶時，病情一般已進入中晚期?！鼻嗄觊L江學者李娜教授說，“因此，使用熒光成像方法，通過新材料‘探針’在活細胞里面檢測活性物質，且是在體外保真環(huán)境進行，無創(chuàng)傷，無傷害?！?/span>
目前，團隊師生所在的化學學科近十年來穩(wěn)居ESI全球前1%，團隊成員均有穩(wěn)定的國家級課題作為依托，堪稱精兵強將?！拔覀冄芯繄F隊，不僅有化學專家，還引進了生物、醫(yī)學、物理等方面的人才。大家學術背景非常多元，團隊在開拓新的研究領域和方向時也非常方便。”泰山學者青年專家高雯說。(生物谷Bioon.com）
