“氧化还原”“生物学”,两个概念放在眼前,多数人大概都不会感到陌生,但如果把它们连在一起,就变得无比小众,甚至在2025年以前,网络上都没有此学科对应的专属词条。
目前,氧化还原生物学是一个三级学科,在热点频出的生命科学领域的确显得有点“冷板凳”的意味。但中国科学院生物物理研究所研究员、中国生物物理学会氧化还原生物学与医学分会会长陈畅却说:“这个学科并非真的‘小众’,相反,它是生命科学的核心领域之一。”
陈畅
“边缘”还是“核心”?
“生命体中每分每秒都在进行氧化反应和还原反应。它们既对立又统一,共同构成了生命活动的基础与本质。从这个意义上讲,氧化还原生物学可以说是生命科学的核心。但这样重要的学科却长期卡在基础研究和应用转化的瓶颈,‘上不着天,下不着地’。作为这个领域的学者,我们有责任做一些事情助它突围。”这是陈畅常挂嘴边的介绍词,也是她多年来坚守的科研路。
某种意义上来讲,那是一段无比寂寞的科研旅程——不仅从事的人少,连知道的人都算不上多。直到现在,国际学术界都还没有给氧化还原生物学一个明确的定义。但向上追溯之后,与它密切相关的自由基、超氧化物歧化酶(SOD)、抗氧化剂等概念,其实早已伴随着食品饮料、保健品、护肤品等广告,走入大众视野。
1900年,美国化学家发现了第一个有机自由基,从此开启了自由基化学的时代。后来又有科学家提出了著名的“自由基衰老学说”,使自由基生物学随之兴起。人们熟悉的SOD、花青素等主打“清除自由基”的保健品、护肤品,就是在这个过程中涌现的产物。
“自由基”
1996年,陈畅进入中国科学院生物物理研究所工作,研究对象正是当时备受关注但又饱受质疑的“自由基”。有学者犀利地把“自由基”点评为“万金油”,认为这个概念和各种疾病都能扯上关系,但其中真正的机理却并不明晰。但正是这种发展势头和种种争议,让陈畅开始审视这个学科的困境和潜力。
“可以确定的是,稳定存在的自由基对于很多化学反应和材料性质都有着至关重要的作用,在有机光电子器件,磁性材料,核磁共振成像,非线性光学器件和能量存储等领域都有着非凡的应用潜力。”这份坚定的信念和希望支撑着陈畅在人迹罕至的无人区坚守了几十年,一直致力于推动氧化还原生物学与医学的发展。
不过,陈畅逐渐发现,自己还是非常幸运的,因为渐渐地,她遇到了许多志同道合的人——他们来自不同的国家、不同的领域,有着不同的学科背景,却殊途同归,对“氧化还原”萌生了浓厚的兴趣。
“大师朋友圈”
陈畅的“氧化还原朋友圈”是一点点扩展起来的。
2007年,中国科学院院士、中国科学院生物物理研究所研究员阎锡蕴及其研究组发现了“纳米酶”,并从此开辟了一个崭新的研究领域。近年来,这个领域进入突飞猛进的临床转化期,研究人员致力于让纳米酶在诊断和治疗上发挥更大作用。“也是从这时起,我开始关注氧化应激。”阎锡蕴说,“我们研究的各种疾病,包括肿瘤、心脑血管疾病、神经退行性疾病等,都有复杂的致病原因,但如果要找一个共同原因的话,那就是氧化应激的失衡。而纳米酶独特的催化性能,表现出调节氧化应激的良好潜力,因此有望成为一类重要的新型药物。”但她很快发现,目前人们对生命体内氧化还原的“全景图”知之甚少,氧化还原的精准调控仍然属于世界难题。因此,她在一次学术研讨会上对陈畅所研方向表示了极大的合作兴趣,希望和氧化还原领域的学者深度合作,通过建立更加成熟、准确的科学方法,发挥纳米酶的临床潜力。
无独有偶,主治帕金森病的首都医科大学宣武医院神经内科主任医师陈彪也十分关心氧化还原生物领域的最新动态。在一次战略研讨会上,陈彪听了陈畅的报告,了解到她带领的国家重点研发计划团队正致力于建立一种全面评估氧化还原状态的方法。此方法的建立有望为帕金森病临床诊治提供重要参考。这让陈彪看到了前景的曙光。
北京大学未来技术学院教授陈晓伟亦是如此,虽然他的研究方向是糖脂代谢。但他发现一个脂代谢相关蛋白能够引起氧化应激,于是联系陈畅开展合作……
桩桩件件都让独自前行多年的陈畅很受触动。“许多科研人员在研究中一旦触及与氧化还原相关的问题,往往会选择‘浅尝辄止’,某种程度上也是无奈的‘不得不止’。只有让更多人知道可以和氧化还原生物学学者开展合作,以及如何合作,很多问题才能深入探索下去。”
天长日久地,陈畅身边有了越来越多的同路人。在与学术同行的一次次碰撞和共鸣中,她深切感受到,当前氧化还原生物学与医学的发展水平还远不能满足其他学科的交叉需求。于是,她又有了新的想法。
2024年年底,陈畅主持举办了第十一届亚洲自由基研究国际会议暨2024中国氧化还原生物学与医学大会,会上她当选为亚洲国际自由基学会主席。这场会议会集了来自世界各地的700余名科学家,覆盖了代谢、肿瘤、心血管疾病、神经科学等诸多学科,其中不乏多个国家和地区的氧化还原生物学与医学学术带头人。
第十一届亚洲自由基研究国际会议暨2024中国氧化还原生物学与医学大会
作为大会主席,陈畅希望大会的“热闹”不只停留在表层。她代表中国生物物理学会氧化还原生物学与医学分会提出了两大目标:第一,梳理并绘制氧化还原生物学与医学未来20年的研究路线图,以指导领域发展;第二,推动一个由中国牵头发起的氧化还原生物学与医学国际大科学计划。这些提议得到了国际同行的积极响应。为推动两大目标落实,学术界还将于2025年6月召开的国际自由基大会新增“氧化还原生物学当前主题和未来方向的讨论”专题,并继续邀请陈畅主持。
“不管是绘制研究路线图还是发起大科学计划,难度都很大,但我们还是努力向着实现这样的愿景出发。”陈畅说,“这不是单枪匹马、闭门造车能实现的目标。我们期待更多志同道合者加入,共同推动氧化还原生物学与医学的跨越式发展,深化人类对生命本质的认识,为攻克疾病难题、提高人类健康水平带来新希望。”
来源: 我是科学人