【科技前沿】為生命科學(xué)奠定化學(xué)基礎(chǔ)

上世紀(jì)50年代起，dna雙螺旋結(jié)構(gòu)的發(fā)現(xiàn)讓生命科學(xué)走進(jìn)了分子時(shí)代。作為我國(guó)分子科學(xué)研究的先鋒，中科院化學(xué)所較早時(shí)期即瞄準(zhǔn)了生命化學(xué)的前沿，敢為人先地開(kāi)展了與生命科學(xué)相關(guān)的化學(xué)分析工作，為生命過(guò)程化學(xué)本質(zhì)的研究奠定了基礎(chǔ)。

以分析化學(xué)為基礎(chǔ)

中科院化學(xué)所生命科學(xué)分析研究始于分析化學(xué)的牢固基礎(chǔ)。六十年來(lái)，化學(xué)所分析化學(xué)學(xué)科發(fā)展歷經(jīng)多次變遷，最終確定以生命科學(xué)為研究對(duì)象，開(kāi)始深入系統(tǒng)地研究和探索。

據(jù)化學(xué)所相關(guān)負(fù)責(zé)人介紹，在形式上，分析化學(xué)的發(fā)展雙軌并進(jìn)，一是依托于分析專(zhuān)業(yè)研究隊(duì)伍的集中發(fā)展，二是寓于其他學(xué)科的分散發(fā)展。

建所初期，以分析化學(xué)為中心的研究單元立足無(wú)機(jī)化學(xué)，屬無(wú)機(jī)分析方向。而有機(jī)分析最早隸屬于有機(jī)合成，直到1960年前后并入分析單元，兩個(gè)方向合稱(chēng)為“分析化學(xué)研究室”，由梁樹(shù)權(quán)先生領(lǐng)銜。上世紀(jì)60年代、70年代，分析化學(xué)研究室逐漸發(fā)展完備。當(dāng)時(shí)，科研人員們緊密結(jié)合國(guó)家需求，把握學(xué)科發(fā)展趨勢(shì)，開(kāi)展了多項(xiàng)前瞻性創(chuàng)新研究。

1985年，隨著化學(xué)所撤銷(xiāo)研究室建制，分析室分散為組，兩年后復(fù)建，并于1989年更名為“生命科學(xué)中的分析化學(xué)研究室”。

在業(yè)內(nèi)科學(xué)家們看來(lái)，該研究室較早部署了分析化學(xué)和生命科學(xué)的交叉研究，為我國(guó)生命分析化學(xué)的誕生和發(fā)展作出了重要貢獻(xiàn)。

毛細(xì)管電泳的先驅(qū)

對(duì)從事分析化學(xué)的研究人員而言，生命分析化學(xué)的難點(diǎn)在于，從相對(duì)簡(jiǎn)單的無(wú)機(jī)分析體系轉(zhuǎn)至復(fù)雜生命體系樣品的研究。首當(dāng)其沖的便是分離問(wèn)題。

早在上世紀(jì)70年代末，該研究室研究員竺安便開(kāi)始思考生物大分子的分離問(wèn)題?！吧锎蠓肿酉鄬?duì)慢的擴(kuò)散速度，會(huì)限制它們?cè)谏V過(guò)程中的分離效率，但在電泳過(guò)程中卻正好相反，分子越大、擴(kuò)散系數(shù)越小，電泳分離的效率反而越高?！碑?dāng)時(shí)，竺安敏銳地意識(shí)到了毛細(xì)管電泳將在生命分析化學(xué)上大有可為。

于是，當(dāng)毛細(xì)管電泳尚未引起國(guó)際權(quán)威分析化學(xué)專(zhuān)家注意的時(shí)候，化學(xué)所在竺安的帶領(lǐng)下，開(kāi)始了毛細(xì)管電泳的探索，成為毛細(xì)管電泳研究的先驅(qū)。

如今，毛細(xì)管電泳已經(jīng)發(fā)展為生物大分子分離分析的利器，人類(lèi)的科技到20世紀(jì)末才能測(cè)定分子龐大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜的人類(lèi)和動(dòng)物基因的dna序列，靠的正是這一技術(shù)。毛細(xì)管電泳研究也在化學(xué)所獲得了迅速而全面的發(fā)展，化學(xué)所成為我國(guó)此領(lǐng)域研究的中心之一。

瞄準(zhǔn)生命科學(xué)前沿

2009年，“中科院活體分析化學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室”正式成立，國(guó)家自然科學(xué)基金委的“創(chuàng)新群體”也在這里誕生?？蒲腥藛T敢為人先，將生命分析化學(xué)推向更高層次，并極大推動(dòng)了該領(lǐng)域研究的快速發(fā)展。

十多年來(lái)，毛蘭群課題組創(chuàng)新性地發(fā)展了系列活體分析化學(xué)原理和方法，實(shí)現(xiàn)了模型動(dòng)物的活體原位和活體在線分析，進(jìn)而展開(kāi)了諸如腦缺血和耳聾等神經(jīng)生理和病理的分子機(jī)制研究和探索。

陳義課題組在毛細(xì)管電泳、色譜及其與質(zhì)譜聯(lián)用等活體分離分析方法上進(jìn)行了不懈探索，建立了針對(duì)活植物、活昆蟲(chóng)直接取樣的超痕量分析方法。生物分子真實(shí)生理環(huán)境中相互作用的研究方法和技術(shù)平臺(tái)也隨之發(fā)展起來(lái)，包括免標(biāo)記、可仿生的高通量表面等離子體共振成像方法等?；诖朔椒?，他們自主研制了商品樣機(jī)和軟件工作站，能用于約兩千個(gè)識(shí)別反應(yīng)的同時(shí)監(jiān)測(cè)。

同時(shí)，馬會(huì)民、方曉紅、王樹(shù)、高明遠(yuǎn)等課題組也系統(tǒng)地開(kāi)展了分析化學(xué)與生命科學(xué)的交叉創(chuàng)新研究，例如，他們創(chuàng)制了結(jié)合sted超分辨成像、掃描探針成像和質(zhì)譜成像等三大成像技術(shù)的高分辨化學(xué)成像系統(tǒng)。部分成果可用于重大疾病標(biāo)志物的快速分析和藥物等研究。

此外，細(xì)胞質(zhì)譜測(cè)定技術(shù)、親和色譜技術(shù)、脂質(zhì)組學(xué)研究、氫氘交換質(zhì)譜等新的生命科學(xué)分析創(chuàng)新成果也不斷涌現(xiàn)。

活體分析化學(xué)是個(gè)全新的、富有挑戰(zhàn)性的研究領(lǐng)域，該領(lǐng)域研究雖然備受關(guān)注，但是系統(tǒng)的研究才剛剛起步，急需創(chuàng)新的思維和方法。未來(lái)，化學(xué)所活體分析化學(xué)研究將依據(jù)化學(xué)與生命交叉研究的指導(dǎo)思想，不斷開(kāi)展活體分析化學(xué)新原理和新方法的前沿探索。

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