科学探索|“纳米分子导弹”来了 癌细胞哪里逃( 二 )
“同生物体内其他生命过程一样,细胞分裂需要众多生物分子的参与,其中PLK1激酶是非常关键的分子开关,其主要功能是控制纺锤体的组装和运行 。”李红昌说 。
据他介绍,黑磷进入细胞后,通过伪装成PLK1的作用底物,吸引了大量PLK1蛋白与之结合,并使这些PLK1活性丧失,进一步造成纺锤体错误组装,最终阻断了细胞分裂的正常进行 。
邵喜明说,基于这一机制,黑磷纳米材料被赋予了基本的抗肿瘤药物性质 。在随后的动物实验中,研究团队利用小鼠荷瘤模型,进一步证实了黑磷具备抗肿瘤效果 。
磷是自然界中普遍存在的一种非金属元素,也是地球上所有生命形式的重要组成成分 。研究磷和生命系统之间的相互作用对理解生命规律以及生命进化都有重要意义,但是相关研究工作的开展需要横跨“材料学”和“生物学”两个一级学科,因此对研究团队的学科背景提出了很高要求 。
在此次研究过程中,研究团队发挥了学科交叉的特色,自发组成了一支材料学与生物学交叉研究队伍,成功让“材料”与“生物”发生深度融合 。
比如,研究团队中的喻学锋课题组,对黑磷纳米材料进行了6年的系统研究,已经建立了完整的黑磷基纳米材料的制备和应用体系,在研究过程中主要负责纳米黑磷的制备和性能研究;李红昌课题组,则精通细胞分裂机制和抗肿瘤药物研发,在研究中主导纳米黑磷的生物机制研究;李洋课题组具有丰富的纳米生物学研究经验,在研究过程中,提供符合研究方向和适用于交叉研究团队的新思路,起着“思路润滑”的作用 。
“在实际研究过程中,单个课题组很难做到‘既懂材料,又通生物’,因此对类似横跨多个学科的课题,往往难以持续深入地进行,大多研究只能是‘浅尝辄止’ 。”李红昌说 。
他告诉采访人员,通过“材料人”和“生物人”之间不停地“思想碰撞”和持续地“互通有无”,项目组最终发现了无机单质纳米磷材料影响细胞分裂的重要现象,并深入解析了背后的分子细胞机制,这也是中科院深圳先进院坚持“学科交叉”理念和秉承“面向世界科技前沿”导向而产生的又一个代表性科研成果 。
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