本站原创2012年12月11日,10位来自全国的青年女科学家获得有着中国青年科技女性“诺贝尔奖”之称的第九届“中国青年女科学家奖”.她们通过将创新方法引入自然科学的基础研究,在各自的科研领域获得了开创性成果,从而帮助人类在获取新材料、解决生物学医学难题、应对环境与气候挑战等方面获得更新的进展,也为整个科学界带来了新思路、新突破.
攻克罕见病
这个世界上,有一个特殊的患者群体.他们承受着疾病的苦痛,却往往被医生、科学家、制药公司所遗忘,所忽略——只因为,他们所患的疾病有一个共同的称呼：罕见病.
罕见病的发病率通常只有十万分之一,甚至数十万分之一,正因为发病率极低,才造成了这类患者目前所面临的尴尬局面：医生对罕见病不了解,往往错诊或者无法诊断；因为少见,这类疾病难以引起科学家的注意；而制药公司,通常不会投入巨额资金去研制罕见病药物,因为这些疾病的患者太少,预期回报不会太高.
然而,总有一些勇敢的科学家愿意踏上一条少有人走过的路,愿意在一个小小的领域,为缓解一小群患者的病痛而做出自己的努力——复旦大学附属华山医院神经科主任医师、复旦大学神经病学研究所所长吴志英就是其中之一.她研究的疾病叫做阵发性运动诱发性运动障碍,这类疾病的发病率很低,只有约十万分之一.
吴志英研究这种疾病,大概是出于她那悲天悯人的情怀：“这些病人总不能不管吧,总得有人去关注这些疾病,总得有人去做这方面的研究,如果谁都不关注,这些病人会很痛苦.”
2005年,吴志英遇到一个奇怪的病例,一个12岁的小男孩来到门诊,当他从凳子上站起来的时候,浑身立马像跳街舞一样不受控制地抽搐、扭动起来,持续二三十秒钟之后自行停止.之前,由于这种疾病的症状与癫痫相似,一直被当作癫痫来治疗,但效果很不好,吴志英怀疑,这可能不是癫痫,而是阵发性运动诱发性运动障碍.后来,她又遇到一个女患者,只要改变体位,就会发生抽搐、扭动,每次持续45秒左右,一天要发作二三十次.女孩为此感到痛不欲生.
吴志英开始查寻相关资料,发现早在1967年,国外就有人报道过阵发性运动诱发性运动障碍,但直到2004年,这种疾病才有了国际诊断标准,而在国内,到2005年,都很少有人关注这种疾病.吴志英还发现,这种疾病的发病率可能不是十万分之一,“实际上要高很多,以前认为这类患者少,只是因为我们不了解这种疾病”.这意味着,在此之前,不少人患了这类疾病,却从未得到过正确的诊断和治疗,终生为其所困.而具有讽刺意味的是,这类疾病只要能确诊,是能够治好的.
在基因中寻找病因
她决定从基因着手.从2005年开始,吴志英带领研究团队,开始收集患者的DNA样品.因为,只要确定了与这种疾病相关的基因突变,就能非常准确地对患者进行诊断.确诊后,只需极少剂量的卡马西平（一天半片,癫痫治疗一天需要12片剂量）,就可以让患者变得跟正常人一样.随后几年,吴志英与同事搜集并分析了大量患者的DNA样品,并把患者的DNA数据与上千个正常人的DNA进行比较,最终成功追踪到了阵发性运动诱发性运动障碍的致病基因——位于16号染色体上的PRRT2基因.
PRRT2基因的发现有着里程碑意义：不仅会让阵发性运动诱发性运动障碍的诊断更准确,而且有助于阐明疾病机理.吴志英的研究也让更多科学家注意到了这类疾病,投入到相关研究中,这将真正改变患者们的尴尬境地.
为病患解除痛苦,不放弃任何一位病人,这是吴志英从小就立下的志向.在上小学四年级的时候,吴志英也曾得过一种怪病,发烧、疼痛,有半年时间不能行走.那时候医生都说她没得治了,以后就是瘫痪,可是坚强的吴志英就是不愿意放弃,他对父亲说,你带我去部队卫生所.到了那里,吴志英自己跟医生说,“你们给我打青霉素,我不过敏,尽管打”.
一天两针,持续一个月的青霉素治疗,再加上两个月的口服抗生素,吴志英重获新生.很多年过去了,吴志英明白自己当时患的是化脓性关节炎,是自己大胆地治好了自己.这次意外的经历,激发了吴志英从事医学研究的念头,也让她更能理解罕见病病人的心境.
进入医学院的吴志英,最初的志向其实是做一名妇产科医生.大学三年级时慕容慎行教授的一次讲座,彻底改变了吴志英的医学选择,也改变了她的一生.讲座中,慕容慎行教授有关神经系统疾病诊断的讲授,明白而有趣,深深地感染了台下的吴志英,让她第一次感受到了神经系统的魅力,“我就觉得这个神经系统实在太神奇了,我要把神经系统搞清楚”.
对于未知有着强烈好奇心的吴志英,带着对于神经系统研究的浓厚兴趣,走上了科研的道路.为了获得第一手的研究材料,吴志英扎根医院,在研究室睡过“铁床”,吃过不少苦,然而,她对于医学的信念却从未动摇过,“就是喜欢,这些事情是我喜欢做的.所以我觉得一个人有兴趣,喜欢做,很自然就会去做.”
吴志英不无感慨地说道：“一个人选择做的事情,尽量要跟他感兴趣的事情能够对上号.把一个职业当做事业来做,就可能做得很好,做得更好.”
“唐氏”难题
任何准爸爸和准妈妈,都希望即将迎来的小宝宝健康、聪明,无论身体还是智力水平,都没有任何缺陷.于是,孕妇会接受各种产前检测.“唐筛”（即唐氏综合征产前筛查）就是其中之一.
唐氏综合征是一种非常严重的遗传疾病,中国活产婴儿中该病发生率约0.5‰～0.6‰,患儿往往在智力和语言方面存在较大障碍,体格发育落后,并可能伴有其他畸形症状.然而,对于这种遗传风险,目前常用的产前检测并不如人意.
一般的“唐筛”是这样的：首先检测孕妇血液中某些标记物的浓度,计算出一个危险指数.如果这一数值较高,孕妇就要进一步做羊膜穿刺或绒毛检查,而这种侵入性检测有较大风险,平均每200例就会导致一例流产.再加上“唐筛”中,检测血液标记物时存在较高的检测阳性（即有些没有唐氏综合征的胎儿,检测结果却是相反）,导致许多胎儿并没有问题的孕妇,由于血液检测结果偏高而不得不接受侵入性检测,无端面临胎儿流产风险. 有没有一种更安全、更准确的方法呢?多年来,香港中文大学医学院的赵慧君教授和同事们一直在探索新的检测方法,他们研究出利用母亲血浆来分析胎儿DNA的非侵入性检测技术,已经成功用于诊断胎儿是否患有唐氏综合征.
新方法直接针对唐氏综合征的病理学特质,即患病胎儿基因组中多出的21号染色体（“唐筛” 只检测唐氏症的相关表型特征）,因此达到非常高的准确性,而检测阳性检出率只有1/1000,从而使99.9%的孕妇避免了侵入性检测带来的流产风险.
利用母亲血浆来分析胎儿DNA,从而诊断胎儿是否患有唐氏综合征,这说起来容易做起来难,其中有许多技术挑战.首先,血浆中DNA含量很低,绝大多数来自母体的DNA,胎儿DNA大约只有10%,因此,唐氏综合征患儿的母亲血浆中,21号染色体DNA的总量与正常水平的差异极小.目前,各种分子生物学方法都无法检测到如此微小的差别.赵慧君教授创造性地将近年出现的大规模平行测序技术用于DNA计数,由于每一轮测序可以检测到几百万至几十亿的基因序列,因此就可以非常精确地检测血浆中的DNA含量.
只有这一种技术还不行,因为一毫升母体血浆中的DNA含量并不高,检测结果在精确性上仍然达不到要求.面对这一难题,赵慧君教授又设计出新的随机测序法,不再针对特定基因序列,而是对21号染色体上的所有基因片断进行计数.因此,孕妇血浆中胎儿21号染色体上的所有DNA信息,都会被挖掘出来,从而极大地提高了检测灵敏度.如今,这种非侵入性检测技术已经成功用于多种遗传疾病的产前诊断,在中国香港、美国以及欧洲多个国家,新技术已经在临床上应用.
不过,这项技术的成本还很高,每一个样本的检测成本高达几千元,对于大多数普通家庭来说还是承受不起,这也限制了新技术的推广和普及.赵慧君和她的团队还在努力,希望通过技术改良,使检测成本大幅下降.成本下降后, 赵慧君还希望将技术应用在其他遗传病上, 如地中海贫血症,让这种安全、准确的非侵入检测技术得到更大规模的应用.
无创验癌症
另外一个更让人兴奋的好消息是,赵慧君运用相同的思路开展无创癌症检测,一旦这项技术得到应用,将是癌症患者最大的福音.“所谓无创检测,就是利用血液中的DNA信息来给病人做一次全身的X光,做唐氏筛查只需要检测1000万条DN段,而测癌症的话,需要4亿条DN段.”
赵慧君的科研成果得益于人类基因图谱的绘制,通过患者DNA和正常人DNA的比对,科学家们可以很容易地发现异常的基因.“人体每天都会有很多细胞更新,正常的细胞释放正常的DNA,不正常的细胞释放不正常的DNA,我们将所有的DNA串联起来,就能清楚地判定患者到底是哪里患癌了.”赵慧君说,“传统的方法,要确定一个病人到底哪里患癌了,首先要做大量的X光检测,如果觉得是肝癌,就要开刀在肝上取切片,病人的痛苦非常大,而且这样的检测准确率不高,并且发现的时候通常都到了中晚期,即使有很好的药物,也为时已晚.”
通过血液中的基因检测,每个人都能及时诊断是否有患癌风险.“正常的人,可以两年做一次检测,一旦发现异常,马上可以切除病灶,防患于未然.”然而这条路并不平坦,目前赵慧君还只是做了5个个案,检测出4个肝癌和1个乳腺癌合并卵巢癌患者.“我们必须做大量的试验,确保检测的准确性,才能推向临床.现在检测的成本费是10万元,这也不是一般人能够承受的.”不过赵慧君很乐观,随着技术的不断推进和使用人群的大量增加,检测费用会大幅下降的.
赵慧君从小便对侦探小说特别感兴趣,她认为,科学研究其实就是一个侦探推理的过程,从病人的病症、化验报告中一点点分析,找寻到病症的源头,看起来再高深的研究也可以拆分成一小块一小块来解决.在生活中,她同时扮演着医生、科学家、教授和母亲等多个角色,但她非常享受这种充实的生活.
工作中做到尽善尽美的同时,赵慧君在家庭事务上也样样亲力亲为,跟普通母亲一样做饭、洗衣,检查女儿的学习进度,每天早上给她们挑衣服、梳头发.她认为,工作之于家庭,或者家庭之于工作,都是调节剂.只要有检测期,赵慧君就会和一家人去旅行,和女儿们一起体会世界的奥妙.
赵慧君寄语年轻人：“不要埋没了自己的求知欲,不要低估了自己的能力,只有不断探索未知,一步一步地挖掘每个问题背后的答案,未知的领域就是你开创未来的疆土.”