未來中國需要的醫生，既應該懂醫學，更要能通理工_風聞

**袁嵐峯：**科技袁人節目以前就介紹您的成果（https://www.bilibili.com/video/av46176020），在3月的時候，你們研究組在《Cell》雜誌上發表了一篇文章，講這個注入一些納米粒子可以讓動物的眼睛感知到紅外光是吧？

 **薛天：**這個工作其實最開始是源於一個最基本的科學興趣。我們看到光線，其實是一個很窄的電磁波的範圍，從藍色到紅色這個很短的，大概是380納米到760納米的這個波長範圍。看到紅色或者説是紅外線也有它本身的意義。

為什麼人類發展紅外夜視儀？這種波譜的範圍可以提供很多的信息，所以就想我是不是可以做到？我就一直有這種想法在腦子裏。機緣巧合，我有一個很好的朋友在美國的University of Massachusetts（麻省大學）。

他是做納米材料的，上轉化納米材料把紅外線吸收之後變成可見光。這是上轉化，它是吸收多個紅外光子放出一個來，甚至有些時候是吸收上百個上千個放出一個可見光，實現從紅外線到可見光的轉化。當時我在想，這樣的一個材料，它也許能夠和我們的機體結合，不需要外帶的、外設的紅外視覺。比如説我們要讓它能夠很好地和我們的感光細胞結合在一起，它把紅外線變成可見光。Nano antenna，這個轉化的我們稱為納米天線。我們對它進行一些改造，讓它上面帶着一些特殊的基團，可以很緊密地結合在感光細胞的感光的區間上。

納米材料把紅外線吸收之後變成可見光

**袁嵐峯：**這是一種物理吸附還是化學吸附？

**薛天：**也可以叫物理也可以叫化學，形成的是一個化學鍵。我們的實驗中兩個月沒有任何問題。其實我們也做過半年時間的，它在上面維持，也不會產生對於視網膜的或者説眼睛的一些其他的副作用。之後我們就去研究它，看它是不是真正能夠把我們的眼睛的感光細胞，或我們整個的機體變成有紅外的感知能力的。我們把小老鼠放到一個測試的環境中，它也可以看到紅外線。

做神經生物學一個很有趣，也是一個很困難的地方，它不像研究人的Psychophysics，就是心理物理的時候，你可以問被試，你看到什麼？你感受到什麼？你有什麼情緒上的變化？動物你沒有辦法問它，但是你要去理解它到底看到了什麼。這個時候我們就需要稱為動物行為學。

比如説這個實驗也很有趣，你設一個水迷宮，Y形的水迷宮，小鼠在Y的根上放出來，動物很不喜歡水。Y水迷宮的兩個分支的末端，你可以放兩個屏幕成像一些圖像，動物很快就會學會某一個圖像下面有一個平台我可以站上去，比如説你圖像是豎的橫的或者三角或者是圓，它經過幾次它就知道，三角下面有一個平台我就要往那邊遊。

學會之後，你把這些圖像的刺激，變成紅外線的刺激，就紅外的圖像。我們做實驗的同學，他其實是看到的屏幕是黑色的。經過訓練和注射過我們這個材料的小鼠，它就可以很迅速地找到那個顯示特定圖像的平台。

水迷宮實驗

**袁嵐峯：**它就變成一個特種兵老鼠了。

**薛天：**對我們前面講到的色盲病人，也有潛在的應用。所謂色盲也不過就是你的感受的波的波譜有缺陷。缺陷的部分我們也可以用類似的轉化材料實現你對缺陷波長範圍內的可識別。它也可以攜帶一些藥物，一些小分子藥物，在眼底去做一些定點的藥物的釋放。

黃斑變性現在的病人都需要一些對眼球內進行藥物注射，如果用它（納米材料）的話，有可能就實現一些不需要這種頻繁的注射，甚至可以終生的這種實現治癒。

黃斑變性

**袁嵐峯：**這個有意思，我本來還想着，誰會願意在自己眼睛裏面注射這個東西，總會有一點危險嘛。但是想，哦，如果有人本來就要注射的話，對他來説這也是一個非常好的消息。怪不得就像那種超人的電影，很多人都是本來由於某種原因不得不做治療，然後順便他就變成一個超人。

**薛天：**肯定還需要進一步的優化，比如説我們要在大動物模型上，猴子上來做一些這種安全性的檢測。

**袁嵐峯：**你們這項工作有沒有繼續向前推進？

**薛天：**我們準備在獼猴的模型上做一些檢測。猴子和小鼠還不太一樣，因為我們的眼睛中，還有我們的中央凹的部分，它有很聚集的視錐細胞。那麼我們在小鼠的實驗中，已經證明它可以激活視錐，但是是不是在這種類似於人眼的視網膜的結構上，也可以實現同樣的事情，其實並不是很清楚。

當然我們更關心的就是，這種材料是不是可以攜帶一些小分子，長時間駐留在我們需要釋放的位置。

**袁嵐峯：**如果能對獼猴通過的話，那對人的希望就大增了。

**薛天：**在基礎的小鼠模型上的研究，向人的疾病轉化過程中，就可能會存在很大的失敗率。即便是非人靈長類和人還是有區別的，中間肯定是有很大的淘汰率的。

**袁嵐峯：**您這個工作讓我覺得特別有意思的一點，就是它是對人的能力一個增強，應該説是對動物能力的一個增強，但它並不是用基因編輯的方法做到的。但是您的研究組，最近也確實用基因編輯做了另外一個工作，發在《Science Advance》上。

**薛天：**如果是先天盲的，或者説他成年到了十幾歲20多歲之後，他被診斷説有這種遺傳性的基因突變，比較常見的就是視網膜色素變性。這種病人他基因上帶着這樣的一個突變，開始的時候他是夜盲，或者説是周邊視覺慢慢消失，變成了一個筒狀視覺。

他去找醫生，醫生一般診斷完了之後就是：哦，你這是遺傳性眼盲，沒有任何辦法可以治療。這個其實對病人是很痛苦的。你還不像説是你一生出生就看不到東西，你是到了十幾歲，二十歲成年之後，發現我有這個疾病。醫生告訴你，早晚你會失明，只是説四十歲五十歲的時候，還是更早二三十歲的時候。

視網膜色素變性

**袁嵐峯：**這有點像霍金的那個漸凍人症一樣。

**薛天：**對，你逐漸地就喪失了這個能力。遺傳性眼盲的疾病，大多數情況下都是一些基因上面產生了一些突變造成的，累及的主要就是我們的視網膜上的感光細胞。它死掉了，就像我們照相機上面的感光元件CCD或者是CMOS沒有了，你的眼球還在，眼球前面的鏡頭還在，只是那一塊感光元件沒有了。大家就想，我們通過什麼方式讓這個感光元件不退化？基因突變造成的，那麼對它進行基因的編輯、修復就有可能恢復它。

**袁嵐峯：**對症下藥。

**薛天：**我們做的是針對於眼睛中的特定細胞，特定組織中的體細胞進行基因編輯。以前的時候所有人都沒法實現，對於上面的錯誤的基因把它改成好的。以前是幾種方式，一種方式就是用一個病毒帶着一個好的基因，完整的好基因直接在上面表達，那壞的我就不管了。這是叫基因治療，你用外源的一個好的，直接導進去讓它表達好就完了。

基因編輯的治療，不需要引入任何外源的東西，那麼把壞的直接變成好的。比如説它中間有一個編碼，比如説A應該是T那麼你要把A換成T，一旦完成了這件事情，這個細胞所在的基因組就是完全和正常人一樣的，就修復了。之前因為很難實現，在已經停止分裂的體細胞中，我們身體的細胞絕大多數已經停止分裂了。那個時候再產生我們叫同源重組修復，叫HDR（Homology-Directed Repair）。同源重組的修復在不分裂的體細胞中，基本上不會發生，但是同源重組是我們實現剛才講到這種把壞的修成好的的最有效的辦法。

我和中科院神經研究所的仇子龍研究員，我們一起合作的，他們做一些分子上面的改造，然後我們在動物模型上進行這種實驗。我們發現了一個新的方法，我們稱為TRED，改造了現有的一些基因編輯的技術。那麼加上我們的新的元件，這樣一個新的系統，可以成倍地或者是成百倍地提高它的同源重組的效率。

我們在已經失明的小鼠，或者説它的有點突變的，在它視網膜上會造成退化的小鼠上進行直接的修復，修復之後我們發現它的DNA、它的基因組、它的RNA、它的蛋白質全部恢復回來了。小鼠它原來應該退化的感光細胞，現在就減少了退化，視覺功能也得到了保留，那麼這樣就實現了所謂的在體的體細胞的基因修復。

這個和我們之前曾經鬧得沸沸揚揚的一些在生殖細胞上的編輯是完全不一樣的，它只是在你所要修復的身體的某一些組織器官上的這些壞掉的細胞上進行修復。你不修補它這些細胞也會死掉的，同時你又不觸及到你的生殖細胞，即便產生一些錯位的，或者是脱靶——

**袁嵐峯：**也不會傳下去。

薛天：——你也不會產生任何的危險。

基因編輯它將來走到最終的目標，就是要實現在體的體細胞的基因修復，壞哪修哪。現在基本上已經是在小鼠上實現了，希望開始一部分的非人靈長類的，甚至以後進行到病人，就是視網膜色素變性或者其他一些遺傳性眼盲病人的臨牀實驗，這個已經很迅速地在推進。

TRED基因編輯方法（Targeted-RecA Enhanced Homology-Directed Repair）

**袁嵐峯：**我是不是可以理解，就是您這個工作更重要的成果，還不只是這件事本身，而是一個方法論上的進步。

**薛天：**你説的是對的。我們這個技術之所以發展它呢，只是拿着視覺的視網膜或者説眼科的遺傳疾病，作為一個模型，作為一個使用的對象。這種方法理論上來講是可以用到所有其它的體細胞之上的。如果我們能夠有效地實現非分裂細胞的同源重組的基因修復的話，就會打開了我們一系列的基因編輯的，或者是修復我們的遺傳性疾病的大門。

回到最前面一個問題，生物學是不是21世紀的科技？確實是。這基因編輯本身，這也只是我們現在看到的紛繁的、巨大的生物醫學突破的一部分。基因編輯、腫瘤的免疫治療、神經的操控，在近十幾年來有些突飛猛進的發展，基因編輯是其中一個比較閃亮的部分，那麼它顯然有着廣闊的前景。我們真正用在人體之上之前，會解決一系列的問題，比如説它不會產生一些負作用，脱靶的效應。當我們脱靶的效應減少到可接受的範圍，然後它的修復的效率又提高到我們可以實現的話，那麼這個就可以準備好向人上使用了。

**袁嵐峯：**提到基因編輯，有很多人就會有很大的倫理學上的擔憂。比方説將來基因編輯都是富人用的，窮人用不起了。從您這個介紹，我感覺這其中可能有很大部分討論是失焦的，其實真正做這個事情的人，他們對於倫理的考慮可能比那些外行要周全得多。

**薛天：**現在生命科學的發展是很迅速的，比起20年前的生物醫學的發展，技術發展要快很多倍，或者是上數量級的增加。

倫理很多時候有些時候跟不上技術的發展。倫理也是發展的，我們舉個例子，我們開始出現試管嬰兒的時候，最最第一例的時候，其實也激發了很大的倫理討論。我們怎麼能夠把生命從一個冷冰冰的試管裏產生？到現在那麼我們大眾大家已經普遍接受了。

倫理是隨着時代發展的，是一個整個人羣大眾對於某些事情的它的可容忍度，它的產生的危害和它帶來的收益之間的一個平衡的一個抉擇，沒有一定的對與錯。顯然我們在發展的過程中，一定要特別地關心倫理的問題。那麼就像現在目前為止，在目前的水平之下，基因操作的它存在潛在的可能危害性，像脱靶或者一系列其他的危害，和它產生的回報，比如説治療某一個疾病，具體到某一個疾病之上，去研究它到底它的收益和獲得的區別。

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我們目前為止貿然地去操縱生殖細胞是很不合適的，因為我們對它的，對基因編輯技術的理解還不夠深入。操縱生殖細胞，就不可避免地帶來它的遺傳物質的改變，這個遺傳物質對他的後代不斷地傳下去，在我們整個基因池裏就帶入了新的東西。那麼這個時候它產生的問題就是不可控的了。但是在體細胞上，一定特定的、本來就要退化的或死亡的細胞上進行基因編輯，然後挽救它的功能，目前看起來它所帶來的風險是比較小的。

科學的發展很多時候會被污名化，隨着對這個技術的發展到一定程度，倫理就會更新，更新成新的倫理。我們也許到了再過百年的時間，有可能我們會去編輯基因，去編輯我們的生殖系統。

**袁嵐峯：**但那個前提肯定是技術已經成熟了，大家對於它這樣做會產生什麼後果，怎麼去控制它已經有完全的把握了。

**薛天：**同時還有更加重要的一點，這就是到社會學的層面上了。那麼到底我們去改造一個基因，去挽救疾病顯然是可以接受的，那麼如果是要去增強他的能力，讓他變得更聰明，變得更漂亮，然後中間又有一定的財富產生的社會的壁壘的時候，那麼是不是公平的？這個就是一個社會學的問題了，已經超出了生命科學家要研究的問題。變化了之後，或者超出了它的正常範圍之後，它帶來的一些後續的影響其實是不可控的。個子高到一定程度之後，你的骨骼就沒法接受，那麼你是不是把骨骼的硬度要再提高，肌肉的能力再增加？這個事情就遠遠超過了，至少目前為止我們能夠可以控制的範圍。所以做功能提升這件事情上，我覺得是要慎之又慎的。

**袁嵐峯：**科大現在努力地發展新的醫學部，在科大發展新的醫學前景如何？

**薛天：**科大做新醫學這件事情，本身其實也是我們現代生物醫學發展對於新型醫學人才培養和學科發展科學研究的一種新模式的呼喚。剛才提到的這些新的技術，基因編輯、幹細胞、新的成像技術、質子治療，這種突飛猛進的生物醫學的發展，絕大多數都是來自於理科、工科。它的新技術的突破和生物醫藥技術的結合在一起，然後實現了新的技術發展。但是我們，特別是中國，我們此前的醫學的人才的培養，其實還是相對來講比較傳統的。醫學生五年制八年制畢業之後，其實他的數、理、工的基礎打得並不是很強。99%以上的醫生就應該這樣培養出來，他才能夠真正地上第一線手術枱，然後去治病救人。但是為了發展新一代的生物醫學技術，那麼我們就需要有一些比較少一部分的學生的培養。他要是臨牀醫生，懂醫學，同時又通理工，這樣的話他真正才能把現在科學的東西和我們醫學進行融合，發展新一代的新的醫學技術。

很多大學已經在嘗試，包括北京大學北大醫學部、協和、復旦、上交、浙大也在嘗試。醫生他要完全有醫師的能力，同時他又懂科學。科大的生命科學學院的學生，應該是學的是全國，甚至全世界生命科學學院學的數理，最強的數理。我們希望我們培養出來通理工，同時它又是一個完備的醫師培養的經驗，這樣的一個醫學科學家的人才培養。

中國科學技術大學生命科學與醫學部

袁嵐峯：《我不是藥神》電影熱映的時候，我向大家講述了它對應的那個病，慢性粒細胞白血病，以及它對應的那個藥，伊馬替尼它背後研發的故事（這電影裏沒有誰是神，但電影外有一羣值得感謝的人 | 科技袁人）。它就是一個精準的靶向的這麼一個藥物，這種就是這種研究範式。

**薛天：**我們對於一系列疾病的認知理解深入之後，針對性地引入各種物理、化學、生物，一系列新型的現代科學技術，對它進行定點的更有效的治療。前面提到的基因治療也是其中的一個部分。那麼顯然科學的發展才能帶動我們對於疾病的治療，然後才能夠讓我們的生活更健康更美好，所以説應該説科學才是真正的藥神。

**袁嵐峯：**沒錯。