文｜《中國科學報》記者李晨陽
你聽說過“氧化還原生物學”嗎？如果你現在打開搜索引擎，會發現根本找不到它的專屬詞條。
氧化還原生物學目前是一個三級學科，在熱點頻出、如火如荼的生命科學領域顯得有點“冷門”“小眾”。但中國科學院生物物理研究所研究員、中國生物物理學會氧化還原生物學與醫學分會會長陳暢說：“這個學科并非真的‘小眾’，相反，它是生命科學的核心領域之一。”
多年來，陳暢一直致力于推動氧化還原生物學與醫學的發展。起初這是一個寂寞的研究方向，但漸漸地，她遇到了許多志同道合的人——他們來自不同國家、不同領域，有著不同的學科背景，卻殊途同歸，對“氧化還原”萌生了濃厚的興趣。
《中國科學報》追蹤了這個發生在學術界的有趣故事。多位接受采訪的院士專家提議：應當通過發起大科學計劃，推動氧化還原生物學與醫學打破發展中的“孤島效應”，助力生命科學具體問題的突破，重塑人類對生命本質的認識。
陳暢什么樣的學科，被認為是生命科學的核心？
氧化還原生物學與醫學——直至今日，國際學術界仍未給出這個領域的明確定義。但與它密切相關的一些詞匯：自由基、SOD酶、抗氧化劑等，早已伴隨著食品飲料、保健品、護膚品等廣告，成為普羅大眾耳熟能詳的概念。
這種奇異的處境背后，是氧化還原生物學與醫學漫長而曲折的發展歷程。
早在1900年，美國化學家發現了第一個有機自由基，從此開啟了自由基化學的時代。后來又有科學家提出著名的“自由基衰老學說”：自由基能氧化損傷DNA、蛋白質等生物大分子，并不斷累積引起衰老——自由基生物學隨之興起。人們熟悉的SOD酶、花青素等主打“清除自由基”的保健品、護膚品，就是這個過程中涌現的產物。
1985年，德國科學家Helmut Sies首次提出氧化應激的概念。自此，自由基生物學逐漸拓展為更為廣泛的氧化還原生物學與醫學。
那是一個沸騰的“黃金時代”。一時間，“抗氧化”成了抗衰老、抗疾病的代名詞，大量研究在全世界遍地開花。然而許多歷時數年的大隊列人群實驗研究都以失敗告終。甚至在一些研究中，抗氧化措施導致了不良后果，例如有些抗氧化劑竟能促進肺癌轉移。這個領域很快沉寂了下來。
1996年，陳暢進入中國科學院生物物理研究所工作，研究對象正是當時備受關注但又飽受質疑的“自由基”。有學者犀利地把“自由基”點評為“萬金油”，認為這個概念和各種疾病都能扯上關系，但其中真正的機理卻并不明晰。種種見聞和經歷，讓陳暢開始重新審視這個學科的潛力和困境。
“在生命體中，每分每秒都在進行著氧化反應和還原反應。它們既對立又統一，共同構成了生命活動的基礎與本質。從這個意義上來講，氧化還原生物學可以說是生命科學的核心。”陳暢對《中國科學報》說，“但這樣重要的一個學科，卻長期在基礎研究和應用轉化的瓶頸中苦苦求索，可謂‘上不著天，下不著地’。作為這個領域的學者，我們有責任做一些事情推動它的突圍。”
殊途同歸，他們都在關注這個領域
陳暢的“氧化還原朋友圈”是一點點擴展起來的。
2024年深秋，在一場學術交流中，中國科學院院士、生物物理研究所研究員閻錫蘊向陳暢表達了對氧化還原生物學的興趣。2007年，閻錫蘊研究組發現了“納米酶”，并從此開辟了一個嶄新的研究領域。近年來，這個領域進入突飛猛進的臨床轉化期，研究者致力于讓納米酶在診斷和治療上發揮更大的作用。
“也是從這時起，我開始關注氧化應激。”閻錫蘊說，“我們研究的各種疾病，包括腫瘤、心腦血管疾病、神經退行性疾病等，都有復雜的致病原因，但如果要找一個共同原因的話，那就是氧化應激的失衡。而納米酶獨特的催化性能，表現出調節氧化應激的良好潛力，也因此有望成為一類重要的新型藥物。”
閻錫蘊（左）與陳暢合影但她很快發現，目前人們對生命體內氧化還原的“全景圖”所知甚少，而對氧化還原的精準調控依然是世界難題。在這種情況下，納米酶縱有一身本事也很難“干得漂亮”。她對陳暢表示，希望和氧化還原領域的學者深度合作，通過建立更加成熟準確的科學方法，更好地發揮納米酶的臨床潛力。
首都醫科大學宣武醫院神經內科主任醫師陳彪主治帕金森病，他也非常關心這個領域的最新動態。“在健康人體內，神經遞質的代謝反應運行良好，不會產生大量毒素，產生了也能及時清除。但隨著年齡增長，代謝中的氧化和還原平衡被打破，就會造成毒素的囤積進而破壞神經系統。”他向《中國科學報》解釋，“我們現有的治療方法，大多聚焦于毒素積累后如何挽救受損的神經系統。但有了氧化還原生物學的視角，或許可以從毒素產生的環節就開始干預。這就體現了從‘治標’到‘治本’，再到‘治未病’的思路變遷。”
陳彪在一次戰略研討會上，聽到了陳暢的匯報：她帶領的國家重點研發計劃團隊正致力于建立一種全面評估氧化還原狀態的方法。這一方法的建立有望為帕金森病臨床診治提供重要的參考——這讓他產生了濃厚的興趣。
北京大學未來技術學院教授陳曉偉的方向是糖脂代謝，他發現一個脂代謝相關蛋白能夠引起氧化應激，于是聯系陳暢開展合作。他對陳暢笑道：“這個科學問題‘水太深’。如果不是恰好認識你，這個方向我大概就不會做下去了。”
這件事讓陳暢深有感觸：“很多科研人員在研究中一旦觸及氧化還原相關的問題，往往會選擇‘淺嘗輒止’，某種程度上也是無奈的‘不得不止’。只有讓更多人知道可以和氧化還原生物學學者開展合作以及如何合作，很多問題才能深入探索下去。”
就這樣，陳暢身邊陸陸續續，集結起越來越多的同路人。在與學術同行的一次次碰撞和共鳴中，她也深深感到，當前氧化還原生物學與醫學的發展水平還遠遠不能滿足其他學科的交叉需求。這讓她逐漸萌生了想要做些什么的使命感。
瞄準“真正的大問題”
2024年11月，陳暢主持舉辦了第十一屆亞洲自由基研究國際會議暨2024中國氧化還原生物學與醫學大會。會上她當選為亞洲國際自由基學會主席。
這場會議集結了來自世界各地700余名科學家，學術背景覆蓋代謝、腫瘤、心血管疾病、神經科學等諸多學科，其中不乏多個國家和地區的氧化還原生物學與醫學學術帶頭人。就連國際自由基學會主席Giovanni E. Mann也不禁感嘆：“這次亞洲自由基國際會議，實現了亞洲、歐洲、澳洲、美洲多洲融合的愿景，充分展示了國際化特點。這是促進和加強國際合作非常好的契機，希望未來能在此基礎之上，把氧化還原研究國際合作推向新的高度。”
氧化還原生物學與醫學未來發展路線圖論壇作為大會主席，陳暢并不希望大會的“熱鬧”只停留在表層。她代表中國生物物理學會氧化還原生物學與醫學分會提出了兩大目標：第一，梳理并繪制氧化還原生物學與醫學未來20年的研究路線圖，以指導領域發展；第二，推動一個由中國牽頭發起的氧化還原生物學與醫學國際大科學計劃。這些提議都得到了國際同行們的積極響應。為繼續推動兩大目標落實，即將于2025年6月召開的國際自由基大會還首次新增了“氧化還原生物學當前主題和未來方向的討論”專題，并邀請陳暢主持。
盡管并未參會，但閻錫蘊也對這個領域當前的熱烈氛圍深深觸動。在她看來，中國已經具備牽頭開展氧化還原生物學與醫學大科學計劃的基礎——擁有一批在這個領域具有國際前沿水平的研究團隊、能夠匯集不同領域學者并引領大規模交叉研究的號召力、極其豐富的臨床資源儲備以及國家政策對大科學計劃的支持。
“我很期望看到，我們國家在一些還沒完全熱起來的領域提前布局，建立話語權。氧化還原生物學與醫學是一個很有潛力的切入點。”閻錫蘊說。她同時建議：“科學家有必要全面分析國內外的研究現狀，瞄準一到兩個關鍵科學問題，通過跨領域合作建立有效的研究方法。我相信，一旦在某個點上出現突破，這個領域就會迅速發展起來。”
解碼氧化還原生物學與醫學國際合作計劃衛星會議陳曉偉則感嘆道：“在上世紀短暫的‘黃金時代’后，氧化還原生物學與醫學撞上了一堵很高很厚的墻。過去20多年間，很多人離開了這個領域，但也有人一直在堅守。我希望看到大家在墻上鑿出一個缺口，或者建造一架云梯翻墻而過。不管用什么方法，只要突破了這道墻，我們一定會看到一片全新的天地，我們對整個生命世界的理解也許會發生巨大的改變。”
過去幾十年間，中國科學院分子細胞科學卓越創新中心（原中國科學院生化細胞所）研究員李伯良曾經建議開展關于RNA、細胞質膜、淋巴循環等多項重大研究計劃。在他看來，以往生命科學領域的重大研究項目主要聚焦在蛋白質、DNA、RNA等生物大分子的功能體系，但一直缺乏對生命體“能量代謝體系”層面的關注，而氧化還原生物學與醫學研究則恰恰填補了這一空白。
“科學家除了研究自己的課題，還有一個很重要的使命，就是思考領域里真正的大問題是什么。從細胞質膜到氧化還原，都涉及生命最基礎、最基本的問題。這也是值得我們投入資源和精力去布局和引領的方向。”李伯良說。
“不管是繪制研究路線圖還是發起大科學計劃，難度都很大，但我們還是努力向著這樣的愿景出發。”陳暢說，“這不是單槍匹馬、閉門造車就實現的目標，我們期待更多志同道合者的加入，共同推動氧化還原生物學與醫學的跨越式發展，深化人類對生命本質的認識，為攻克疾病難題、提高人類健康水平帶來新的希望。”
*本文圖片均由受訪者提供
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