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周晔禄 | SPARK-seq与医学的动态思维转向——第47期CACA前沿播参会心得
2026-04-08 11:01

  消化系肿瘤整合防治全国重点实验室 周晔禄

  4月7日,我有幸通过CACA前沿播学习了中国科学院杭州医学研究所谭蔚泓院士与吴芩研究员团队在国际顶尖学术期刊《Science》上发表的题为“SPARK-seq: A high-throughput platform for aptamer discovery and kinetic profiling”的研究论文,该论文报道了全球首个能够在单细胞分辨率下同步实现细胞膜表面标志物发现与靶向核酸适体探针获取的一体化平台——SPARK-seq。

  SPARK-seq平台将动力学参数纳入分子筛选体系,其技术价值固然令人振奋,但我更看重的是它在认知层面触发的一次重要转向——从静态识别走向动力学精准。这一转向,恰好呼应了樊代明院士反复强调的医学动态思维。樊院士在整合医学的论述中明确指出,医学面对的是活生生的人,而人是时刻变化的,因此医学思维必须具备动态性,不能把生命过程凝固成一张张孤立的快照。SPARK-seq恰恰用一项具体的技术创新,为这种哲学层面的动态思维提供了分子尺度的注脚。

  传统核酸适体筛选几乎唯KD论,信奉“结合越强越好”的简单逻辑。这种思维的本质是静态的——它将分子与靶点的相互作用视为一个可以测量的平衡常数,仿佛只要在试管里测出一个漂亮的KD值,就能预言它在体内复杂环境中的表现。然而,人体不是试管。血液在流动,细胞在迁移,蛋白在竞争结合与代谢降解。一个探针即便亲和力再高,如果它在靶点上一触即走(解离快),那么在血流剪切力的冲刷下,它可能还没来得及发挥作用就已经脱落;反之,一个解离慢的探针,即便亲和力中等,也能在靶点处“赖”得更久,为成像信号的采集或药物的释放争取宝贵的时间窗。SPARK-seq平台发现,它所富集的适体其结合差异与解离速率k_off高度相关(R²=0.8-0.9),而与KD无显著关联——这一结果本身就是对静态思维的有力反驳。它告诉我们,在真实的动态环境中,“停留多久”往往比“结合多紧”更重要。

  樊院士曾多次指出,医学充满了不确定性,静态的、线性的、还原论的思维在面对活体系统时常常失灵。他主张用动态思维去“调节”生命体紊乱的中间状态,而不是企图用一把“钥匙”去锁死一个“靶点”。SPARK-seq筛选出的慢解离适体,恰好符合这种动态调节的需求:它们不是在平衡态下“最强”的分子,而是在动态竞争中“最有韧性”的分子。这让我想起樊院士关于“肿瘤是一种生态系统”的论述——肿瘤细胞、免疫细胞、间质细胞、血管、细胞因子共同构成一个不断演化的动态网络,任何单一靶点的静态干预都难以持久有效。而一个慢解离的探针或药物,能够在不断变化的微环境中维持更长的有效作用窗口,为后续的免疫应答或联合治疗创造机会。这种“以时间换空间”的策略,正是动态思维在分子设计层面的具体体现。

  从更宏观的医学史来看,每一次认知维度的拓展都会带来范式变革。解剖学赋予我们空间维度,生理学赋予我们时间维度,分子生物学在原子尺度上重新诠释了空间。而SPARK-seq所代表的动力学精准,则是在分子尺度上重新发现了时间的不可还原性。它倒逼我们追问:一个分子探针在细胞表面的平均停留时间是多少?这个停留时间与我们的成像窗口或药物释放曲线是否匹配?我们能否根据临床场景“定制”不同的动力学特征——比如术中导航需要慢解离以获得稳定信号,而某些需要快速清除的场景则需要适中的解离速率?这些问题在传统的静态筛选框架中根本不会被提出。

  樊院士说,整合医学的核心是把“人”当作整体来看,而整体性是包括时间整体的。生命不是一张照片,而是一部电影。SPARK-seq团队用“列车停靠时间越长,乘客上下车越从容”这个朴素的比喻,道出了一个深刻的医学哲学:我们无法在静止中理解运动,也无法用平衡态的参数去预测非平衡态的复杂行为。从KD到k_off,从“能不能结合”到“能结合多久”,这看似只是一个技术参数的切换,实则是一次医学认知方式的蜕变——它让我们开始用动态的眼睛去看待分子、细胞、乃至整个生命系统。这或许正是SPARK-seq作为一项“革命性突破”最深层的意义所在。

 

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