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智能手机玩起远程诊疗

2017-07-10 10:14 来源:科技日报 刘 禹 王 春

  智能手机可用来发微信、玩游戏、看视频,但你见过智能手机用于治疗疾病吗?7月1日,在沪召开的第三届合成生物学青年学者论坛上,华东师范大学生命科学学院、上海市调控生物学重点实验室叶海峰研究员展示了他不久前发布的一项科研成果——智能手机远程调控诊疗糖尿病。

  让定制化细胞自行分泌胰岛素

  近年来,随着移动通讯和互联网技术的快速发展,智能手机在血糖监控中已经有了应用。但是,目前智能手机对糖尿病患者仅有诊断和检测功能,无法实现对其治疗。这项研究巧妙地将合成生物学与电子工程学相结合,开发了一种集糖尿病诊断和治疗为一体的智能诊疗新系统,首次实现通过智能手机超远程调控治疗糖尿病的目的。

  糖尿病传统的治疗方法需要每天注射胰岛素或餐前服用降糖药物,对病人来说非常痛苦。而使用叶海峰的这一研究成果就能避免体外注射。叶海峰利用合成生物学理念,设计合成了远红光调控基因表达的定制化细胞。“这种细胞在远红光的照射下,就可以自行表达分泌胰岛素。”叶海峰说,将硬币大小的含有定制化细胞的水凝胶LED复合体植入体内,再通过手机软件控制LED,就可以实现用手机超远程控制细胞表达分泌胰岛素。“定制化细胞可以用人体自身的细胞进行遗传改造合成,不用担心伦理和安全问题。”

  叶海峰介绍,目前该研究实验室研发阶段已经基本完成,正在进行大鼠实验,离人体实验和应用还有一段距离。该治疗方法降血糖效果见效非常快,只需要用红光照射1—2小时,血糖就显著降低到正常水平。“我们目前开发的智能手机治疗糖尿病还是半自动化的,下一步目标就是做全自动化的诊疗系统。”叶海峰表示,希望政府和资本在临床转化研究上给予更多支持。

  合成生物学或可改变传统生产方式

  用光控制细胞胰岛素的表达分泌,这是普通细胞无法做到的,通过人工设计合成或改写细胞基因组,就可以实现这一功能,这就是合成生物学的神奇之处。

  合成生物学是继DNA双螺旋发现所催生的分子生物学和“人类基因组计划”实施所催生的基因组学的第三次生物技术革命,将引发新一轮的世界科技革命。

  “合成生物学的核心就是‘写’。”中科院上海植物生理生态研究所、中国科学院合成生物学重点实验室副主任王勇研究员介绍,从系统生物学到合成生物学的跨越,标志着人类已经从解读基因进入改写基因的时代。通过基因组设计合成,特别是人造生命合成,可以迅速让生命体的性能得到巨大提升,突破自然选择、进化的缓慢过程。

  合成生物学还可能会颠覆产业。“举个例子,有些中草药对生长环境要求很高,而且生长缓慢,有效成分含量低。有了合成生物学就可以通过改写酵母基因生产有效物质。只需要一小块地,厂房里标准化生产,很短时间就可以得到纯度更高、更安全、可用于医疗的有效成分。再比如家蚕,雄蚕吐丝质量好,但幼蚕的性别无法区分,通过合成生物学技术就可以控制家蚕的性别并筛选雄蚕。”王勇透露,目前这些中科院的研究成果有不少已在进行产业应用。

  和国外合成生物学发展状况相比,我国在此领域的论文发表数量已排名全球第二,但产业应用仍相对薄弱。“美国在合成生物学这个学科诞生后,迅速有上千家中小企业成立,人才和资金都投入到这一新兴产业。”王勇呼吁,希望政府给予合成生物学更多鼓励和支持,从基础研究、产业配套到人才培养全面布局。

  和转基因相比,合成生物学强调更多的是设计,“当然,任何一项颠覆性技术都会有争议,我们一定要注重公众、媒体、政府参与,而不只是科学家自己在研究。”王勇强调。

(责任编辑:王蔚)

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