“打磨”照亮細胞的熒光探針

【創新火花】

◎本報記者 王延斌  通訊員 鞏 固

在探索生命奧祕的征途中,科學家們一直致力於實時、精準地洞察細胞內部的變化。在山東省環境自適應智能化學品重點實驗室裏,實驗室首席科學家、中國科學院院士唐波團隊創制了新型小分子熒光探針,這一成果成爲深入認識細胞的科學工具。

當鐵針不慎掉進草叢,尋找它的最直接辦法便是使用磁鐵。實驗室主任張衛向記者形容道,在細胞研究中,熒光探針就如同磁鐵一般,科研人員藉助它能清晰觀察到何種分子在發揮何種作用。“熒光探針照亮了細胞,讓細胞研究‘眼見爲實’。”張衛說。

只要功夫深,鐵杵磨成針。但“打磨”照亮細胞的這根探針,團隊科研人員用了三十多年。

實驗室成員張雯向記者解釋:首先,細胞內物質成分複雜、濃度不一,熒光探針需要靈敏度非常高才能發揮作用;其次,探針需具備特異性,做到“指哪兒打哪兒”;此外,探針要實現對物質的實時動態監測,這就要求其具備良好的時空原位動態性。

在細胞這個極度複雜且動態變化的“黑箱”中,爲特定的分子“點亮一盞燈”,並讓科學家們清晰地“看”到它發出的信號——這成爲該團隊不懈追求的目標。

在“磨針”的初始階段,他們迴歸化學與生物學的基本原理,從分子識別的“鎖和鑰匙”模型入手。不過,他們並不滿足於分子間靜態的簡單結合,而是追求結合後能引發探針結構的瞬時變化,從而實現信號傳遞。

正是由於團隊在化學合成、光譜分析和細胞實驗等方面的緊密協作,才得以持續推動探針性能不斷迭代升級。

活性氧被稱爲“細胞裏的幽靈信號”。它轉瞬即逝,還容易與其他物質混淆,學界長期以來對它“看不見、分不清、測不準”。團隊通過創制新型熒光探針和連續流分析儀器,成功攻克了這一難題。

唐波常對學生說,在實驗室裏,有兩種能力比論文更爲重要:一是“提出真問題”的洞察力,二是“解決實際問題”的能力。他直言,儘管如今科研條件更加優越,獲取信息的方法更爲豐富,但以科學研究解決真問題的導向不能改變,堅持不懈解決真問題的作風必須堅持。

“年輕人要充分利用人工智能、大數據等技術手段,創新科研範式,做到有組織、系統性地開展科研創新。”唐波說,“我堅信,中國的科學家會攻克更多世界科研難題,在科學發展史上寫下更多中國故事。”



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