早診早治是癌癥治療環(huán)節(jié)中的重要一環(huán)，但針對惡性腫瘤的早期分子診斷的研究目前還處于發(fā)展瓶頸期，面臨著低準(zhǔn)確率、操作繁瑣等挑戰(zhàn)，因此，新一代腫瘤分子檢測技術(shù)的開發(fā)迫在眉睫。

上海交通大學(xué)醫(yī)學(xué)院分子醫(yī)學(xué)研究院研究員韓達(dá)，主要從事生物分析化學(xué)與化學(xué)生物學(xué)研究。以核酸分子工程技術(shù)為手段，通過設(shè)計和建立核酸分子器件與分子電路，使其功能多樣化和智能化，應(yīng)用于解決細(xì)胞分析與疾病分子診斷等生物醫(yī)學(xué)中的難點問題。他的一系列工作在過往得到了國內(nèi)外同行的廣泛關(guān)注，并首次實現(xiàn)了基于 DNA 分子計算的腫瘤早期診斷。

憑借首創(chuàng)性通過核酸分子工程技術(shù)創(chuàng)建功能化和智能化的核酸分子器件及系統(tǒng)，并將其應(yīng)用于生物醫(yī)學(xué)和細(xì)胞生物學(xué)研究中，韓達(dá)入選 《麻省理工科技評論》“35 歲以下科技創(chuàng)新 35 人” 2020 年中國區(qū)榜單。

圖 | 《麻省理工科技評論》“35 歲以下科技創(chuàng)新 35 人”2020 年中國區(qū)榜單入選者韓達(dá)

給核酸寫 “算法”

韓達(dá)選擇把分子計算和生物工程結(jié)合，這源于他本人豐富的交叉學(xué)科學(xué)習(xí)、從業(yè)經(jīng)歷。

韓達(dá)曾在美國佛羅里達(dá)大學(xué)譚蔚泓院士課題組進(jìn)行博士研究，聚焦在生物分析傳感，博士畢業(yè)后他加入美國知名芯片巨鱷英特爾公司擔(dān)任芯片研發(fā)工程師?；貒毩㈤_展科研后，韓達(dá)選擇整合兩段經(jīng)歷中所積累的器件設(shè)計和傳感原理方面的經(jīng)驗，開展分子醫(yī)學(xué)診斷的研究。

“傳統(tǒng)的生物分析化學(xué)主要通過建立新的檢測方法來實現(xiàn)對于不同物質(zhì)含量、濃度的精準(zhǔn)檢測，但在疾病的分子診斷領(lǐng)域的應(yīng)用仍存鴻溝。問題之一是疾病標(biāo)志物的濃度高低不能簡單的與疾病的診斷結(jié)果相關(guān)聯(lián)，往往需要一些邏輯算法來做修正從而實現(xiàn)與疾病信息的準(zhǔn)確關(guān)聯(lián)?！?他說，因此，他希望把計算機(jī)多種信號綜合運算、生物分析化學(xué)和生物醫(yī)學(xué)結(jié)合起來，探索交叉學(xué)科融合后的癌癥早篩解決方案。

韓達(dá)主要構(gòu)建了基于數(shù)據(jù)分類算法的 DNA 分子計算方法，首次實現(xiàn)了基于 DNA 分子計算的腫瘤早期診斷。在血液樣本中不需要人工干預(yù)和復(fù)雜儀器的情況下快速給出肺癌診斷結(jié)果，快速、低成本、低誤差以及不依賴傳統(tǒng)診斷方法的人工數(shù)據(jù)分析要求等優(yōu)勢，為惡性腫瘤的無創(chuàng)分子診斷提供了一條嶄新的途徑。

圖 | 核酸編程的構(gòu)建方法與數(shù)據(jù)驗證（來源：韓達(dá)）

縱觀目前以 “血液腫瘤特異性蛋白標(biāo)志物” 為主要依據(jù)的常規(guī)分子診斷方案，韓達(dá)認(rèn)為，單一標(biāo)志物的準(zhǔn)確率遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，需要利用多個標(biāo)志物集合相關(guān)權(quán)重分析的方法進(jìn)行分析。同時，針對蛋白類標(biāo)志物的早期診斷往往面臨著 “不夠早” 的困境。

因此韓達(dá)選擇血液中的多種微小核糖核酸（miRNA）作為靶標(biāo)，以核酸之間發(fā)生的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)為基礎(chǔ)，賦予探針分子完成原位運算和權(quán)重加成的能力，實現(xiàn)對多個靶標(biāo)的綜合邏輯分析?！敖o核酸編程、設(shè)計算法，讓其對血液中的多個靶標(biāo)物進(jìn)行加減乘除的二進(jìn)制運算法則，進(jìn)而得到直接的檢測結(jié)果?！?他說。

所謂的“核酸計算”把核酸設(shè)計成一個可以執(zhí)行計算機(jī)功能的體系，實現(xiàn)對血液樣本中靶標(biāo)物的原位綜合分析，直接報告結(jié)果，無需專業(yè)人員的數(shù)據(jù)分析與解讀，可實現(xiàn)腫瘤的快速篩查，這將無疑節(jié)省病人尋醫(yī)問診期間的時間和精力，讓人們有希望通過 “一滴血” 來快速判斷罹患腫瘤的可能，為腫瘤診斷窗口的提前提供有力支撐。

圖 | 基于核酸計算的肺癌分子診斷方法的流程與結(jié)果（來源：韓達(dá)）

科研工作者的使命感

不難看出，韓達(dá)非常善于在學(xué)科交叉處挖掘研究熱點，把自己的專業(yè)優(yōu)勢融合到分子醫(yī)學(xué)這一前沿研究領(lǐng)域。他認(rèn)為，這源于他時刻對科學(xué)研究充滿好奇心。

在他眼中，科研工作者最主要的任務(wù)是解決基礎(chǔ)科學(xué)問題，這能為未來解決 “卡脖子” 技術(shù)問題打下基礎(chǔ)。

“使命感” 也是他反復(fù)提到的一個詞匯，他認(rèn)為科研工作者需要起到榜樣作用，沉下心來專注于本職工作?！翱蒲泄ぷ髡咭プ浒宓?，不要太過看重名利和地位，動腦、好奇、解決問題最重要?！?他說。

韓達(dá)說，全球體外診斷產(chǎn)品市場規(guī)模在 2019 年已達(dá)到 700 億美元，并以每年 5%-10% 的速度繼續(xù)增長。這源于人們對健康的不懈追求，也注定會推動健康事業(yè)的繼續(xù)發(fā)展。未來，他希望自己開發(fā)的技術(shù)能充分發(fā)揮檢測快速和準(zhǔn)確等優(yōu)勢，成為新一代惡性腫瘤早期分子檢測的主流技術(shù)。

研究未來的應(yīng)用場景是醫(yī)院和家庭。他希望將自己的分子無創(chuàng)診斷方法可以進(jìn)一步做成試劑盒，可以在家庭、醫(yī)院等場景實現(xiàn)無創(chuàng)的惡性腫瘤快速篩查和診斷，進(jìn)一步將惡性腫瘤的診斷窗口前移，進(jìn)而提高其治療的成果率。

韓達(dá)說，下一個階段的研究目標(biāo)是擴(kuò)大檢測樣本的數(shù)量，進(jìn)一步驗證該技術(shù)在大樣本病人中的檢測準(zhǔn)確率，推動該方法的臨床診斷應(yīng)用。

談及本次入選“35 歲以下科技創(chuàng)新 35 人” 榜單，韓達(dá)十分謙遜，他自嘲地表示自己和其他入選人相比仍有不足，入選榜單是因為 “幸運”。但他也想通過本次入選告訴那些對科學(xué)研究感興趣的讀者，無論是作為學(xué)生、科學(xué)家、工程師還是技術(shù)開發(fā)人員，只要對所追求的事物充滿熱情，就能發(fā)揮自己的優(yōu)勢，創(chuàng)造屬于自己的無限可能。

來源：麻省理工科技評論