赵宇亮院士：“智能纳米机器用于重大疾病治疗的研究进展”

 
 
赵宇亮院士：“智能纳米机器用于重大疾病治疗的研究进展”  
 

【编者按】2020年11月29日，国家自然科学基金委员会交叉科学高端学术论坛在京召开。来自计算数学、人工智能、生物物理、人因工程、量子计算、纳米生物学、地磁学、类脑科学、材料学等跨学科交叉研究领域的32位专家学者出席会议。与会专家一致认为，学科交叉融合是未来科学发展的必然趋势，是加速科技创新的重要驱动力。为进一步推动交叉学科繁荣发展，《中国科学基金》编辑部会同交叉科学部就本次高端学术论坛组约了“交叉科学前沿与发展”专题，特邀中国科协名誉主席韩启德院士、吴家睿研究员、张礼和院士、潘永信院士、杜江峰院士、赵宇亮院士、陈善广研究员（国际宇航科学院院士）、雒建斌院士等专家，分别撰写了专题文章，以飨读者。

本次推送《中国科学基金》2021年第2期“交叉科学前沿与发展”专题系列文章之六，赵宇亮院士：“智能纳米机器用于重大疾病治疗的研究进展”。欢迎广大读者转载、推送、引用。

智能纳米机器用于重大疾病治疗的研究进展

李素萍1,2 陆泽方1,2 聂广军1,2 赵宇亮1,2*

1. 国家纳米科学中心 纳米生物效应与安全性重点实验室，北京

2. 中国科学院大学 纳米科学与技术学院，北京

赵宇亮 中国科学院院士，发展中国家科学院院士，国家纳米科学中心主任。2001年率先提出纳米生物安全性问题并创建第一个实验室，率先揭示了无机和碳纳米材料的生物安全性规律与肿瘤纳米药物的化学生物学机制，部分研究成果已被ISO颁布为国际标准。曾两次获国家自然科学奖二等奖、中国科学院杰出科技成就奖、何梁何利基金科学与技术进步奖、中国侨界贡献奖、TWAS化学奖、中国毒理学杰出贡献奖、全国优秀科技工作者等。创建了中国药学会“纳米药物”专业委员会、中国毒理学会“纳米毒理学”专业委员会，大力推动了纳米生物学交叉前沿在我国的起步和发展。此外，在国外期间与日本同事发现113号新元素Nh，是元素周期表中亚洲国家发现的唯一的新元素。

李素萍 国家纳米科学中心研究员，博士生导师。国家万人计划“青年拔尖”，北京市杰出青年科学基金获得者。以第一作者或通讯作者在Nature Biotechnology、Nature Biomedical Engineering、Nano Letters、Advanced Materials等期刊发表多篇论文；获授权发明专利7项（专利转化2项）；主持国家重点研发计划、国家自然科学基金重大研究计划—培育项目、中国科学院创新交叉团队项目等。成果入选2018年中国科学十大进展，入选美国The Scientist 2018 “Top Technical Advances”。

摘 要

我国重大疾病的发生率和致死率居高不下，随着老年社会程度的不断加深，需要更强有力的医药原始创新动力支撑不断增长的医学需求。医用纳米技术作为新兴的疾病预防、检测、成像和治疗技术，将是未来医疗体系的重要组成部分。目前我国在纳米药物治疗重大疾病（如肿瘤、血栓性疾病等）和药物递送领域的基础研究已经处于世界前列。其中，用于疾病治疗的智能纳米机器作为一个新兴的交叉科学，可实现药物在病灶部位的精准可控释放，未来有可能成为药物研发中的变革性力量。但是，智能纳米机器在药物智能化设计、体内外精准操控、体内代谢行为和生物效应评价以及临床转化等方面还有待进一步的突破。需要从基础研究和应用技术两个方面，为学科领域的进一步快速发展和临床转化应用创造条件。本文从国家战略需求出发，讨论了智能纳米机器的设计原则与发展趋势，根据基础和应用两方面面临的挑战，分析了智能纳米机器研究中的关键科学问题和未来发展方向，并提出一些建议和发展目标，以加速我国智能纳米机器药物的研究和商业化进程。

关键词：智能纳米机器；药物递送；精准医学；临床转化；交叉科学

1 医用纳米技术的战略意义

近年来我国的医疗水平不断提升，人口寿命不断延长。2000至2015年，我国人口平均预期寿命由71.40岁上升至76.34岁，但与之伴随的则是人口的深度老龄化，2019年，65岁及以上人口突破12%，是世界上人口老龄化速度最快的国家之一[1]。人口老龄化不仅冲击经济建设和社会福利保障体系，同时也给医疗结构带来新的挑战。1990—2017年，我国传染病和新生儿疾病致死率大幅降低，疾病谱转变为以心脑血管疾病、恶性肿瘤为代表的非传染性疾病[2]；同时，全社会对疾病预防、检测、成像和治疗提出新的要求。然而，目前我国的重大疾病药物和高端医疗器械高度依赖于进口，造成严重的医疗负担。特别是新型冠状病毒全球大流行，更是将应急反应和传染病防控能力，包括疫苗研发和新药研发能力推至全球的焦点。2020年9月，习近平总书记在《求是》杂志发表重要文章强调 “集中力量开展核心技术攻关，持续加大重大疫病防治经费投入，加快补齐我国在生命科学、生物技术、医药卫生、医疗设备等领域的短板”，将生命安全和生物安全领域的重大科技成果提升到国之重器层面。因此，我国亟需进一步加强药物原始创新能力，促进由仿制药到原研药的转变，同时进一步在关键医药创新领域加强原始创新能力，减轻国家医疗负担，维护国家生物安全。