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【医学青年学者访谈录】陈璞:聚焦“医学+X”,探索学科创新融合
发布时间:2021-12-14 09:23  作者:  来源:医学部机关  阅读:

通讯员:苏航

编者按:生物医学工程是当代医学科技革命和产业变革的核心推动力量,为基础医学研究和认知人类疾病提供工具,为临床医学预防、诊断、治疗、预后提供技术支撑。生物医学工程是一门以解决医学问题而创新创造工具和技术的交叉学科,在医学生态中具有连接和支撑基础医学和临床医学的转化医学功能,特点在于交叉性、前沿性、应用性。近日,医学部机关专访了武汉大学基础医学院教授陈璞,为大家揭晓三大网赌正规平台三大网赌正规平台该专业的信息。

陈璞,武汉大学基础医学院教授、博士生导师、生物医学工程系主任。毕业于哈佛医学院、斯坦福大学,国家级人才计划获得者,中国生物医学工程学会高级会员,任Advanced Materials等国际杂志审稿人,在研科技部、基金委、武汉市科技局等项目。目前主要的研究方向为组织工程与再生医学、干细胞与器官制造技术。

陈璞(中)及团队成员

初见陈璞,他严谨的作风、谦逊的态度、敏捷的思维以及谈到科研工作时表达出的热爱与坚持,给笔者留下了极为深刻的印象。陈璞热情地分享了自己的成长历程、介绍了“医学+X”人才培养模式并畅谈了生物医学工程学科未来的发展趋势。

逐梦:怀揣用知识改变世界的初心

记者:请问您进入生物医学工程领域有哪些契机?有哪些令您印象深刻的人或事?

陈璞:我进入该领域主要是源于多学科交叉产生新增长的认知,理学、工学到医学的训练和解决人类健康问题的内在动力,我希望让人类活得更久、活得更好。我从小就对新鲜事物很感兴趣,喜欢观察昆虫等小动物,利用课余时间我还阅读了大量的书籍,并开始尝试自己动手做一些小实验。

高考填志愿时,我有两个意向专业,第一是光电,第二是生物。当时考虑光电是一个新兴学科,加上武汉这里有“中国光谷”,我便报考了华中科技大学的光信息科学与技术专业。考研时,我决定还是遵从内心的想法,于是跨专业报考了武汉大学生物医学工程专业。从理学到工学,这是我的第一次跨越。进入这个领域后,我感觉如鱼得水,它很好地结合了我理学和工学交叉的学术背景,让我在工程加工设计、数字模拟仿真等方面充分发挥了优势。在国内读博期间,我取得了较好的成果,因此幸运地申请到了国际名校的博士后资格。

在2011年至2016年,我先后在美国哈佛医学院附属哈佛-麻省理工健康科学与技术部和斯坦福大学医学院进行干细胞与组织工程的博士后研究。哈佛-麻省理工健康科学与技术部(Harvard-MIT Division of Health Science and Technology,HST)成立于上个世纪70年代,通过整合哈佛医学院、哈佛医学院附属教学医院和麻省理工的临床和理工科优势,旨在将基础医学上的认知快速转化为能够改善人类健康的临床实践产品、工具和方法,推动对疾病的诊疗。HST还设置了硕士和博士研究生项目,以培养具有“医学+X”的研究背景、并能够从事转化医学研究的复合型创新人才。

同样,美国斯坦福大学在1998年成立了Stanford Bio-X交叉学科生物科学研究所(Bio-X)。该研究所利用了斯坦福大学作为综合性大学的优势,通过联合生物医学和生命科学的研究者、临床医生、工程师、物理学家和计算机科学家去解锁人体奥秘,促进对生命系统的认知,从而促进人类健康。Bio-X研究所还设置了本科生和博士研究生奖学金项目,培养生物医学领域的复合型创新人才。海外的那段学习和工作的时间,也是让我快速成长的阶段。有幸和世界顶尖人才进行交流和碰撞,增强了我的国际视野,提升了我的创新创业意识,也更加坚定了我把基础医学研究的知识应用于临床、真正做出有价值有意义的转化的想法。

重塑:打破原有的思维定式,进行自我革新

记者:生物医学工程学科在人才培养模式上,有什么特别之处?

陈璞:我们专业在人才培养模式上,体现立德树人、“医学+X”多学科交叉融合。培养交叉创新人才是一件非常难的事情。我经常告诉我的学生,要打破原有的思维定式和知识框架,进行自我革新。比如像机械工程和生物材料背景的学生,一开始来时非常痛苦,因为他们从来没接触过生物,完全是以机械和材料的角度来思考生物,这也导致他们认知上出现偏差,很难在科研领域推进。我们要做的就是帮助学生们打破思维定式,从一个生物学家和临床应用者的角度思考,以人为本,从用户的角度出发考虑他们的需求。

我们知道,有很多工程材料方面的创新,它其实没有真正地改变社会、改变整个研究领域。这是为什么呢?因为这些研究没有瞄准行业和领域的真正痛点,没有深刻理解做研究的生物系统和人类疾病的本质特征,没有根据用户的习惯进行设计。我也在不断告诉学生,做一项研究,要思考研究的问题是否是真正的问题,是否是重要的问题,开发的新技术和工具是否符合用户习惯。在了解了用户的真正需求之后,就需要设计出既有科学家精神又能满足用户需求的产品,真正实现其价值。

陈璞日常指导学生

目前我们建立了“五维一体”的研究生全方位和全流程培养模式,突出生物医学工程学科特色,体现交叉性、前沿性、系统性、实用性和国际化。在交叉性上,培养具有“医学+X”多学科交叉融合背景的高层拔尖人才,同时使研究生具备知识背景、理解力和沟通力,可以与多样化研究背景的科研工作者进行交叉学科合作研究。在前沿性上,聚焦能够深刻变革人类未来基础医学研究和临床医学实践的生物医学工程前沿领域,包括如干细胞治疗、组织工程、人造器官、类器官、器官芯片等,设立研究生学位课题。

在对研究生的系统性培育方面,从思政教育、科学思维、学术素养、科研方法与技能、学科知识等方面全方位提升研究生的理论和实践水平。在实用性上,体现学科实用性特点,强调“立地”。面向基础医学研究和临床治疗中的关键技术和工程化问题,推进由认知到技术、由技术到产品的两次转化和飞跃。在国际化人才培养方面,与法国洛林大学、美国斯坦福大学、德国布莱恩工业大学保持长期联系和合作,借助各类平台开拓研究生的视野,提升研究生培养的国际化水平,增强研究生与国际研究人员的交流和合作能力。

破局:打造前沿的类器官芯片+声学生物制造技术,填补市场空白

记者:请问您的团队近期主要正在从事哪些研究,有哪些技术突破?

陈璞:我们课题组长期致力于创新组织工程与器官制造策略、方法和技术,尤其专注于面向人体大脑、肝脏模型的构建和疾病研究,构建微尺度的体外三维器官水平生理和疾病模型以及宏观尺度的人体器官替代物。

微尺度新兴人源器官模型能够模拟人体器官的关键结构、功能和细胞种群,被认为将填补现有生物医学和生物医药研究中广泛使用的经典细胞培养模型和动物模型之间的缺口,促进对人类疾病分子机制的理解,提升临床前候选药物评估的准确性,成为未来生物医学和医药开发中新的研究模型范式。宏观尺度的人源器官替代物将解决目前临床器官移植中器官短缺的重大问题,并且潜移默化地改变现有的临床治疗模式,通过更换器官,极大延长人类寿命。

陈璞课题组实验室功能分区明确、管理规范

课题组技术创新的特色方向包括:一是类器官芯片。类器官芯片是构建人体器官水平体外3D模型的最新前沿技术,其有机融合了类器官和器官芯片的优势,能够精密调控类器官所在的微环境条件,模拟人体胚胎发育过程中器官生成过程。中国工程院战略咨询中心在2019年发布的《全球工程前沿》报告中将类器官芯片及其生物医学应用研究列为医药卫生领域 Top 10 工程研究前沿;世界卫生组织(WHO)发布的全球2019新型冠状病毒研发路线图中将类器官疾病模型列为应对病毒的高优先级项目。课题组通过研发类器官芯片模型,用于研究神经退行性疾病、肝脏代谢性疾病以及肿瘤发生和发展的分子机制,评估候选药物的安全性和有效性,优化临床治疗策略。

二是声学生物制造。声学生物制造是通过利用声场与生物微粒相互作用的物理原理,将生物微粒组装形成器官特异性的组织结构。中国科协在2020年发布的《重大科学问题和工程技术难题》中将特种能场辅助制造的调控原理列为十大前沿科学问题之一。课题组创新性构建了法拉第波和体超声生物操控技术,用于在体外构建宏观尺度人体组织、器官模拟物,服务于临床组织修复。

展望:未来10年,生物医学工程学科将大有可为

记者:请您谈一谈对生物医学医学工程未来趋势的一些判断。您对未来想加入武汉大学生物医学工程专业的学生有什么寄语呢?

陈璞:人工智能将变革临床疾病的诊断范式,再生医学将变革人类疾病的治疗范式。现有临床医院以内科和外科为主导的局面将在未来10年内被深刻变革,形成以生物技术、信息技术、生物医学工程技术为核心的新兴疾病诊疗模式。人类将在未来的30年内克服癌症、心脑血管疾病等重大疾病。人类的平均寿命将延长到85岁以上。而解决衰老将成为医学的重要问题。

医学科技创新、创业和创造价值是时代主题和洪流,是这个时代医学科技工作者的伟大事业。生物医学工程学科作为医学生态中转化医学的环节,大有可为。武汉大学生物医学工程专业将为学生提供“医学+X”多学科融合训练,以及从思维、方法、规范、技术、知识等多层次系统训练的平台和机遇,促进有志于医学科技创新、创业和创造价值的青年实现人生理想。

就像我们团队座右铭:Integrating Science, Engineering, and Medicine: Innovation for Better Human Health Tomorrow(融合科学、工程学、医学:创新助力人类未来健康)。欢迎不同学科背景的学子报考武汉大学生物医学工程专业,共同探索人类健康未来。

(供图:医学部机关 编辑:付晓歌、相茹)

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