樊春海：70后院士橫跨三個(gè)領(lǐng)域

陳冰

樊春海是橫跨化學(xué)、物理、醫(yī)學(xué)多個(gè)領(lǐng)域的跨界科學(xué)家。

26歲，獲得南京大學(xué)生物化學(xué)與分子生物學(xué)博士。33歲，獲得國(guó)家自然科學(xué)基金委杰出青年基金的資助。42歲，攜帶團(tuán)隊(duì)發(fā)展了DNA自組裝結(jié)構(gòu)誘導(dǎo)納米尺度精確礦化的新方法，并在Nature發(fā)表，實(shí)現(xiàn)了中國(guó)研究者在DNA納米技術(shù)領(lǐng)域的首次重大突破。在最近7年里連續(xù)入選“全球高被引科學(xué)家”。45歲，當(dāng)選為中國(guó)科學(xué)院院士，是目前上海最年輕的院士。

他， 就是上海交通大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院王寬誠(chéng)講席教授、上海交大轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)研究院執(zhí)行院長(zhǎng)樊春海——橫跨化學(xué)、物理、醫(yī)學(xué)多個(gè)領(lǐng)域的跨界科學(xué)家。

樊春海現(xiàn)在的辦公室位于上海交通大學(xué)轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)研究中心，簡(jiǎn)潔、明亮的辦公室旁邊就是整齊劃一的實(shí)驗(yàn)室，實(shí)驗(yàn)臺(tái)上擺滿了各類器材，窗明幾凈下除了黑、白兩色鮮有別的顏色。這一切正好暗合著他為人處世的性格——意志堅(jiān)定、有條不紊、勇往直前。《新民周刊》對(duì)他的訪談，近日在他的辦公室展開(kāi)。

建立國(guó)際上第一個(gè)RNA核酸檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)

2019年當(dāng)選為中科院院士的樊春海，一直致力于DNA自組裝、DNA存儲(chǔ)、分子機(jī)器等基礎(chǔ)研究領(lǐng)域，并取得令人矚目的成果。近年來(lái)，他開(kāi)始著重將基礎(chǔ)研究成果向臨床轉(zhuǎn)化，為人類健康謀求福祉。

2020年年初，一場(chǎng)突如其來(lái)的新冠肺炎疫情讓全球陷入巨大的恐慌之中。通過(guò)核酸檢測(cè)快速確認(rèn)病毒感染者是最有效的手段之一。而和核酸打了20多年交道的樊春海，正是這一技術(shù)的幕后功臣。

2020年春節(jié)剛過(guò)，樊春海就協(xié)調(diào)組織了交大和上海計(jì)量院的聯(lián)合攻關(guān)團(tuán)隊(duì)，開(kāi)始夜以繼日地刻苦攻關(guān)，終于攻克了RNA試劑不穩(wěn)定的技術(shù)難關(guān)，經(jīng)過(guò)40多天的不懈努力，建立起了國(guó)際上第一個(gè)RNA核酸檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)。樊春海說(shuō)，這就好像在天平上的砝碼，需要一目了然的計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)。這一聯(lián)合攻關(guān)的最新研究成果，由上海計(jì)量院向眾多核酸試劑生產(chǎn)企業(yè)及醫(yī)療機(jī)構(gòu)免費(fèi)提供。一共為上海海關(guān)、上海市疾控中心、武漢市疾控中心、瑞金醫(yī)院以及上海之江生物科技公司等100余家單位發(fā)放了1000多瓶新冠檢測(cè)RNA標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)。

憑著長(zhǎng)期積累和團(tuán)隊(duì)力量，基礎(chǔ)研究成果終于能轉(zhuǎn)化為實(shí)際應(yīng)用，關(guān)鍵時(shí)刻為國(guó)分憂，為民造福，作為一名科研工作者，樊春海備感欣慰。

眼下，樊春海領(lǐng)銜的上海交大轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)研究院承載著國(guó)之重器——轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)國(guó)家重大科技基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)與運(yùn)行。他期望通過(guò)這個(gè)平臺(tái)，把核酸檢測(cè)新方法更多地轉(zhuǎn)化到臨床，通過(guò)這一平臺(tái)實(shí)現(xiàn)包括傳染病、癌癥等早期檢測(cè)等。

目前，體檢中中年以上男性已普遍篩查前列腺癌標(biāo)志物，然而常用的體檢指標(biāo)往往難以區(qū)分良性病變和癌變，樊春海則正在探索比常用檢測(cè)手段更好的腫瘤標(biāo)志物做檢測(cè)，有望成為新一代前列腺檢查的標(biāo)志物。目前， 這項(xiàng)關(guān)于前列腺癌早期篩查新方法的研究成果正與仁濟(jì)醫(yī)院積極開(kāi)展臨床試驗(yàn)。

樊春海深知，從基礎(chǔ)研究到真正醫(yī)學(xué)的臨床應(yīng)用之間，有一個(gè)巨大的鴻溝，他的最大希冀，就是通過(guò)轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)設(shè)施這樣一個(gè)國(guó)家平臺(tái)，來(lái)架設(shè)一座橋梁，填平這個(gè)鴻溝。

2006年登上過(guò)《自然》封面的笑臉， 是用一條具有7000個(gè)堿基對(duì)的DNA長(zhǎng)鏈， 彎曲、折疊出來(lái)的。從2006年至今， 已經(jīng)過(guò)去了15年時(shí)間，科學(xué)家們的DNA折紙術(shù)也可以構(gòu)建從一維到二維再到三維的各種納米級(jí)形狀，就像3D打印一樣。

DNA折紙術(shù)，DNA的新用法

樊春海另一個(gè)重要的基礎(chǔ)研究方向就是DNA折紙術(shù)。

我們都熟悉DNA，知道DNA是生命的編碼，但你可能不知道，它可以像毛衣一樣被編織，像樂(lè)高一樣被組裝。這項(xiàng)技術(shù)就叫DNA折紙術(shù)。

與傳統(tǒng)的DNA組裝技術(shù)不同，DNA折紙術(shù)通過(guò)將一條長(zhǎng)的DNA單鏈與一系列短DNA片段進(jìn)行堿基互補(bǔ)，就能可控地構(gòu)造出高度復(fù)雜的納米圖案或者結(jié)構(gòu)。

2006年，美國(guó)科學(xué)家保羅·羅特蒙德（PaulRothemund）用一條具有7000個(gè)堿基對(duì)的DNA長(zhǎng)鏈，彎曲、折疊出一個(gè)笑臉。樊春海是最早參與DNA折紙術(shù)研究的科學(xué)家之一。也是在2006年，他就和上海交通大學(xué)的賀林院士團(tuán)隊(duì)基于DNA折紙技術(shù)原理構(gòu)造出一幅中國(guó)地圖的圖案，成為這個(gè)領(lǐng)域第二個(gè)發(fā)表的成果。

現(xiàn)在，科學(xué)家們已經(jīng)可以用DNA折紙術(shù)把我們的遺傳物質(zhì)做成各種各樣的形狀，比方說(shuō)國(guó)寶熊貓。樊春海指出，在自然界中，DNA并不僅僅以雙螺旋的形式存在，而是有各種各樣形態(tài)的DNA和RNA核酸，有環(huán)形的，有棒狀的。“我們可以把DNA看作是一根很柔軟的毛線，當(dāng)它和幾百條短鏈片段碰撞、組裝在一起時(shí)，它就像毛線一樣，可以被編織成任意我們想要的形狀。”

DNA折紙術(shù)的命名，在樊春海看來(lái)，是一個(gè)美麗的誤會(huì)。“美國(guó)人不了解織毛衣，他認(rèn)為這是折紙，所以把這項(xiàng)技術(shù)命名為折紙術(shù)。這是一個(gè)錯(cuò)誤的開(kāi)始，但是它帶來(lái)了美麗，帶來(lái)了一整個(gè)領(lǐng)域的繁榮。”

從2006年至今，已經(jīng)過(guò)去了15年時(shí)間，科學(xué)家們的DNA折紙術(shù)也可以構(gòu)建從一維到二維再到三維的各種納米級(jí)形狀，就像3D打印一樣。那么，我們能拿這些形狀來(lái)做什么呢？

樊春海指出，在宏觀世界里，人類最有用的材料之一就是框架材料。同樣，在納米世界里，把DNA的AGTC四個(gè)字母編碼出一些框架物質(zhì)來(lái)，就可以讓一些生物分子，比如說(shuō)核酸本身、核酸適體、抗體、蛋白質(zhì)、酶等物質(zhì)住進(jìn)由DNA框架搭建的納米房子里。這就是樊春海提出來(lái)的最新定義——把用DNA做成的框架結(jié)構(gòu)稱為框架核酸。