——香山科學會議第293次學術討論會綜述
為了進一步探索納米科學技術與生物學和醫學的結合，使科學家們在納米生物學和納米醫學剛剛起步時就能找到好的切入點，香山科學會議於日前召開了主題為「納米醫藥和納米生物學前沿」的第293次學術討論會。會議由科技部基礎司張先恩研究員、中國科學院白春禮研究員、Johns Hopkins University的魏啟明教授和東南大學顧寧教授擔任執行主席，有關高校、研究所、醫院等30多個單位的40多位中外專家參加了此次研討會。
張先恩研究員作了題為《納米生物機器》的主題評述報告。他以ATP酶分子馬達、核糖體合成蛋白質時的運動和細菌鞭毛的運動為例，向與會者展示了自然界生物機器的精妙，提出生物納米機器的一系列特點，包括：有機組成、自組裝、自指導、化學耗能、高精度、高效率、柔性等。研究生物納米機器有三個意義：探索生物體奧秘，開發生物納米機器和推進仿生學。然而，任何一種生物納米機器的研製都需要有長期的思想準備，更需要理論、材料、物理、化學、電子、生物、醫藥、臨床醫學等各領域的科學家協作。他還就Nanomedicine的翻譯提出建議，他認為應該翻譯成「納米醫學」，而不是「納米醫藥」。中科院力學所靳剛研究員在發言中討論了分子組裝在實用化生物技術中的功能和作用，以及達到改善技術性能和技術提升的作用。有效的分子組裝技術不僅可以用來構建納米生物機器，而且能夠達到提升傳統生物技術性能的作用，使之獲得應用。
魏啟明教授作了題為《納米醫學新技術與臨床應用》的主題評述報告，介紹了國際上，特別是美國在納米生物醫學研究方面的新進展，主要分以下幾個方面，細胞和分子水平的基礎納米醫學，臨床的治療納米醫學，細胞、組織、器官水平的診斷納米醫學，細胞和動物水平的實驗納米醫學，工程納米醫學，納米毒性和安全性的環境納米醫學，基因檢測和基因傳遞的基因納米醫學，納米醫學中的腫瘤學早期診斷和治療，藥物輸送的藥物納米醫學，納米醫學的商品化和政策等方面。由於美國成立了由8個大學組成的納米醫學研發中心合作網絡，充分發揮了現有研究機構各自的研究基礎和研究設施優勢，推動了納米醫學的發展。美國還成立了納米醫學科學院，並創辦了納米醫學雜誌（the Journal of Nanomedicine）以推動納米醫學快速而穩定的發展。
會議圍繞納米醫學前沿及關鍵問題、納米藥物及其藥理學、生物傳感與醫學示蹤、納米技術的生物效應及安全性四個中心議題展開交流與討論。
納米醫學前沿及關鍵問題
納米醫學涉及基礎的納米技術、分子生物學、臨床醫學等很多領域，目前對疾病診斷、預防和治療的實際需求對於納米技術提出了要求，納米技術經過十幾年的發展已經有了很好的基礎，對獲得更先進的藥物傳輸系統和早期檢測與診斷技術至關重要，而納米技術能否在生物醫學領域發揮更大的作用，需要來自生物學和臨床醫學領域的具體目標的牽引，以及各領域的深入合作，從而互相促進。
關於「納米醫學發展的NIH路線圖」的報告介紹說，NIH路線圖的目標是在活體和納米尺度控制和操縱生物學，可以分為以下三步：定量地表徵細胞中的納米機器和生物分子的物理和化學性質；理解活體細胞的工程原理來創造分子、細胞和組織等；利用這種性質和設計原理開發新的技術、器件和複合結構，從而進行組織修復，疾病的控制和治療。美國針對威脅人類健康的腫瘤疾病成立了腫瘤研究的納米技術聯盟，其納米技術表徵實驗室作為一個平臺對聯盟的成員開放，針對腫瘤的早期診斷、實時有效評估、多渠道治療方法、分子改變監測、症候管理和靶向治療等方面展開合作研究。
納米技術對醫學發展具有重要的推動作用，疾病診斷、預防和治療的實際需求對納米技術提出了獲得更先進的藥物傳輸系統和早期檢測與診斷技術的期望，如早期診斷和預警、代謝產物中的生物標誌物的發現、及其微量或痕跡量或瞬間的樣品量的檢測技術，適於大量或批量的實用檢測技術平臺，載體的效率和容量，靶向、緩釋、可控的藥物載體，藥靶確證和藥物篩選，甚至是突變或個體化差異的檢測、診治等。利用DNA分子的自組裝特性，可以獲得新型的納米結構材料，用於發展全新的生物檢測技術，實現基因治療的關鍵因素之一是發展安全有效的基因運載系統，利用納米技術發展新型醫學傳感器，利用納米技術發展新型活細胞檢測技術。另外納米技術對再生醫學的發展具有重要影響和推動作用，納米技術為模仿和構建天然組織裡不同種類的細胞外基質提供了全新的視角和方法，納米技術將有助於探索和確定成體幹細胞中的信號系統，以激發成體幹細胞中巨大的自我修復潛能，納米技術在醫學科學中的應用，如單分子、單細胞體內成像應用、單一癌症細胞檢測、藥物釋放直觀技術等。
納米技術在傳染病防治中也有廣闊的應用，我國是B肝大國，平均有8%B肝病人或攜帶者，在偏遠農村遠遠高於這個比例。進展期肝病病人在中國的死亡率比較高，在大城市有60％的死亡率，在小的城市死亡率更是高達80％。雖然B肝疫苗在B肝病毒的傳染方面發揮了很大的作用，但是研究表明B肝病毒的變異也是非常高的，而且目前一些治療B肝的藥物的抗藥性在我國已經顯現出來，所以在中國開展B肝病的納米醫藥研究尤其重要，探測活體細胞的功能，在分子的水平上認識和理解病變機理，做到早期診斷，實現早期治療。
納米藥物及其藥理學
目前國內外已開發並上市了許多納米藥物製劑，以提高原製劑的口服生物利用度、降低藥物不良反應和提高治療指數等，但是國際和國內納米技術標準化卻還沒有建立，所以在納米醫藥開發的過程中不可避免會受到制約和影響。所以，對於納米藥物學及其藥理學研究的基礎科學問題和近、中、長期的目標設定非常重要。
例如，腫瘤生長機制及阿黴素膠束自組裝分子的抗腫瘤活性研究。腫瘤的微環境對其生長及對藥物輸運有著巨大影響，腫瘤組織內部靜液壓高、低氧、低PH值等微環境使得藥物分子只能聚集在血管細胞周圍，不能達到腫瘤細胞，影響了藥物的使用效果。PEG－PE包裹阿黴素形成的膠束自組裝分子在治療腫瘤方面有著很好的效果，使用後腫瘤尺寸明顯減小。
「用於腫瘤診斷與治療的納米醫藥的材料發展潛力」的研究指出，納米生物技術在腫瘤的早期診斷和治療中可以發揮很大作用。研究結果表明，抗體修飾的脂質體納米複合載藥體系不僅可以對腫瘤進行靶向治療，結合納米粒子修飾的納米複合給藥體系還可以對轉移的腫瘤細胞進行診斷和靶向治療，而且納米膠囊的尺寸適中（50-200nm）時效果最好。「脂質分子自組裝系統及其作為藥物載體的應用」的研究認為，脂質分子作為生物體組成的主要成分具有無可比擬的生物相容性，自組裝形成的納米結構無論從均一性、穩定性，以及重複性方面，都有很大的優勢，而且小肽修飾的脂質體對腫瘤有一定的靶向作用。
在這一議題中，專家們就目前納米醫藥中其安全性評價和標準研究方法的問題進行了熱烈的討論。一致認為目前納米醫藥研究應該規範化，推行「力量集成、資源整合和有限目標」的策略。納米藥物學近期或近中期目標可以是通過藥物的直接納米化或納米載藥系統(NanoDDS)，研製一批旨在提高生物利用度、延長藥物作用時間、降低藥物不良反應，或提高製劑順應性等的納米藥物製劑。在納米效應研究基礎上，針對我國重大疾病(如腫瘤、心血管疾病、肝炎、愛滋病、神經退行性疾病等)，通過汲取這些疾病的病理學、生理學研究成果，研究和開發一批創新納米藥物製劑，並闡明與此相關聯的深層次科學問題，包括納米藥物的長循環機理、納米粒腫瘤藥物的EPR效應機理、納米藥物對微循環影響機理、基因非病毒納米載體的組裝、轉染機理、納米智能載藥系統的傳感技術與藥物控制釋放技術的整合等。
生物傳感與醫學示蹤
惡性腫瘤和心血管疾病等重大疾病嚴重威脅人類的健康，是當前醫學研究領域所面臨的一個重大挑戰。我國自上世紀70年代以來，惡性腫瘤和急性冠狀動脈綜合症的發病率和死亡率一直呈上升趨勢，已經成為危及人群健康及帶來巨大經濟負擔的社會問題。目前癌症病人和心血管病人死亡率居高不下的一個最主要原因，是現有技術還很難實現真正的疾病早期檢測，所以生物傳感和醫學示蹤技術至關重要，特別是納米生物傳感技術和納米材料在分子影像技術中的應用等是當前的研究熱點。
「生物醫學用磁性納米材料及器件」的中心議題報告中介紹了生物醫學用磁性納米材料及器件在生物學與生物技術、醫學以及藥學等方面的應用及發展；同時，也提出了在這個發展過程中存在的一些急需研究的問題：(1)還有哪些新奇的性質可以應用？對不同分子探針的組裝、聯合及效能等；（2）磁性納米材料究竟是在什麼水平，如究竟是在細胞層次還是在組織層次上，對生物產生綜合影響；（3）影像對磁性納米材料對比劑尺寸和其他性質的依賴程度；（4）磁性納米材料在生物體內的分散及循環問題；（5）磁性納米材料的生物安全性、生物相容性等。
《生物微納傳感技術》的報告，對建立在納米材料的生物相容性、磁性、催化性能等特性基礎上的新型傳感技術進行了綜述和探討，如納米單通道技術利用隨機傳感形成的電流脈衝信號來實現DNA測序、單核苷多態性、特異序列DNA等的識別分析。此外，納米陣列通道技術、納米陣列電極、納米微流控通道、納米間隙等技術對基因識別、蛋白質的結構及修飾特徵、藥物作用靶標的發現與確證、藥物篩選等方面的研究有著廣闊的應用前景。
納米技術的生物效應及安全性
「納米生物環境健康效應與納米安全性」的研究發現，由於小尺寸效應、量子效應和巨大比表面積等，納米材料具有特殊的物理化學性質，在進入生命體和環境以後，它們與生命體相互作用所產生的化學特性和生物活性與化學成分相同的常規物質有很大不同。一方面要充分評價其安全性問題，比如對人類健康以及生態環境等造成不利影響。另一方面，對納米顆粒與生命過程的相互作用過程的研究，發現納米顆粒對生命過程的調控功能和正面的影響，也是納米醫學發展高效診斷和治療的關鍵。與會專家一致認為對於納米技術安全性的評價是為了保障納米技術在納米醫學和納米生物學方面的更好的應用，更好地將納米技術應用到現實生活中去。
「納米材料安全評價的研究戰略和碳納米管的生物分布」的專題報告，對目前國際上納米材料安全評價的研究進行了綜述，指出納米安全性的研究並不是要阻礙納米科技的發展，而是為納米技術的快速高效發展鋪平道路。
（中國科學院香山科學會議辦公室韓存志、楊炳忻整理）
專家建議：
1. 納米生物學和納米醫學，為重大疾病的早期診斷和治療開闢了新的方向和途徑。
2. 鑑於國際上納米生物和納米醫學的發展勢頭，建議將「納米生物醫藥技術」研究列入國家和社會可持續發展的戰略地位加以考慮，針對我國高發高危的重大疾病開展研究。
3. 結合我國國情和現狀，基於納米藥物製劑技術針對現有藥物缺陷，進行二次開發，有可能實現突破國外的專利包圍圈。
4. 就我們具有自主智慧財產權的抗體、多肽、藥物、納米材料、納米器件等進行深入研究，特別是活體狀態下單分子檢測和機理研究。
5. 在納米生物與納米醫學的研究領域，應該規範名詞術語，規範研究手段和方法。
6. 在納米醫藥研究中，應該以最終推向市場為最終目標。
7. 對於納米技術安全性的評價是為了保障納米技術在納米醫學和納米生物學方面的更好的應用。
8. 在國內成立納米醫學的聯盟和研究平臺，來引導和規範有關研究。
9. 成立中美的納米醫學與納米生物學協會，促進雙方的交流合作。