時(shí)間：2017年8月25日下午

地點(diǎn)：北京亦創(chuàng)國(guó)際會(huì)展中心DE會(huì)議室

安冉：感謝各位專家、企業(yè)家、投資商和年輕的創(chuàng)業(yè)者在下午繼續(xù)支持青年創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)專題論壇，我是下午的主持人安冉，會(huì)議開始之前請(qǐng)?jiān)试S我代表主辦方中國(guó)電子學(xué)會(huì)嵌入式學(xué)會(huì)與機(jī)器人分會(huì)感謝Vphoto云攝影提供的全程獨(dú)家圖片直播，回復(fù)關(guān)鍵詞“青年論壇”會(huì)獲得直播的相冊(cè)，同時(shí)感謝科貓APP提供全程的視頻直播以及人民網(wǎng)、鳳凰周刊、雷鋒網(wǎng)、36氪、億歐網(wǎng)、創(chuàng)業(yè)邦聯(lián)合提供的媒體支持。

下午首先有請(qǐng)中科院沈陽自動(dòng)化研究所優(yōu)青研究員劉連慶教授帶來精彩報(bào)告，報(bào)告的題目是“微納操控及其在個(gè)性化醫(yī)療中的應(yīng)用”。

劉連慶：感謝大家來參加這個(gè)論壇，也感謝王田苗老師的邀請(qǐng)，讓我有機(jī)會(huì)跟大家分享一下。今天主要是創(chuàng)新和創(chuàng)業(yè)，我做的研究距離創(chuàng)業(yè)還是有一點(diǎn)距離的，我介紹一下，但是我也講一下本人對(duì)于創(chuàng)新和創(chuàng)業(yè)之間的一點(diǎn)思考。當(dāng)我們說創(chuàng)業(yè)的時(shí)候，剛才王老師幫我介紹了很多下面的企業(yè)家，大家共同面臨的是一個(gè)海量的市場(chǎng)，基本上這個(gè)市場(chǎng)是比較巨大的，機(jī)器人也是這樣。如果回顧一下機(jī)器人的發(fā)展，如果說沒有汽車工業(yè)就沒有機(jī)器人的今天，就是因?yàn)槠嚬I(yè)的剛需帶動(dòng)了整個(gè)工業(yè)機(jī)器人的發(fā)展，從工業(yè)機(jī)器人又演變出來各種各樣的機(jī)器人。除了汽車工業(yè)之外，我今天的題目主要講和醫(yī)療相關(guān)的，這是一個(gè)統(tǒng)計(jì)的表，一個(gè)是美國(guó)汽車工業(yè)學(xué)會(huì)，一個(gè)是美國(guó)制藥學(xué)會(huì)。醫(yī)藥整個(gè)行業(yè)市場(chǎng)價(jià)值、市值遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于汽車工業(yè)，這也符合具有海量的市場(chǎng)這么一個(gè)基本的假設(shè)。可以想像得到在未來幾十年后，可能一個(gè)家庭沒有汽車，但是很難想象一個(gè)家庭沒有藥，比如像阿司匹林、降血糖的藥現(xiàn)在稍微上點(diǎn)年紀(jì)的人都會(huì)用這幾種藥。今天討論一下怎么把微納技術(shù)和醫(yī)藥工業(yè)的發(fā)展結(jié)合起來。

我是做納米操作機(jī)器人，先介紹一下什么是納米操作機(jī)器人。工業(yè)機(jī)器人大家見的很多，樓下展臺(tái)到處都是，把結(jié)構(gòu)化的物體以高速高效組裝成人們期望的形狀。隨著尺度的縮小，在顯微鏡的幫助下能夠看到細(xì)胞，現(xiàn)在又做了微操作機(jī)器人，這個(gè)比較少見，但是事實(shí)上20世紀(jì)之后幾乎所有生物學(xué)的突破都是基于微操作技術(shù)發(fā)展而來，比如基因、克隆等等，尺度進(jìn)一步縮小，我們現(xiàn)在看到了低因分子看到碳納米管等等，我們需要另外一種工具來實(shí)現(xiàn)它們的操控顯然不行。我就是做納米操作機(jī)器人，納米看不見也摸不著，有了納米操作機(jī)器人不但能夠讓你看得見納米，也能夠讓你觸摸得到納米。給大家舉一個(gè)例子，一個(gè)人切割活體神經(jīng)細(xì)胞，做納米操作的時(shí)候，不僅能夠看到納米場(chǎng)景的實(shí)時(shí)變化，通過leap反饋手柄，切割活體細(xì)胞需要多大的重力。當(dāng)然在一個(gè)細(xì)胞膜上穿孔，用各種各樣的方式，采用機(jī)械方式，這是推根一根DNA分子，直徑大概只有2納米。在推動(dòng)它的時(shí)候不止能夠看到DNA分子的實(shí)時(shí)變化，還能感受到推動(dòng)一根DNA分子需要多大的重力。把人的能力從讓機(jī)器人幫人干人能干但不想干的事，把人的能力進(jìn)一步擴(kuò)展和提升，讓機(jī)器人幫助人去干人想干但干不了的事情。我想這是納米操作機(jī)器人對(duì)機(jī)器人的貢獻(xiàn)。

我們有了這套機(jī)器人系統(tǒng)之后我們能干些什么？我們想跟新藥研發(fā)結(jié)合起來。這幅圖紅線代表每年對(duì)于新藥研發(fā)經(jīng)費(fèi)的投入，而綠色的代表的是每年新藥的產(chǎn)出數(shù)，錢越投越多，藥越來越少，并且如果再有一個(gè)軸的話是各種各樣新出的疾病也越來越多。現(xiàn)在整個(gè)醫(yī)藥界迫切需要新的技術(shù)來引入彌補(bǔ)投入和產(chǎn)出之間的差距。新藥產(chǎn)生的流程不說了，真正的萬里挑一，一萬個(gè)化合物當(dāng)中篩選只有一個(gè)合格，不幸運(yùn)的話一個(gè)也沒有，為什么幾年前輝瑞把一個(gè)研發(fā)中心給關(guān)掉，就是因?yàn)樗幬镅邪l(fā)失敗，大概需要花費(fèi)15億美元15年的時(shí)間，這是一個(gè)基本背景。

藥物研究失敗的主要原因，一個(gè)是藥效，一個(gè)是毒性。這種藥沒效果或者對(duì)有的人有效對(duì)有的人沒效，毒性可能治心臟病對(duì)心臟確實(shí)好但是把肝傷了，大家現(xiàn)在買藥的時(shí)候經(jīng)常看到“糖尿病患者慎用，心臟病患者慎用”，這種藥物在處理有用的同時(shí)還有一些毒副反應(yīng)，把別的細(xì)胞殺害了。我們把微納操控技術(shù)揉進(jìn)來，在這兩個(gè)領(lǐng)域各做一些貢獻(xiàn)。

個(gè)性化醫(yī)療，主要做淋巴癌，和北京307醫(yī)院合作。癌癥是第一殺手，大家都不陌生，癌癥常規(guī)的治療方法就是化療和放療。放療和化療效果還是不錯(cuò)的，但是它的問題就是副作用太大，用高能的射線對(duì)人進(jìn)行轟擊照射，不止把腫瘤細(xì)胞殺死，把所有正常的細(xì)胞也都?xì)⑺懒恕７暖熀突煹娜说胶髞硌例X脫落頭發(fā)脫落，內(nèi)分泌失調(diào)等等，非常痛苦的一個(gè)過程。后來出來一種新的靶向治療，它的基本原理以淋巴癌為例，在淋巴癌細(xì)胞的表面有一種抗體CD20，這個(gè)藥物是CD20的抗原，抗體和抗原之間相互作用就把細(xì)胞殺死。由于大部分的抗體只在癌細(xì)胞表面存在，人吃完這種藥，藥指向生物導(dǎo)彈一樣黏在癌細(xì)胞上，對(duì)正常細(xì)胞沒有影響，這個(gè)藥物獲得巨大成功。但是它的問題，有人有效有人沒效。著名央視的羅京先生在307醫(yī)院醫(yī)治，他對(duì)這種藥物沒效，這種藥物非常貴，一星期就需要花好幾萬。醫(yī)生不知道該不該對(duì)病人用這種藥，對(duì)于像羅京先生經(jīng)濟(jì)條件比較好就一直用，沒效就算了，對(duì)于一般的人來講，如果一個(gè)星期好幾萬，好幾個(gè)星期幾十萬下去了。醫(yī)生找到我們，有沒有什么辦法研究一下，為什么有人有效有人沒效，這是一個(gè)非常復(fù)雜的生物學(xué)問題。我們要把這個(gè)問題工程化想得簡(jiǎn)單一些，依靠抗體和抗原的相互作用殺死癌細(xì)胞，有人有效有人沒效，是不是細(xì)胞表面抗體的密度不一樣？密度越大黏上的藥越多效果越好，或者抗體和抗原之間的結(jié)合力的大小不一樣，結(jié)合力越大效果越好，所以我們有這么一個(gè)基本假設(shè)。因?yàn)槲覀兿嘈牛幮У阶詈筮€是脫離不了牛頓定律，應(yīng)該還是物理能夠解釋的問題。這就轉(zhuǎn)變成我們?cè)趺礃釉谝后w環(huán)境里面活體細(xì)胞表面去探測(cè)只有幾個(gè)納米大的抗體，我們?cè)趺礃訙y(cè)量抗體和抗原連納級(jí)都沒有的作用力。我們做了很多的工作，我只是把結(jié)果匯報(bào)一下，具體細(xì)節(jié)不介紹了。

通過對(duì)機(jī)器人的研究，可以在活體細(xì)胞表面精確測(cè)出來抗體和抗原之間的作用力是多大叫單分子重力，把細(xì)胞拿出來之后還能夠?qū)?xì)胞表面抗體的密度表征出來，從臨床拿了很多的細(xì)胞做了很多的細(xì)胞，這就是個(gè)性化醫(yī)療。第一個(gè)發(fā)現(xiàn)，和作用力大小的關(guān)系并不是特別大，但是和密度密切相關(guān)，密度高了作用效果就好。所有生物學(xué)的實(shí)驗(yàn)都要經(jīng)過成百上千次的測(cè)試，但是當(dāng)我們?cè)跍y(cè)試過程當(dāng)中發(fā)現(xiàn)了另外一個(gè)問題，拿活檢的細(xì)胞，癌細(xì)胞被正常的紅細(xì)胞淹沒，我們只想測(cè)量癌細(xì)胞，不想測(cè)量紅細(xì)胞。怎么樣把細(xì)胞有效分離，我不想介紹流式細(xì)胞儀好幾百萬，熒光染色。我們是用物理的分離方法，把光子打到物體表面，根據(jù)動(dòng)量定理實(shí)現(xiàn)物體的移動(dòng)，它的問題就是光強(qiáng)特別大，操作細(xì)胞的時(shí)候，很容易把細(xì)胞燒死。我們需要能夠把它分離，而又對(duì)細(xì)胞沒有影響的方式。我們做了光電鎳的操作方法，光電鎳光能到電能再到機(jī)械能，把光打成什么樣的形狀，力就是什么樣的形狀，這個(gè)光強(qiáng)只有光鎳的千分之一，但是重力的大小一樣。有了這個(gè)光我們進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)，由于細(xì)胞本身的特征不一樣，同一束光，對(duì)正常細(xì)胞和癌細(xì)胞產(chǎn)生的力大小不一樣，調(diào)節(jié)電的頻率和光強(qiáng)，只能推動(dòng)癌細(xì)胞，推動(dòng)不了正常細(xì)胞，來回掃、反復(fù)掃，就能把癌細(xì)胞正常細(xì)胞分開。

更進(jìn)一步，如果大家仔細(xì)看的話發(fā)現(xiàn)癌細(xì)胞在高速地旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)的原因是因?yàn)榘┘?xì)胞的急性和正常細(xì)胞不一樣。這給我們一個(gè)啟示，我們能不能用癌細(xì)胞的自旋來做癌癥的早期檢測(cè)，急性最開始改變，急性表面才有抗體抗原，才能用熒光的方法檢測(cè)物理本身的特征，在癌變的前一個(gè)周期之內(nèi)已經(jīng)展現(xiàn)出來，像有心電圖，我們有細(xì)胞電圖。每類細(xì)胞的共旋共振頻率不一樣。做了四類癌細(xì)胞，通過頻譜不一樣，很好地把四類細(xì)胞分離出來。每種細(xì)胞共振時(shí)旋轉(zhuǎn)的頻率不一樣，我們用這種方法做一個(gè)癌癥的早期檢測(cè)。

簡(jiǎn)單總結(jié)一下，我們先抽血用血液動(dòng)力學(xué)自旋進(jìn)行癌癥的早期檢測(cè)，然后再和value結(jié)合，和正常細(xì)胞分離，納米機(jī)器人測(cè)分子密度和分子力。最后有一個(gè)模型，預(yù)測(cè)出來病人到底吃完這種藥的療效有多大。從第一步到第六步，只有第一步和第六步需要醫(yī)生做，二、三、四、五用工程的方法來做，這是完整對(duì)癌癥進(jìn)行早期檢測(cè)還有一直到最后個(gè)性醫(yī)療的完整途徑，每個(gè)方向上我們都投入了一些研究生，現(xiàn)在正在做這方面的工作。這是針對(duì)個(gè)性化治療，怎么樣實(shí)現(xiàn)更加有效的治療。

現(xiàn)在篩選的藥都是以細(xì)胞進(jìn)行篩選，人體的細(xì)胞是三維組織塊，三維環(huán)境互相連通相互促發(fā)，現(xiàn)在篩選新藥就是一堆細(xì)胞零散在試管里面，構(gòu)成不了三維連通，導(dǎo)致所有的藥物藥效預(yù)測(cè)不一樣，這是第一。第二，往往只用一類細(xì)胞來看，治心臟病就看心肌細(xì)胞，這是不對(duì)的，除了看心肌細(xì)胞，肝、肺這些細(xì)胞共生長(zhǎng)共培養(yǎng)，看看對(duì)心肌細(xì)胞好的同時(shí)有沒有傷害別的細(xì)胞，這是一個(gè)基本思想。機(jī)器人化的微納操控系統(tǒng)，第一步可以把細(xì)胞跟水泥混合到一塊兒變成三維組織塊，光打成什么形狀，細(xì)胞最后長(zhǎng)成什么形狀。細(xì)胞之間三維連通，更加接近于人體形狀。我不只生長(zhǎng)一類細(xì)胞，要生長(zhǎng)好幾種細(xì)胞，每種顏色代表不同的細(xì)胞，剛才有一個(gè)光電的操控方法，還能對(duì)它進(jìn)行實(shí)時(shí)操控。基本原理就是水泥膠來了，先把細(xì)胞用同一束光的方法做成細(xì)胞塊，進(jìn)如光電鎳的系統(tǒng)里面組裝，不同種的細(xì)胞模擬人體環(huán)境組裝到一塊兒。大家玩過俄羅斯方塊，每一種代表不同種的細(xì)胞，可以把這些細(xì)胞自由地組裝到一起，它的好處是有心肌的有肝的有肺的，這樣的話再加一種藥物的同時(shí)就看這幾類細(xì)胞同時(shí)的反應(yīng)，到最后對(duì)藥物的預(yù)測(cè)不只是一種細(xì)胞的反應(yīng)，而是整體的反應(yīng)。如果對(duì)心肌細(xì)胞非常好，但是把別的細(xì)胞全都?xì)⑺懒耍@種藥物的毒性太強(qiáng)，我也不建議它再進(jìn)入下一期的臨床實(shí)驗(yàn)。