【对话/观察者网心智观察所】
脊髓损伤,这一困扰医学界多年的棘手问题,如今因一位科学家的创新研究而看到了一线希望。同济大学的朱融融博士及其团队成功研发出全球首例可注射的神经系统生物材料修复支架。这项技术的问世,为全球数百万患者带来了新的治疗曙光。
朱融融博士荣膺观察者网2024年度“科创人物·年度领航者”称号。近期,心智观察所深入探访了这位“破壁者”的科研领域,倾听了她讲述如何运用生物材料描绘生命的坚韧品质。
心智观察所:首先向朱教授表示热烈的祝贺,恭喜您荣获本年度观察者网的科创人物称号。您在纳米生物医药领域的研究已历时多年,同时我们也得知您的研究团队在脊髓损伤修复领域取得了显著成就。那么,能否请您从技术角度,对“可注射神经系统生物材料修复支架”进行简要的介绍呢?
朱融融提到,这种生物材料具有促进神经再生、引导轴突定向生长、重塑神经环路等功效,从而加快脊髓损伤的愈合速度,实际上它相当于一个神经中继站。简单来说,若脊髓断裂,神经网络将不复存在,大脑的神经信号也无法传递。因此,我们成功研发了一种新型生物材料,该材料能够将断裂的神经重新连接,并推动神经元继续生长,进而构建一个新的神经网络。借助这个中介桥梁,大脑的信号得以传递至下游的肌肉和感觉效应器,将其转化为运动信号。同时,下游肌肉和感觉效应器的电信号也能逆向反馈至大脑。因此,这个人工“支架”具备了与原生神经器官相似的功能。
心智观察所:究竟是什么契机,促使您选择了投身于这个富有意义的领域呢?
朱融融提及,她偶然地加入了2016年程黎明老师主持的重点研发项目。该项目的主要目标是解决脊髓损伤的修复问题。在此之前,朱融融主要从事生物材料的研究,尤其是设计方面,主要集中在抗肿瘤领域,而与再生相关的领域涉猎较少。
自2016年起,我开始涉足脊髓损伤领域,随后发现神经科学对我而言更具吸引力,于是我将所有精力几乎都投入到运用生物材料以促进脊髓损伤的再生与修复的研究中。
此类工作涵盖了材料研发、脊髓损伤病理微环境的深入研究等。设计优质材料,并非简单地将材料植入脊髓,而是需针对病理微环境的调控需求,对材料进行再优化与设计。如此,材料不仅能调节微环境,还能促进内源神经干细胞的有效分化,这个过程颇具学科交叉的特点。
心智观察所:这项技术的难度和复杂性似乎颇高,而贵团队研发的层状双氢氧化物在动物实验中已展现出显著的疗效。能否请您分享在研究过程中的一些令人难忘的时刻?
朱融融表示,记忆中难忘的时刻不止一次。其中之一发生在对啮齿类动物的研究中。我们原本是利用深度学习技术筛选出了这一材料,但在实际使用这一材料进行实验时,我们对它的效果并没有抱有过高的期望。这是因为许多材料在体外实验中表现良好,但到了体内环境,效果可能并不理想。
我们首先在啮齿类动物身上进行了实验,结果发现这种材料对它们的后肢翻掌动作和整体步态产生了显著的提升效果。那一刻,我感到无比难忘,因为它证实了我们的研发材料对啮齿类动物确实有效。随后,我们获得了广泛的认可,并获得了相应的资助。有了这些资助,我们便决定将实验扩展到恒河猴身上。
那是在2021年,经历颇为艰巨,主要是在恒河猴身上进行的实验操作复杂。起初,我们并未抱有太高的期望,因为了解到众多在啮齿动物中表现良好的物质,换到非人灵长类动物身上,其效果未必依旧显著。
在啮齿类动物实验中,短短四周时间,我们便观察到材料促使小鼠步态有所改善。然而,在非人灵长类动物身上,直至三个月前,我们并未观察到任何步态恢复的迹象,几乎准备放弃。但到了第四个月,我们饲养动物的科研机构来电告知,实验中的恒河猴已开始尝试行走,其中一些甚至步态稳健。这无疑是我们团队的一大鼓舞,该材料在恒河猴这一非人灵长类动物身上展现了显著效果,这预示着它未来在临床应用中也可能取得同样成效。
心智观察室:此款材料主要服务于脊髓受损的病患群体,那么在临床治疗上,目前又是如何进行的呢?
朱融融提到,在科研探索中,我们常常遇到各种疾病,脊髓损伤便是我们与临床合作的首个研究目标。在我国,每年新增的脊髓损伤患者大约在8至10万人之间,而累计患者数量已超过三百万。值得注意的是,其中不足20%的患者并非遭受了皮质脊髓束的实质性断裂,他们可能只是遭遇了轻微的水肿压迫。通过大剂量激素治疗,这些患者有望获得改善。然而,大约有82.5%的患者,即绝大多数患者,遭受了脊髓实质性的损害。目前,这些患者尚未找到任何有效的药物或治疗手段。因此,我们所采取的策略是利用这种过渡性的方法。
脊髓损伤多由交通事故、高空跌落等突发事故引起,治疗时需进行伤口清理,清理过程中往往需要移除椎板。这是因为部分患者的椎板已受损,而目前医学界尚无相应的修复材料。实际上,用于脊髓损伤的修复材料不仅需具备生物相容性,还需具备诱导神经干细胞分化为成熟神经元的特性。神经细胞本质上是放电的单元,因此选用的材料必须具备相应的诱导特性。实际上,对这些材料进行筛选并非易事,其中涉及的技术难题不容忽视。
目前,我们在恒河猴身上进行的实验是针对急性模型的研究,而慢性模型的研究尚处于探索阶段。初步考虑,我们可能会选择急性期的患者进行测试,这是因为慢性期的患者其疤痕组织较为密集。同时,我们正在研究如何利用小分子或其他因素,促使疤痕组织内部的细胞发生变化,并进一步结合酶解等手段来缓解疤痕的紧密度,以期通过生物材料进行有效的治疗。
心智观察所:您期望您的研究能够为脊髓损伤患者及其家庭带来哪些积极的影响或转变?
朱融融表示,病患及其家庭都承受着极大的痛苦。由于脊椎损伤患者存活期相对较长,然而他们的生活品质却极为低劣。患者的手部失去握力,胸腰椎以下至手部的神经也受到脊髓损伤的影响,导致瘢痕组织扩大。这些瘢痕组织形成后,会进一步损害残留的神经元,甚至诱发神经元的死亡。正如之前提到的邢台市应急管理宣传教育培训中心,这80%的患者中,许多都是完全瘫痪或部分瘫痪的状态。患者的基本愿望就是能够独立坐起,或者自行站立,即便是自己刷牙这样的小事,在治疗开始之前都难以实现,难度极大。
目睹患者的生存状况,我内心深感痛苦。若我们研发的材料能够得到实际应用,若能让患者们恢复健康,我将感到无比的满足与自豪。
心智观察所:在2009年,您曾赴美国石溪大学进行学术交流。亲身经历此行,您对中美两国在生命科学领域创新能力的不同之处及其相互补充性有何见解?
朱融融提到,相较于我国,美国在生物医学产业领域起步较早,并且不断促进科研成果向实际应用的转化。这种科研投入不仅来源于政府,还有众多企业愿意投入大量资源进行研发。
我国近年在生物医学研究领域的资金投入持续增加,众多大型医疗企业亦加大了科研投资力度。诸如长三角国家技术创新中心等机构,通过创新型的拨投结合方式,为我们提供早期投资支持,这对于促进科研成果转化至关重要。唯有大家持续挖掘那些尚未有人涉足却具备转化潜力的领域,我国的医药行业方能实现繁荣昌盛,同时实现一定的突破。
心智观察所:在上海的岁月里,这座城市赋予了您诸多荣誉,对您的职业生涯产生了深远的影响。您能否分享一下,您为何选择继续留在上海?又有哪些因素促使上海成为您发展的坚强后盾呢?
朱融融表示,她之所以选择上海,原因很简单——她的大学就是在这里完成的。在她看来,上海是一座非常开放的城市,其实现目标的途径明确,而且对人才的吸引力极强。完成学业后,她顺利地留在了母校,开始了自己的科研之路。
在上海海派文化和务实精神的滋养下,我深感收获颇丰。尤其是我们同济大学的生命科学学院和医学院,它们与医院的临床实践紧密相连。这使我们能够精确地捕捉临床问题,在科研过程中,不自觉地倾向于可转化的研究方向,同时也更加迫切地希望能够攻克临床上的难题。此外,我还荣幸地被选入了上海市的“晨光计划”和“青年科技英才”奖项,虽然这些人才计划提供的资金并不丰厚,但对于科研工作的初期发展却至关重要。从最初萌发创新构思,再到后来成功获得上海市科委的重点项目资金支持,这一过程中,不仅增强了科研团队人员的信心,也为项目的成长与壮大提供了有力支撑。
心智观察站:长三角国家创新中心资助的生物再生修复材料产业项目,其发展历程是怎样的?在实施过程中,遇到了哪些挑战?
朱融融提到,长三角国创中心是我们后来才开始了解的机构,经过接触后,我们察觉到它与之前接触过的社会资本存在显著差异,而且在该合作的全过程中,他们给予了我们全面的指导和必要的支持。
长三角国创中心设立了较为完善的“项目经理”机制。在项目论证培育期间,中心会为项目经理分配30万元人民币的专项工作资金,以此资助我们进行技术、市场及产业方面的深入研究。在此过程中,国创中心会陪同我们拜访临床领域的专家、医药企业,同时也会访问CRO机构、调研干细胞库等。经过详尽的调查分析,我们将更清晰地确定未来的转型路径,同时,我们将整合各类资源,优化组织结构,确立研发战略,并精心编制商业规划,以确保转型过程的高效与成功。此外,我们的信心也将大幅提升,坚信我们能够持续前行,走得更远。
项目实施过程中,长三角国创中心会引导我们与政府部门及园区进行交流,这种支持对项目的产业化进程至关重要。然而,过去我们科研人员往往专注于研究工作,与政府间的联系较少,对于如何高效沟通也缺乏了解。这一经历使我们掌握了众多交流与沟通的技巧及方法,这对我们的成长大有裨益。
心智观察所:您如何看待生物再生修复材料的发展潜力?除了在脊髓损伤修复方面的应用,您的研发成果是否还能拓展至其他医疗疾病的治疗领域?
朱融融提到,我们正在探索更多的管线领域。在脊髓损伤的小鼠实验中,我们观察到,处于焦虑状态的小鼠耳朵两侧的毛发会变白并脱落,然而,经过神经治疗,这些毛发不仅能够重新生长,而且颜色变深,变得浓密,这启发我们思考毛发再生的可能性。
接着,我们考虑的第二种管线用途,可能是针对自身免疫性疾病和皮肤病等,例如银屑病。鉴于我们的材料具备免疫调节作用,我们推测它在治疗银屑病上或许能展现出一定疗效。此外,该管线在促进毛发再生方面也有所作为,无论是通过微针技术还是涂抹方式。相较于其他方法,这种管线有望更迅速地应用于临床实践。
心智观察所:作为一名科研领域的大学教师,您为何决定走上创业的道路?在科学家与创业者这两个身份之间,您是如何做到兼顾与平衡的?
朱融融认为,这正是一个顺理成章的发展阶段。国家期望科研工作者将研究成果转化为实际应用,而高校也鼓励科学家们进行技术转化,而非单纯追求论文发表。当前正是一个绝佳的时机。此外,她个人觉得创业同样充满乐趣。许多人认为科研工作如同在象牙塔中,但事实上,科研与其他职业并无太大区别,同样需要个人的内在动力。若认为这项事业既充满乐趣、又能惠及他人、对社会产生积极影响,便会充满热情地投身其中,因此,许多科学家内心都怀揣着创业的愿望。
作为创业人士,鉴于我所从事的是科研成果转化工作,这有别于单纯的供货或中介业务,因此我必须补充一些企业运作的相关知识,诸如公司法律、资金筹集和管理技能等。在组建团队的过程中,我会着重挑选那些沟通能力强的成员,以此来有效减少管理上的开支。
心智观察所:创业过程中让您收获最大的是什么?
朱融融表示,首先,她致力于寻找让科研成果迅速惠及患者的途径,这成为了她科研工作的强大动力。其次,她在科研之余结识了许多新朋友,与他们的思想交流让她感到愉悦,同时也促进了她的个人发展。事实上,许多科学家怀揣着创业的热情,这与人们通常认为的科学家只专注于实验室工作的印象大相径庭。实际上,若能设立一条途径,让我们科研人员能迅速从实验室步入社会,那么我们中的许多人将充满热情。
心智观察所:作为一名女性科研工作者,她在科研征途中是否面临特有的困难?
朱融融表示,实际上并不存在这样的区别。她经常被问到这个问题,然而在她看来,男女在职业发展和探索领域并无不同。她建议女性科研人员摒弃性别观念,专注于自己的职业。关键在于个人是否热爱这项工作,是否适合,是否擅长,以及是否愿意为之投入,并在投入过程中感到快乐。
心智观察所:从旁人的视角来看,您在学术研究和创业领域似乎都表现得得心应手,能否请您谈谈背后的原因呢?
朱融融表示,她并未感到游刃有余,她同样在持续奋斗,对学习和探索未知领域的知识充满热情。在从事转化工作时,与投资人交流时,他们提出的问题常常超出了她的专业范围,这迫使她必须迅速掌握新领域的知识。长三角国创中心提供的相关课程对她帮助极大,让她仿佛打开了一扇通往新世界的大门。