脑细胞微环境检测新方法与脑内新分区系统的发现
报送单位:北京大学 推荐单位:北京大学

支撑项目(平台):磁共振成像设备与技术北京市重点实验室

参与单位:北京大学

所属学科:医学

主要贡献者:韩鸿宾

成就简介:脑深部神经网络存在的微环境是人类尚未踏足的纳米尺度超微结构空间。课题组发明了新型检测技术,解密了该空间结构特征,发现脑内新分区引流系统,提出了脑分区稳态理论,新方法已在多个前沿领域得到实际应用。

  脑细胞微环境(也称为ISS,braininterstitialsystem,脑间质系统)是脑细胞和神经网络直接生活和工作的纳米尺度超微结构空间,占据着活体脑的15%-?‐20%。由于以往国际通用测量方法的技术限度,脑深部广阔区域的ISS的超微结构特征以及其内分子运动的规律一直是人类尚未踏足的未知领域。我们对占据活体脑容积近1/5的结构尚未完全认识和把握,因此,睡眠、记忆与情感至今依然是迷,脑病新药研发与疾病诊治也因此陷入困境。
  针对脑超微结构探测的国际性难题,北京大学韩鸿宾教授带领跨学科团队,在过去的十年中,发明了新型检测技术和成像分析方法(新方法于2013年获批国家发明专利)。由于新方法在探测原理上的创新和技术性能上的突破,课题组对脑的超微结构有了新的科学发现,不仅阐明了脑深部纳米尺度的ISS超微结构特征,发现了脑深部组织液引流的途径和规律,并且证实了脑ISS内类淋巴组织液的转运存在分区引流现象;在确定了导致分区分隔的结构的基础上,韩鸿宾教授提出了脑分区稳态理论,并以封面文章发表于神经生物学顶级期刊。近年来,课题组围绕ISS内小分子物质运动的调控方法与机制展开系列研究,发现了ISS内小分子物质的动态调控方法。基于上述新理论与新技术,课题组进一步建立了新型经ISS途径的脑病药物治疗新方法,该方法较美军由哈佛大学购买的专利技术更加的高效、安全、低毒和精准,并且解决了血脑屏障阻碍药物入脑的国际性难题,新方法在2015年获批国际发明专利。研究成果在国内外顶级核心期刊发表学术论文与专论180余篇,其中SCI收录论文50余篇,出版专著/译著4册;研究方法获批华夏医学成果一等奖;研究方向入选北京市脑科学专项建设指南,并获批国家自然科学基金委重大仪器专项。目前,该方法与新的科学发现在脑病治疗新药研发、新型神经网络研发、肿瘤治疗、航天医学、军事医学、医学成像装备制造以及中医药领域等多个前沿领域得到实际应用。在上述系列研究的基础上,结合新方法在医学其他学科领域的最新应用进展,韩鸿宾教授提出了“细胞微环境”理论与技术的新方向,未来将带领团队建设国际一流细胞微环境活体检测平台,发展一系列世界领先的检测新技术,在此基础上发展好“细胞微环境”理论。
  “细胞学说”是现代医学和生命科学研究体系的核心理论根基,“细胞微环境”不仅是对“细胞学说”理论体系的补充和完善,也将为祖国传统医学的发展提供重要理论和技术支撑。兼顾细胞和细胞微环境的医学发展模式将有望引领未来医学进入新的发展阶段。

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