早診早治是癌癥治療環(huán)節(jié)中的重要一環(huán)，但針對惡性腫瘤的早期分子診斷的研究目前還處于發(fā)展瓶頸期，面臨著低準確率、操作繁瑣等挑戰(zhàn)，因此，新一代腫瘤分子檢測技術的開發(fā)迫在眉睫。

上海交通大學醫(yī)學院分子醫(yī)學研究院研究員韓達，主要從事生物分析化學與化學生物學研究。以核酸分子工程技術為手段，通過設計和建立核酸分子器件與分子電路，使其功能多樣化和智能化，應用于解決細胞分析與疾病分子診斷等生物醫(yī)學中的難點問題。他的一系列工作在過往得到了國內外同行的廣泛關注，并首次實現(xiàn)了基于 DNA 分子計算的腫瘤早期診斷。

憑借首創(chuàng)性通過核酸分子工程技術創(chuàng)建功能化和智能化的核酸分子器件及系統(tǒng)，并將其應用于生物醫(yī)學和細胞生物學研究中，韓達入選 《麻省理工科技評論》“35 歲以下科技創(chuàng)新 35 人” 2020 年中國區(qū)榜單。

圖 | 《麻省理工科技評論》“35 歲以下科技創(chuàng)新 35 人”2020 年中國區(qū)榜單入選者韓達

給核酸寫 “算法”

韓達選擇把分子計算和生物工程結合，這源于他本人豐富的交叉學科學習、從業(yè)經歷。

韓達曾在美國佛羅里達大學譚蔚泓院士課題組進行博士研究，聚焦在生物分析傳感，博士畢業(yè)后他加入美國知名芯片巨鱷英特爾公司擔任芯片研發(fā)工程師?；貒毩㈤_展科研后，韓達選擇整合兩段經歷中所積累的器件設計和傳感原理方面的經驗，開展分子醫(yī)學診斷的研究。

“傳統(tǒng)的生物分析化學主要通過建立新的檢測方法來實現(xiàn)對于不同物質含量、濃度的精準檢測，但在疾病的分子診斷領域的應用仍存鴻溝。問題之一是疾病標志物的濃度高低不能簡單的與疾病的診斷結果相關聯(lián)，往往需要一些邏輯算法來做修正從而實現(xiàn)與疾病信息的準確關聯(lián)?！?他說，因此，他希望把計算機多種信號綜合運算、生物分析化學和生物醫(yī)學結合起來，探索交叉學科融合后的癌癥早篩解決方案。

韓達主要構建了基于數(shù)據(jù)分類算法的 DNA 分子計算方法，首次實現(xiàn)了基于 DNA 分子計算的腫瘤早期診斷。在血液樣本中不需要人工干預和復雜儀器的情況下快速給出肺癌診斷結果，快速、低成本、低誤差以及不依賴傳統(tǒng)診斷方法的人工數(shù)據(jù)分析要求等優(yōu)勢，為惡性腫瘤的無創(chuàng)分子診斷提供了一條嶄新的途徑。

圖 | 核酸編程的構建方法與數(shù)據(jù)驗證（來源：韓達）

縱觀目前以 “血液腫瘤特異性蛋白標志物” 為主要依據(jù)的常規(guī)分子診斷方案，韓達認為，單一標志物的準確率遠遠不夠，需要利用多個標志物集合相關權重分析的方法進行分析。同時，針對蛋白類標志物的早期診斷往往面臨著 “不夠早” 的困境。

因此韓達選擇血液中的多種微小核糖核酸（miRNA）作為靶標，以核酸之間發(fā)生的鏈式反應為基礎，賦予探針分子完成原位運算和權重加成的能力，實現(xiàn)對多個靶標的綜合邏輯分析。“給核酸編程、設計算法，讓其對血液中的多個靶標物進行加減乘除的二進制運算法則，進而得到直接的檢測結果?！?他說。

所謂的“核酸計算”把核酸設計成一個可以執(zhí)行計算機功能的體系，實現(xiàn)對血液樣本中靶標物的原位綜合分析，直接報告結果，無需專業(yè)人員的數(shù)據(jù)分析與解讀，可實現(xiàn)腫瘤的快速篩查，這將無疑節(jié)省病人尋醫(yī)問診期間的時間和精力，讓人們有希望通過 “一滴血” 來快速判斷罹患腫瘤的可能，為腫瘤診斷窗口的提前提供有力支撐。

圖 | 基于核酸計算的肺癌分子診斷方法的流程與結果（來源：韓達）

科研工作者的使命感

不難看出，韓達非常善于在學科交叉處挖掘研究熱點，把自己的專業(yè)優(yōu)勢融合到分子醫(yī)學這一前沿研究領域。他認為，這源于他時刻對科學研究充滿好奇心。

在他眼中，科研工作者最主要的任務是解決基礎科學問題，這能為未來解決 “卡脖子” 技術問題打下基礎。

“使命感” 也是他反復提到的一個詞匯，他認為科研工作者需要起到榜樣作用，沉下心來專注于本職工作。“科研工作者要去坐冷板凳，不要太過看重名利和地位，動腦、好奇、解決問題最重要?！?他說。

韓達說，全球體外診斷產品市場規(guī)模在 2019 年已達到 700 億美元，并以每年 5%-10% 的速度繼續(xù)增長。這源于人們對健康的不懈追求，也注定會推動健康事業(yè)的繼續(xù)發(fā)展。未來，他希望自己開發(fā)的技術能充分發(fā)揮檢測快速和準確等優(yōu)勢，成為新一代惡性腫瘤早期分子檢測的主流技術。

研究未來的應用場景是醫(yī)院和家庭。他希望將自己的分子無創(chuàng)診斷方法可以進一步做成試劑盒，可以在家庭、醫(yī)院等場景實現(xiàn)無創(chuàng)的惡性腫瘤快速篩查和診斷，進一步將惡性腫瘤的診斷窗口前移，進而提高其治療的成果率。

韓達說，下一個階段的研究目標是擴大檢測樣本的數(shù)量，進一步驗證該技術在大樣本病人中的檢測準確率，推動該方法的臨床診斷應用。

談及本次入選“35 歲以下科技創(chuàng)新 35 人” 榜單，韓達十分謙遜，他自嘲地表示自己和其他入選人相比仍有不足，入選榜單是因為 “幸運”。但他也想通過本次入選告訴那些對科學研究感興趣的讀者，無論是作為學生、科學家、工程師還是技術開發(fā)人員，只要對所追求的事物充滿熱情，就能發(fā)揮自己的優(yōu)勢，創(chuàng)造屬于自己的無限可能。

來源：麻省理工科技評論