动态了解自身发生了什么

齐颖新

上海交通大学生命科学技术学院

研究员

1　科技背景

近年来，随着分子标记技术和计算机辅助图像分析技术的飞越式发展，我们已经可以在亚细胞–细胞，或者组织–器官–整体水平观察和研究某些分子的运动和变化情况。例如基于荧光能量共振转移技术（fluorescence resonance energy transfer,FRET），能够检测活细胞内特定分子活性变化及其在亚细胞水平的时间、空间分布；正电子发射型计算机断层显像（positron emission computed tomography, PET）技术，已广泛应用于肿瘤的临床诊断和疗效评估；而动物活体荧光成像系统，能够在组织和整体水平动态、实时的检测特定细胞迁移、分布和聚集情况。上述技术已经广泛应用于生物学和医学研究，在生命体生理现象地揭示、疾病病理机制的研究和临床诊断、治疗等诸多方面取得了巨大的成就。然而，我们是否可以走得更远？

2　技术预见

50年后，我们的家中可能会出现一台小小的手执式扫描仪。当打开电源用它轻轻扫过自己，只要短短5分钟，就可以准确、动态、全息地展示身体内正在发生的大大小小的事情，这会是多么奇妙的事情！

不需要预先特殊标记，不需要任何有放射性或有毒有害物质的摄入，这台扫描仪可以特异性识别我们体内的某些基础物质（如碳原子、氮原子、H2O等），高分辨率的重构机体内正在发生的所有事件。我们可以通过放大（zoom out）或缩小（zoom in），在不同层面观察、了解身体内部正在发生哪些变化。比如运动的时候看看心脏跳动、肌肉收缩的动态全系图像，吃到自己喜欢的食物的时候看看大脑兴奋区域变化、胃肠运动情况。不仅在整体和组织器官水平，我们还可以通过不断zoom in，逐渐进入到细胞、亚细胞甚至分子层面，清晰、动态地看到心肌内的钙火花，巨噬细胞吞噬清除坏死细胞，细胞分裂的动态过程，吃下去东西如何消化、分解、吸收、代谢，等等。

这台仪器会大大改变我们的生活。首先，我们可以更为直观、准确地了解我们自身，与解剖、生理课本等专业而且略显枯燥的文字相比，我们可以通过这台小小的机器“看见”身体内部的结构和各种生命活动。其次，可以用于疾病的预防、早期诊断和治疗，如“看到”不良生活习惯的危害（饮酒后的肝损伤，吸烟后的呼吸道异常，等）相信会更有利于良好习惯的培养，而通过与大量自身正常图像信息的比对分析，可以更早地发现异常并做疾病预警。还有，通过累积个体化的动态图像信息，可以为个体化医疗和精准医疗提供有力的平台。

科技改变生活，未来无限美好！