2018年谈家桢生命科学成就奖
阎锡蕴 院士
中国科学院院士
阎锡蕴院士发现Fe3O4无机纳米材料蕴含酶学特性,提出纳米酶新概念。她利用纳米酶催化活性高、稳定、经济的特点,发明了多种新技术并应用于人类健康和工业污水治理,实现了成果转化,开拓了纳米酶研究新领域。
主要学习及工作经历:
2003–至今 中国科学院生物物理研究所,研究员
1997–2003 中国科学院“百人计划”入选者,中国科学院微生物研究所,研究员
1994–1996 美国Memorial Sloan-Kettering癌症研究中心,博士后
1989–1993 德国海德堡大学理论医学院,医学博士
1983–1989 中国科学院生物物理研究所,实研,助研
1977–1982 河南医科大学,医学学士
主要贡献
一 发现纳米酶、发明新技术、引领纳米酶应用研究
纳米科学的核心是探索物质在纳米尺度下呈现的新特性。阎锡蕴院士把肿瘤生物学与纳米科学相结合,在国际上首次报道无机纳米材料四氧化三铁在纳米尺度下,呈现出类似过氧化物酶的催化特性。第一次从酶学角度阐明其催化效率、反应动力学和催化机制,并提出了纳米酶新概念。目前,纳米酶作为新名词已被收录《生物物理学名词》。原始论文在Nat Nanotechnol发表后,引起学界很大反响。同刊《News & Views》称,这一发现意义重大,改变了人们的传统观念,第一次证明了无机纳米材料(原属于惰性物质)具有类似天然酶一样的催化活性。随后,Science News、Nat China及Nanowerk等也迅速发表专题评述,赞这项工作拓展了纳米材料在生物医学中的应用。
原始论文入选2007年中国十大科学进展,迄今已被SCI他引1000余次,引用率在材料及所有领域综合排名均为前0.1%,研究结果很快被多家实验室独立验证。阎锡蕴院士等建立的酶学分析方法,也被作为测量纳米酶活性的标准方法。美国化学会刊Chem Rev 把纳米酶归于绿色催化剂;英国皇家化学会ChemSoc Rev和Eur J Inorg Chem分别以“纳米酶:新一代人工酶”和“Solids Go Bio”为题发表长篇综述文章,高度评价其重大意义,认为纳米酶的出现不仅丰富了模拟酶领域,使其从有机化学拓展到无机纳米材料,同时还突破了以往模拟酶催化效率不高的局限性。在阎锡蕴实验室和其他许多实验室的共同努力下,目前已经有40余种不同纳米酶陆续被报道,逐渐形成了纳米酶研究新领域,该文被誉为纳米酶新领域的奠基之作。
引领纳米酶的应用研究:在理论创新的基础上,阎锡蕴院士团队利用纳米酶催化效率高、稳定、经济、可大规模生产的特点,发明了多种新技术并将其应用于人类健康及环境治理等领域。其中,肿瘤与传染病检测新技术被誉为纳米领域代表性的创新理念与技术革命。
在疾病检测方面,她们利用纳米酶的催化特性,巧妙地设计了一种双功能探针分子(识别肿瘤并使其可视化)。这种新技术比常规的免疫组化法更简单、更经济,检测时间从4小时缩短为1小时。经过与临床医生的合作,1350例临床标本的验证结果显示,其灵敏度和特异性均符合临床要求。文章再次发表于Nat Nanotechnol并入选2012年中国十大科学进展,发明专利已进入美国、欧洲和日本。美国纳米科技网站Nanowerk以“The unexpected benefits…”为题赞新方法简便而有效。美国著名期刊Adv Mater称“该技术从根本上改变了肿瘤诊断方式,将成为一种判断细胞癌化的重要工具”。
2014年,当埃博拉病毒在西非肆虐的时候,她带领研究团队利用铁基纳米酶的磁性和催化特性,发明了纳米酶试纸条并应用于埃博拉等传染病病毒的检测,其灵敏度是普通试纸条的100倍。这项新技术获得2015年Atlas国际奖,目前正在用于传染病病毒检测、肿瘤筛查、法医物证鉴定以及出入境口岸检疫。
在肿瘤靶向治疗方面,她的团队首次在国际上报道了一种铁蛋白纳米药物递送系统,其特点是无需在纳米粒子表面修饰任何靶分子,就能直接将药物精准地输送到肿瘤部位,使肿瘤局部药浓度提高10倍。这项新技术为解决药物输送的瓶颈问题提供了新思路。结果发表于PNAS6周内,关注度即达到前10%。美国化学会刊Chem Rev评价,该策略对肿瘤的疗效很有希望。目前这项发明专利已进入美国、欧洲、日本等国家,成果转让合同额1亿元,正与企业合作开发新药。
阎锡蕴院士在纳米酶的发现和应用方面的原创性工作得到国内外同行及企业界的认可。她多次应邀撰写“纳米酶”综述和著作,应邀在2015年美国纳米高登会议做报告,应邀为Spring出版社撰写《纳米酶》英文专著。鉴于其学术影响,她于2015年当选亚洲生物物理联合会主席,成为该组织成立30年来的首位女性主席。
二 发现肿瘤新靶点、揭示新机制、发展新型干预策略
肿瘤是由肿瘤细胞及其微环境、内皮和免疫细胞等共同作用的系统性疾病。阎锡蕴以血管新生为切入点,系统研究肿瘤微环境、炎症及转移之间的内在规律。首次报道CD146肿瘤血管新靶点,以Blood封面发表,被Faculty of 1000 Biology评为新发现。此文作为开拓性工作被后续研究及21篇综述文章广泛引用。
她坚持不断地研究CD146结构与功能十余年,相继发表相关论文40篇,使粘附分子CD146逐渐成为国际认可的重要受体及新靶点,成为CD146研究领域的引领者。她提出并证明了CD146在肿瘤网络调节中介导两条重要信号通路,即作为Netrin-1的受体激活ERK途径和VEGFR共受体激活AKT途径,从而促进血管新生。为此,Blood发表发题为“CD146: a new partner for VEGFR2”专题评述,称该发现为联合靶向治疗肿瘤奠定了理论基础。
她的研究团队还发现了CD146促肿瘤转移分子机制,结果相继发表在Nat Commun(2013, 2017)和PNAS等期刊,证明除血管转移途径之外,CD146还通过上皮-间质转化和细胞骨架重排促肿瘤细胞迁移。此外,CD146促炎-癌转化的结果发表在病理学权威期刊Am J Pathol,同期专题评述“CD146有望成为癌症治疗新靶点”。
据此,她发展了CD146治疗肿瘤新策略,被遴选为我国重大新药创制项目。其中,联合治疗“癌中之王”胰腺癌取得了显著疗效。国际著名药物研发机构英国MRCT经过2年多的严格考察,认为CD146抗体的评估结果令人振奋,有望成为抗击肿瘤历程中的里程碑。通过临床前有效性和安全性评价之后,专利实现转让,合同额1.082亿元。
作为中国原创新靶点的代表,阎锡蕴院士多次应邀在国际肿瘤大会、冷泉港会议、美国免疫学大会等报告该工作,撰写综述文章。在当前我国绝大多数抗体药物还处于仿制阶段时,她的创新性研究成果及领导国家863重大课题,联合攻关肿瘤抗体药物,实现两种创新抗体药物进入临床,为提升我国创新药物的基础和应用研究做出了突出贡献,获2014年北京市科学技术一等奖。2017年被推荐为国家自然科学奖候选项目。