鞠熀先

p 　　近日，南京大学的鞠熀先教授研究组在仿生分子识别与仿生催化领域取得重要的研究进展。他们发现了一种嗜热型高活性的DNA酶，相关成果发表在Angew. Chem. Int. Ed.& nbsp 上。博士生郭悦华为第一作者、周俊副教授和鞠熀先教授为通讯作者。该研究组的博士生陈杰林、中科院大连化学物理研究所的博士生程明攀以及法国勃艮第大学的David Monchaud教授参与了相关工作。 /p p 　　蛋白质具有温度敏感性，蛋白酶的催化性能与温度相关，在应用上受到很大的限制。寻找、发现能够在极端环境如高温下仍具有高催化能力、高稳定性的仿生模拟酶具有十分重要的意义。近年来，具有催化活性的纳米结构材料和G-四链体/hemin DNA模拟酶受到广泛的关注，已成为新型仿生模拟酶开发的重点方向。在G-四链体/hemin领域，由分子内G四链体/hemin形成的DNA模拟酶已在生物催化、生物传感等领域得到广泛的应用，但其热稳定性差，无法用于极端环境。基于四条链形成的四元G四链体具有很好的热稳定性，鞠熀先教授课题组通过对四元G四链体的末端进行碱基修饰，并对反应的离子进行筛选，提高了G-四链体/hemin的热稳定性，由此发现一种新型嗜热的高活性G-四链体/hemin DNA酶（图1）。该工作在四元G四链体的末端修饰不同的碱基，发现腺嘌呤（A）可以大幅度提高DNA酶的催化活性，为提高反应温度，模拟酶催化功能如活化能、pH依赖性等的研究奠定了基础。末端修饰腺嘌呤的四元G四链体结构在高温下不仅可以稳定存在，也可保持与hemin的结合能力及形成模拟酶后的催化活性（图2）。该工作探究了嗜热DNA酶在高温下的潜在应用：有效地去除污水中对人体有害的有机小分子，在不同的有机溶液中这种酶也同样具有高催化活性。 /p p br/ /p p style=" text-align: center" img src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201804/insimg/99a9239f-4001-48cd-9c10-7d1cd7b9f869.jpg" title=" 1.jpg" / /p p style=" text-align: center" strong 图1. 嗜热G-四链体/hemin DNA酶在不同温度下催化底物反应的示意图 /strong /p p span style=" text-align: center " /span /p p style=" text-align: center" img src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201804/insimg/ce392a11-f046-46e3-866b-49f66466e3e9.jpg" title=" 2.jpg" width=" 600" height=" 466" border=" 0" hspace=" 0" vspace=" 0" style=" width: 600px height: 466px " / /p p style=" text-align: center " strong span style=" text-align: center " 图2. 嗜热G-四链体/hemin DNA酶在不同温度下的催化活性及热稳定性的研究 /span /strong /p p br/ /p p 　　鞠熀先教授课题组专注于仿生分子识别、仿生催化与信号放大的研究，在973计划、国家自然科学基金等项目的资助下提出了多种仿生分子识别体系与信号放大策略，将仿生催化模拟酶用于生物传感，建立了系列性的生物分子高效的检测方法。在G-四链体/hemin领域，他们将其催化活性与该课题组首创的量子点电子化学发光传感结合，提出了蛋白质标志物的超灵敏电致化学发光免疫分析方法；将G-四链体/hemin与临位触接反应结合，建立了DNA与蛋白质标志物多种化学发光成像的检测方法。近日，该组系统地开展该领域的研究工作，提高了G-四链体/hemin DNA酶的活性（Chem. Eur. J.,& nbsp 2017,& nbsp 23, 4210），揭示了G-四链体的构效关系（J. Am. Chem. Soc.,& nbsp 2017,139, 7768）。 /p p br/ /p p 该论文作者为：Yuehua Guo, Jielin Chen, Mingpan Cheng, David Monchaud, Jun Zhou, Huangxian Ju /p

生命分析化学是随着生命科学发展以及当今人类健康需求而兴起的研究领域。如今，高灵敏、高通量、快速、自动化的生命分析化学新原理、新方法与新技术研究，已成为21世纪化学与生命科学交叉研究的重要方向，是生命科学及其相关领域原始性创新的重要基础。 　　早在1992年，刚刚从南京大学获得博士学位的鞠熀先教授就开始将生命分析化学作为自己主要的研究方向，乃至后来成为国家自然科学基金委“生命分析化学”创新研究群体项目负责人、担任“生命分析化学教育部重点实验室”主任，以及现在的“生命分析化学国家重点实验室”主任，伴随着近20年研究工作的发展，鞠熀先教授已经取得了一系列骄人的成绩。 　　日前，仪器信息网编辑有幸采访了鞠熀先教授，所谈话题涉及“生命分析化学国家重点实验室”、鞠熀先教授担任首席科学家的“973”项目的情况，以及其对于生命分析化学最新研究进展、未来发展趋势的看法。 南京大学“生命分析化学国家重点实验室”主任鞠熀先教授 “多年来，实验室取得了众多成果，成果转化有待突破” 　　生命分析化学国家重点实验室的建设可以追溯到上世纪末，包括于2004年成立的教育部重点实验室。多年来该实验室科研成果的应用、产业化情况如何呢？鞠熀先教授对于生命分析化学科研成果产业化发展又有哪些想法呢？ 　　鞠熀先教授首先介绍了生命分析化学国家重点实验室(以下简称：实验室)的定位、研究方向等。实验室立足于分析化学，定位于以生命物质为对象的分析化学基础研究。即抓住从生命体系中提取信息这个“核心”，聚焦于生命物质及其相互作用的测试方法学的基础研究。 　　目前，实验室形成了如下四个研究方向：(1)生命分析新方法的共性基础——生物分子界面行为 (2)生命分子的功能与相互作用的分子基础——生物分子识别 (3)高灵敏高通量生命分析的关键技术——微纳尺度生物分析 (4)生命分析化学的重要应用——疾病标志物甄定与检测。 　　“实验室多年来形成了众多的研究成果，非常想产业化，尤其是我们第四个研究方向的成果——疾病标志物甄定与检测技术，在临床诊断应用中将有很大的市场前景。”鞠熀先教授现已发表的300多篇论文中有100多篇与肿瘤标志物检测相关。“肿瘤标志物检测”相关课题于1999年开始启动，至今已经进行了12年的研究。该研究发展了肿瘤诊断方法学、诊断系统，研制出多个全新的、有针对性的标志物检测芯片和传感器，建立了具有特异性、高灵敏度的快速诊断检测方法。目前，该研究成果已经经过血清检测，并与当前临床检测通用方法检测结果进行了比对，获得了很好的效果。 肿瘤标志物多通道电化学检测仪 　　“但是，临床诊断技术的产业化至少需要5年的时间和不断的投入，而一些国内的相关生产企业更多的追求短期经济效益，资金投入上也有一定的困难。” 　　据鞠熀先教授遗憾地介绍，“这些成果还没有商品化。一是因为没有已获得许可证的生产企业来生产推广 另一方面是目前的医院、病人们更多的信任进口仪器的检测结果。” 　　但是，鞠熀先教授仍是信心满满的说道，“相信总有一天，那些好的、经受了考验的技术成果一定会产业化的。” “第一次承担973项目，期待生物检测技术基础研究取得突破” 　　2009年7月，由鞠熀先教授为首席科学家申报的973项目“仿生分子识别技术在生物医学应用的基础研究”立项，课题组随即展开工作；2010年3月，该项目启动会在南京召开。该项目的重大意义、主要研究内容、目前进展如何？鞠熀先教授作为“首席科学家”，他的主要工作都有哪些呢? 　　据鞠熀先教授介绍，该项目以与人类健康密切相关的重大疾病的早期诊断与预警为导向，结合材料科学、生物医学、纳米科学、光电子学和分析化学等交叉学科的前沿研究成果，通过分子设计，发展核酸适体、分子印迹材料和纳米生物探针等仿生分子识别体系，开展仿生分子识别方法在生物医学应用的基础研究。 　　该项目拟解决的“3”个关键科学问题分别是：(1)仿生分子识别体系的弱相互作用规律及其识别探针的设计与筛选；(2)新型生物标志物的甄定及致癌分子机制；(3)高灵敏仿生分子识别成像与传感方法及在癌症早期诊断中的应用基础。 　　该项目所设置的“5”个课题是：(1)仿生分子识别体系识别机制的基础研究；(2)核酸适体分子识别体系的设计与生物标志物甄定；(3)分子印迹识别体系与纳米生物探针的构建与性能研究；(4)基于仿生分子识别的传感与成像方法研究及其系统设计；(5)仿生分子识别体系用于癌症早期诊断与预警的基础研究。 　　2011年8月该项目举行了中期总结汇报会，专家们对该项目的前期执行情况一致表示肯定。两年来，项目组共发表246篇论文，其中57.5%的论文发表在影响因子大于5的刊物(142篇)，申请专利14件，获授权专利4件，获省部级二等奖以上奖励5项，并出版英文专著1部。项目紧紧围绕仿生分子识别和肿瘤生物标志物的甄定与检测开展基础研究工作，提出了利用仿生分子识别体系弱相互作用提高检测灵敏度和准确性的新原理，发展了一系列理论分析方法 建立了核酸适体通用筛选平台；获得了能够特异结合乳腺癌细胞、胃癌细胞、肝癌细胞、和乙肝病毒核心蛋白、肝癌相关蛋白等肿瘤标志物的核酸适体；构建了多种纳米识别探针及其生物传感与成像分析方法，实现了对多种癌症标志物或癌变细胞的快速检测。 微流控电致化学发光检测仪 　　另外，鞠熀先教授谈到，这个项目是他第一次承担的“973”项目，也是他第一次担任首席科学家。作为首席科学家，鞠熀先教授承认，身上的压力很大，项目最初提出的科学目标要实现、主要研究任务要完成，需要及时了解各课题组的工作进展，想办法使各课题组围绕研究主题开展工作，向着一个方向“走”。 　　在该项目中，鞠熀先教授另一个自豪的事、也是最大的亮点就是培养了一批年轻的优秀人才。项目申请时整个团队的平均年龄不到40岁，只有鞠熀先教授是国家杰出青年科学基金获得者，经过两年的时间，项目组有3位研究骨干获得国家杰出青年科学基金，3人获省部级人才项目，研究队伍得到了快速发展。 鞠熀先教授谈生命分析化学5大发展趋势 　　生命科学30年来的快速发展以及社会的进步，正赋予生命分析化学前所未有的机遇和挑战。那么，生命分析化学领域目前的最新研究进展及未来发展趋势又如何呢？ 　　目前文献以及一些新闻资讯中，生物分析化学与生命分析化学两种叫法都存在，而两者之间的分别还有很多人不是很清楚。关于此点，鞠熀先教授首先介绍，“生物分析化学在上个世纪50-60年代是很通用的名称，但现在我们更多的提生命分析化学。生物分析化学主要发展生物物质检测方法学，而生命分析化学的范围更广，它还包括生命体系、生命过程中各种成份、结构单元间相互作用、识别及其信号提取的研究。” 　　最后，鞠熀先教授从5个方面为我们归纳了近年来生命分析化学研究的最新进展与发展趋势。 　　(1)生命物质与界面行为基本问题的研究是生命分析化学的重点研究方向和研究热点。生命过程大都发生在“界面”上。目前，该领域的研究重点已经拓展到多尺度仿生功能界面的构建与表征；生物分子的界面行为及构效关系与生物传感；时空限域体系中生物分子的界面行为；智能仿生界面的构建与界面生物分子电子传递、能量转换与生物能的利用等。 　　(2)新型生物探针设计与生物分子定量动态分析研究。生物分子探针定量分析技术已经成为生命分析化学研究的重要技术手段。 　　(3)微流控生物分析芯片系统研究。微流控技术是当前正在急速发展的高新技术和科技前沿领域之一，其微型化、集成化和便携化方面的优势也将为生命分析化学众多领域提供最为有效的手段。 　　(4)生物复杂体系分析。当前各种组学研究已经兴起。其中，蛋白质组学研究是当今该领域的研究重点；而高效样品制备、高分辨分离、高灵敏检测、高通量鉴定和时空分辨表征是复杂体系分析的重要发展趋势。 　　(5)高灵敏、高通量、时空分辨的疾病诊断方法学研究。新药研制，疾病诊断、预警、治疗和发病机制，生命过程的揭示与生命分析化学密不可分；而分离检测方法与技术的进步则对生物靶标的鉴定与发现、生物药物分子的纯化和制备等均具有非常重要的科学意义，也是当今国际该领域的热点和重点。研究具有高灵敏、高通量、动态化的生命分析化学新原理、新方法已成为推动21世纪生命科学研究发展的极富挑战性的重要发展方向，分析方法学的研究将成为科技界特别关注的主题。 创新研究群体在2011年9月召开的“发展战略研讨会”上的合影 　　后记 　　采访中，鞠熀先教授多次提到生命分析化学科研成果产业化的困难，他也多次与国内的相关生产企业打过交道，鉴此，鞠熀先教授指出： 　　（1）国内相关企业一定要有耐心，眼光要放长远。例如，厦门一家由美国华人创办的生物技术公司，其2001年建立，但直到2008年公司才开始盈利，也就是说该公司曾有7年的时间是不挣钱的，但现在该公司每年有几个亿的收入。 　　（2）目前一些国内企业存在的最大问题是规模小，相互间重复生产、恶性竞争。例如，江苏的一个县生产同类分析仪器的注册公司达数十家，结果是公司收入、利润越来越少，进而不能更新产品，更不要说达到国际先进水平。国家相关政策应更加严格，例如注册公司时，注册资金额、拥有的创新产品技术的数量等应有所限制。 　　（3）国内企业应该加强新产品的自主研发。自主研发并不是仅依靠企业自身的力量，还要借助科研机构的技术平台，发挥企业懂市场、懂管理的优势，做好产学研合作。目前国家在科技研究方面投入大、项目多，但是企业也要加大投入。 　　采访编辑：刘丰秋 　　 　　附录：鞠熀先教授简介 　　鞠熀先，1964年11月生，江苏靖江人。1986、1989、1992年分别获南京大学理学学士、硕士与博士学位，1996-1997年为加拿大Montreal大学博士后，1993年聘为南京大学副教授，1999年聘为教授、博士生导师，1999-2005任分析化学教研室主任，2008年任南京大学现代分析中心副主任，2009年任“生命分析化学教育部重点实验室”主任，2011年任“生命分析化学国家重点实验室”主任。 　　鞠熀先教授曾为爱尔兰国立大学、德国Potsdam大学和Münster大学短期访问教授。2003年获国家杰出青年科学基金，2005年成为国家基金委创新研究群体项目负责人(该群体于2008、2011年以优秀成绩两次获得延续资助)，2007年被遴选为教育部“长江学者”特聘教授，并入选“新世纪百千万人才工程”国家级人选，2008年选为享受国务院特殊津贴专家，2009年成为“973”计划《仿生分子识别技术在生物医学应用的基础研究》项目首席科学家。兼任中国仪器仪表学会电分析化学专业委员会主任、化学传感器专业委员会副主任，中国化学会分析化学学科委员会副主任、有机分析专业委员会副主任、化学生物学专业委员会委员，江苏省化学化工学会分析化学专业委员会主任，江苏省分析测试协会副理事长，重庆医科大学兼职教授、博士生导师。 　　研究方向为分子诊断与生物分析化学，主要研究领域为免疫分析、细胞分析化学、纳米生物传感和临床分子诊断。发表论文372篇(SCI刊物323篇，3.0刊物199篇，5.0刊物110篇，其中Anal. Chem. 32篇)；专利21件(15件授权)，中英文专著、教材7部(其中Elsevier和Springer出版社各1部)，应邀为国外6部专著和国内3部著作撰写专章各1篇；论文被SCI刊物他人引用6933次(单篇最高226次，他人与自引共7669次)，h-index为49。曾获中国化学会青年化学奖、梁树权分析化学基础研究奖、江苏省青年科学家奖称号，教育部自然科学一等奖2项，教育部科技进步三等奖2项，中国分析测试协会科学技术一等奖2项，江苏省科技进步二等奖2项、一等奖(合作)1项等。 　　兼任《Electroanalysis》、《Sensors》、《Anal. Lett.》、《中国科学：化学》、《Chin. J. Chem.》，《分析化学》6个SCI刊物编委，以及《Curr. Trends Biotechnol. Pharmacy》、《Am. J. Biomed. Sci.》、《World J. Gastrointestinal Oncology》、《World J. Critical Care Medicine》、《World J.Clinical Pediatrics》、《World J. Methodology》、《Current Chemical Research》、《SRX Chemistry》、《分析科学学报》、《药学学报》、《中国肿瘤外科学》、《分析测试学报》、《化学传感器》、《分析试验室》和《中国无机分析化学》等18个学术刊物的编委。 　　已培养博士36人、硕士37人、博士后5人(两位留学博士后)、高级访问学者4人(晋升教授13人)。目前研究组教授2人、副教授1人、讲师1人，留学博士后1人、高级访问学者4人，在读博士生11人、硕士生14人。

近日，美国化学会（ACS）公布2022年度测量科学进展讲座奖（2022 Advances in Measurement Science Lectureship Award）获奖人名单，南京大学化学化工学院、生命分析化学国家重点实验室主任鞠熀先教授为三名获奖人之一。该奖项为ACS旗下的测量科学方面的五个主要期刊，ACS Sensors, Analytical Chemistry, Journal of Proteome Research, Journal of the American Society for Mass Spectrometry, ACS Measurement Science Au，联合ACS分析化学分部（the ACS Division of Analytical Chemistry）颁发，以表彰来自三个主要地理区域——美洲、欧洲/中东/非洲、亚太地区——在测量科学领域做出重要影响和贡献的三名科学家（每个地区各评选出一名获奖人）。该奖项将在今年10月举行的ACS测量科学研讨会上颁发，并邀请获奖者作学术演讲。鞠熀先教授为荣获该奖的第四位中国科学家。此前，中国科学院院士、南京大学1992级生物化学系校友樊春海，南京大学化学化工学院、生命分析化学国家重点实验室刘震教授也曾获此殊荣。鞠熀先教授于1982~1992年间获南京大学理学学士、硕士与博士学位后留校任教。鞠熀先教授是“新世纪百千万人才工程”国家级人选，2010年选为享受国务院特殊津贴专家，2009年为“973”计划项目首席科学家，2015年选为国际电化学会会士、英国皇家化学会会士。主要研究方向为生命分析化学与分子诊断学，包括纳米生物传感、蛋白质免疫分析、高灵敏核酸分析、细胞分析化学、临床分子诊断。曾获中国化学会青年化学奖、梁树权分析化学基础研究奖、江苏省青年科学家奖称号。