未來(lái)，如果你生病了，除了吃藥外，還有更多簡(jiǎn)單高效的治療方式可選擇，比如用光照一照身體就能遠程遙控白細胞，從而主動(dòng)調動(dòng)身體的免疫能力。這并非科幻。我國科學(xué)家已實(shí)現了在活體上用光將白細胞變成“醫學(xué)微機器人”，可自主控制白細胞的激活和運動(dòng)，這在國際上是第一例。7月13日，暨南大學(xué)李寶軍教授和鄭先創(chuàng )教授研究團隊的此項研究成果刊發(fā)在《美國化學(xué)學(xué)會(huì )核心科學(xué)》上。

　　像指揮士兵一樣控制白細胞

　　盡管現代醫學(xué)研究已經(jīng)相當發(fā)達，但迄今為止，人類(lèi)許多重大疾病主要還是依賴(lài)人體自身的免疫系統來(lái)對抗，如癌癥的免疫治療。另外，據統計，在傳統的藥物遞送方式中，很多時(shí)候藥物到達病灶位置的劑量可能還不到1%。這意味著(zhù)絕大部分藥物在遞送途中丟失了。

　　“此項研究的目標是，希望能夠像指揮士兵作戰一樣，去主動(dòng)控制活體免疫系統中的每一個(gè)白細胞，使其能夠直接、高效地清除外來(lái)異物，例如病毒和細菌。”鄭先創(chuàng )接受科技日報記者采訪(fǎng)時(shí)說(shuō)。

　　為何把研究目標瞄準白細胞？“白細胞是人體對抗外來(lái)異物的第一道防線(xiàn)。一旦有細菌、病毒入侵，白細胞會(huì )率先與它們接觸。但白細胞執行清除任務(wù)的過(guò)程，具有自發(fā)的隨機性，很多時(shí)候可能會(huì )錯過(guò)一些細菌或病毒。”鄭先創(chuàng )介紹，“為此，我們提出了一種新辦法，即用光遠程控制白細胞。如果有外來(lái)異物入侵身體，而白細胞仍處于休眠狀態(tài)時(shí)，可通過(guò)操縱激光，喚醒睡眠中的白細胞并激活之，繼而控制它的運動(dòng)，直接讓白細胞去清除異物，這個(gè)過(guò)程完全類(lèi)似于遠程控制一個(gè)活體內的微機器人。”

　　“當然，這種‘醫學(xué)微機器人’并非是利用機械材料去活體中組裝一個(gè)機器人，而是基于已有的內源性白細胞，附加上我們的遠程光學(xué)控制系統，從而實(shí)現像控制機器人運動(dòng)一樣，讓白細胞通過(guò)指定的軌跡運動(dòng)到指定的地方去發(fā)揮作用。”鄭先創(chuàng )表示，“激活的白細胞要運動(dòng)到什么位置、走什么路徑、用什么速度，都可通過(guò)程序來(lái)控制。”

　　首次完成用光控制活體內白細胞的激活工作

　　這項研究工作的難度不小，涉及光學(xué)工程和生物醫學(xué)兩大領(lǐng)域。“研究中，我們需要獨特的光學(xué)系統。在國家重大科研儀器研制項目‘突破衍射極限的三維精準納米光操控儀器研制’的支持下，我們建立了光操縱系統，可精準調控光的聚焦方式、操縱能力和掃描方式，并能同時(shí)進(jìn)行光譜測量。”在此過(guò)程中，李寶軍和鄭先創(chuàng )研究團隊從生物醫學(xué)研究的需求出發(fā)，不斷優(yōu)化系統設備。

　　研究選擇斑馬魚(yú)為實(shí)驗對象，因為斑馬魚(yú)的基因跟人類(lèi)高度同源。但棘手問(wèn)題隨之而來(lái)：如何將藥物靜脈注射到斑馬魚(yú)的血管內。“斑馬魚(yú)的體形很小，成魚(yú)體長(cháng)只有3—4厘米，幼魚(yú)體長(cháng)僅有幾毫米，它們的血管更是細小到只有十幾個(gè)微米左右。而我們的研究需要將模型納米藥物通過(guò)靜脈注射方式，注射到這些細小的血管中。當時(shí)我們遇到了很大的技術(shù)挑戰。”鄭先創(chuàng )回憶道。

　　經(jīng)反復嘗試，他們最終搭建出一套顯微注射裝置并能熟練操作，解決了這一技術(shù)難題。“我們把斑馬魚(yú)放到顯微鏡下，通過(guò)微控制器按鈕來(lái)操縱微型注射器的上下左右移動(dòng)，實(shí)現了對斑馬魚(yú)微小血管的精準注射。”他說(shuō)。

　　經(jīng)過(guò)不懈努力，研究團隊在國際上首次完成了用光控制活體內白細胞激活和運動(dòng)的研究工作。“我們不光做到了，且做得比較細致，能夠定量地控制參數，對白細胞進(jìn)行精準的激活或解激活。”鄭先創(chuàng )說(shuō)。尤為突出的是，該研究不僅可讓白細胞響應免疫系統的需求，進(jìn)而清除細菌和病毒，它還可以把白細胞變成扮演運輸任務(wù)的“微型飛船”，把藥物像乘客一樣精準運輸到病灶部位，實(shí)現高效治療。

　　“這是一項具有前驅性的研究工作，離最終的臨床應用還有很長(cháng)的距離。”鄭先創(chuàng )坦言，作為基礎研究，目前研究只在斑馬魚(yú)身上進(jìn)行，后續還將繼續優(yōu)化，逐步在小鼠和大動(dòng)物模型上進(jìn)行實(shí)驗。至于何時(shí)能在人體上進(jìn)行實(shí)驗，還有很長(cháng)的路要走。（葉青 李偉苗）