【校友风采】刘宇辰:要让癌细胞“改邪归正”
发布时间: 2020-08-19 浏览次数: 1450

“前一年还在恭喜吴松,没想到后一年我自己也上了福布斯榜,当初和他师出同门就挺有缘的,这下缘分又更进了一层。”说这话的人名叫刘宇辰,是我校15届医学合成生物学博士毕业生,现就职于深圳市第二人民医院(深圳大学第一附属医院),担任深圳市转化医学研究院学术部主任,医学合成生物学应用关键技术国家地方联合工程实验室副主任。2017年,他因在泌尿外科基因领域的突出研究成果,成为继吴松之后,我校第二位登上福布斯年度亚洲30位30岁以下青年才俊榜的校友,同时也是那一年入选该榜单的7位中国人之一。2018年,他又登上了基因工程与生物技术新闻(Genetic Engineering & Biotechnology News网站评选的全球年度10位40岁以下青年才俊,是当年入选该榜单的两位中国人之一。

医学世家,有幸结缘安医大

刘宇辰的爷爷和伯父都是医生。爷爷是名老中医,而伯父则从事医学影像诊断工作。因为家里医学氛围浓厚,又有比较多的医学相关书籍,受到长辈影响,刘宇辰从小便对医学和生物学产生了浓厚的兴趣。

孩提时代的刘宇辰对医生的第一个直观感受就是“治病救人”。2003年,也就是非典肆虐的那一年,当时的刘宇辰还是高中一年级的学生,而在此时77岁的爷爷却因为癌症永远离开了他。他记得爷爷曾经根据中医书自己配制了一些药方,但似乎也只是短暂延长了生命,并无明显治疗效果。2005年高考结束后,刘宇辰在父亲的鼓励下,选择报考了医学专业。当时父亲对他说:“现在包括癌症等多种疾病还需要进一步深入研究。你在学校不但要努力学习现有的治病救人之术,也要知其然更知其所以然,努力钻研医理,开发新的疾病研究治疗手段”。

在家庭的熏陶和父亲的支持下,刘宇辰来到了安徽医科大学,开始系统学习医学知识。在这里,他慢慢发现,医生要治病救人,就要精准诊治疾病,就必须先研究清楚疾病的发病机理,而包括癌症在内的多种慢性病的病因并没研究清楚,也缺乏特别理想的治疗手段,这就给了后人们继续探索、深入研究的任务机遇。“一转眼已过去15年,而父亲的话却常常回响在我耳边,因为这也是我的人生理想,叮嘱我时刻不忘学医的初衷。”刘宇辰说。

2012年,刘宇辰考取了安医大博士,并在读博期间收获了珍贵的同门情谊。“我的师兄崔红宙,同门吴松、同学徐涛、刘杰、周德喜都给我留下了深刻印象。”崔红宙就像家中的兄长,指引着刘宇辰走过学习生活中的每一个阶段,他的悉心关怀让刘宇辰少走了不少弯路。吴松现在已是深圳市罗湖人民医院党委书记和泌尿外科学术带头人,刘宇辰称赞他当时是团队里最优秀的研究生,他结合了当时最先进的基因组学技术手段对多种泌尿系统肿瘤和遗传病进行了系统化研究,并陆续发表了一系列重要研究成果,在安医学术界引起了较大反响,成为他们学业和事业上的标杆。徐涛是刘宇辰当时所在班级的班长,现在已是安医大药学院的副教授和硕士生导师,他的人格魅力、组织管理能力、治学严谨态度、以及合作大局意识都让刘宇辰受益匪浅。刘宇辰说,刘杰和周德喜是他的好兄弟、好伙伴,虽然研究方向不同,但是彼此无拘无束,互相交流、互相帮衬,共同走过了读博三年的“修行”。

回想十年安医大的青春岁月,刘宇辰感慨万千,谈及这其中最大的收获,刘宇辰说:“任何一项重大研究,都不可能是一个人来独立完成的,很多时候都需要多方面合作,充分发挥各学科优势,不断交叉融合,才能取得在医学领域的每一项重要突破。这也正是安医人开展医学研究的基本精神之一。”

    不惧挑战,誓要攻克膀胱癌

读研之后,刘宇辰选择了研究膀胱癌这一泌尿系统最常见的恶性肿瘤。他当时所在团队的带头人,也是他的导师蔡志明教授在2009年启动了“泌尿生殖系统肿瘤基因组计划”,此后在吴松等人的努力下,团队获得了膀胱癌相关的海量多组学数据。然而令人困惑的是,包括膀胱癌在内的绝大多数肿瘤,其发病过程都是极其复杂的,无法像诊断和治疗单基因遗传病那样来“对付”肿瘤。肿瘤的异质性和高度复杂性,让刘宇辰一时间无从入手,虽然学界当时提出要联合多基因多靶点,提高对肿瘤的识别特异性和治疗干预效果,但是却一直缺乏可以实现该目标的技术手段。

为了攻克这一难题,刘宇辰十几年如一日,一心扑在膀胱癌的研究上。“传统方法主要借助外部力量来消灭癌细胞,但往往会伤及无辜正常细胞,引起极大的副作用。”刘宇辰说,“但是对于基因突变导致细胞信号转导异常的癌症,我们希望能利用新技术控制癌细胞内信号流动的方向,有效干预癌细胞的多种恶性行为,启动这些细胞自身的死亡程序。这是过去传统研究方法所不容易或无法实现的,而由于正常细胞不存在癌细胞特有分子,因此它们基本不受影响。”

2016年,刘宇辰首次将纳米尺度的可编程“DNA分子机器人”作为分子级“合成生物器件”应用于膀胱癌的识别与控制。利用这一技术,刘宇辰率领本科生团队,开发了“膀胱癌狙击手”智能分子机器人模块——不到头发直径十万分之一大小的纳米机器人。“我们设计的纳米尺度可编程DNA分子机器人,作为分子级合成生物器件,可以应用于膀胱癌的识别与控制。在我印象中,属于医学领域首次,以前没有过。这个机器人,通过尿道灌注被输送入膀胱组织。它主要在细胞分子层面上工作,利用自身携带的生物传感器监测多种膀胱癌生物标志物,在肿瘤特殊环境下根据命令执行逻辑操作。这样,就可以在人体产生任何症状之前提前发现膀胱癌细胞。同时,重新组装基因回路,迫使肿瘤细胞自我毁灭,而不损伤周围正常细胞。简单说,这个机器人对膀胱癌患者来讲,能救命。而且对其它癌症的治疗,都提供了借鉴意义。”刘宇辰说。

“需要特别指出的是,我们开发的可以在细胞内独立工作并特异识别癌细胞的‘DNA分子机器人’,有别于大家通常理解的电子器件。”刘宇辰介绍到,“‘DNA分子机器人’主要由DNA序列元件组成,利用电路中‘逻辑AND门’的概念,通过联合感应多个膀胱癌相关的生物信号,来综合判断分析一个细胞所处的良恶性状态。只有当几个促癌信号(转录因子、miRNA、lncRNA等)同时存在时,‘DNA分子机器人’才会启动下游多个自杀基因回路,特异性诱导癌细胞凋亡,而不对正常细胞产生影响。我们利用多组学数据,开发了基于不同癌症信号靶点的一系列‘DNA分子机器人’,成功实现了对膀胱癌细胞的体外特异性识别和体内基因治疗。”据了解,目前刘宇辰团队此系列工作的成果已陆续发表在《自然方法(Nature Methods)》《自然通讯(Nature Communications)》《生物基因(Genome Biology)》《生命科学(eLife)》《治疗诊断科技(Theranostics)》等专业期刊。

未来,刘宇辰团队还将进一步充分挖掘膀胱癌有效生物信息,构建联合识别多种层面致癌信号的升级版“DNA分子机器人”,进一步提高其识别细胞良恶性状态的灵敏特异度,并高效杀灭肿瘤细胞,或者也能够将肿瘤细胞直接转化为正常细胞,完全逆转其恶性表型。在尝试细胞和动物实验之后,他们将申请开展临床实验,全面评估该方法的安全性和有效性,为开发新一代癌症体内诊疗技术做充分的前期准备。

    年轻有为,真诚寄语“后生仔”

1988年出生的刘宇辰今年不过32岁,这个年轻的“学霸”,目前以第一负责人主持国家自然科学基金面上项目2项和青年基金项目1项,广东省自然科学杰出青年基金项目1项,并以专家组成员和课题骨干参与国家973计划项目——合成生物器件干预膀胱癌的基础研究,发表SCI论文50篇,其中第一或通讯作者论文40篇,累计影响因子超过200,申请国家发明专利15项,获得授权10项,在全球范围内处于专业领域的前沿。

作为刚刚毕业5年的安医大校友,谈到母校的后辈们,刘宇辰的话语里充满了对他们的期许,“我希望学弟学妹们,都能够将‘弘毅担当、精医报国、康民济世’的安医精神和‘好学力行,造就良医’的校训精神发扬光大,充分发挥各自的潜能,不要怕失败。特别在从事医学研究的工作中,有创新性想法就要勇于尝试,说不定你可以找到解决当前疑难问题的一个新途径。我们不能仅仅局限于前人的传授,而应该在科学的基本概念上有所突破,不断去创新、试错,努力寻找适合自己发展的事业道路。”(新闻中心)