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第六届树兰医学青年奖获奖者:郑元义教授

2020-04-02



[教育和科研经历]


       郑元义(1975.1 — ),超声医学专家。生于四川省达州市。2006年毕业于重庆医科大学影像医学与核医学专业,获博士学位。现任上海交通大学附属第六人民医院超声医学科常务副主任,上海超声医学研究所副所长,上海交通大学特聘教授。他主持和参与了重点国际合作、重大仪器等多个国家自然科学基金项目以及科技部973项目、国家重点研发项目等研究。团队在国内率先提出超声分子影像的概念(他为第一作者)并进行了深入研究,创新了多种超声分子探针制备方法,研发了系列相关仪器设备,并实现了超声造影剂及部份仪器设备的成果转化。发表SCI论文100篇,获重庆市自然科学奖一等奖(第一完成人)、华厦医学科技奖(第二完成人)等学术奖励14项,以及教学成果奖2项。



[主要学术贡献]


       郑元义教授是我国较早从事超声分子影像研究的学者之一,其所在团队在国内率先提出超声分子影像的概念(他为第一作者)并进行了深入研究,创新了多种超声分子探针制备方法,研发了系列相关仪器设备,部份实现成果转化。副主编《超声分子影像》专著。主持包括国家重点研发计划(2018)、国自然重点国际合作项目(2017)、国家杰出青年科学基金(2014)等13项。发表SCI论文100篇,其中第一/通讯作者44篇(IF>10的5篇,IF>5的22篇);申报专利28项(8项已授权),转化2项。入选国务院特贴专家(2019)、万人计划(2017)、国家百千万人才工程(2016)。目前担任中华医学会超声分会委员、中国医师协会肌骨超声专业委员会副主任委员、BMC cancer杂志副主编等。主要研究成果如下:
       一、发明了多种超声微气泡制备方法,研发了多种新型超声造影剂,打破了国外技术垄断,并实现了一种超声造影剂的成果转化。
       二、针对超声分子探针不能穿过血管内皮间隙进行血管外显像的难题,设计构建了“液气相变型超声分子探针”,率先提出了“磁致相变(MDV)”新方法,推动了超声分子显像从血管内向血管外拓展。
       三、针对基因转染以及药物释放等存在的问题,创制了低强度聚焦超声、可穿戴超声等多种超声相关仪器设备,推动了超声分子影像向治疗领域的拓展,并实现部份产品的成果转化。



[心路历程]


       肿瘤的早期预警、诊断与治疗一直是医学界的难题和研究热点。对肿瘤的研究包括微观和宏观研究两个方面。目前人们已能够应用多种成像方式从宏观方面实现对肿瘤生长状态的形态学监控。随着20世纪人类基因组测序的完成以及分子生物学、蛋白组学等方面取得的突破性进展,为从微观角度揭示肿瘤细胞的发生、发展与转归提供了分子基础。然而,目前对肿瘤细胞信号通路、基因序列等微观角度的研究缺乏时空性、动态性和递增性的信息,不能实现对肿瘤细胞发生、发展与转归的在体显示,导致难于掌握肿瘤细胞发生、发展与转移的在体活动规律。因此,如何将生物化学和遗传学层面的分子、分子间的相互作用或信号传递等复杂信息的时空变化、特征进行可视性的展示,为肿瘤发生的早期预警、诊断与疗效评估提供新方法和新手段,是肿瘤研究在21世纪面临的挑战和亟待解决的科学问题。
       由传统医学影像技术和现代分子生物学相结合发展起来的分子成像技术(如超声分子成像、光学分子成像、磁共振分子成像、核素分子成像及CT分子成像等)可将基因表达、生物信号传递等复杂的过程变成直观的图像,使临床能更好地在分子水平了解疾病的发生机制及特征,能够发现疾病早期的分子变异及病理改变过程,可在活体上连续观察药物或基因治疗的机理和效果等,它将是探索、解释疾病过程奥秘的新方法和新手段。正因如此,近10年来分子成像技术获得了迅猛的发展。
       依托上海交通大学附属第六人民医院(系中国超声诊断的发源地)以及重庆医科大学超声影像学研究所,在王志刚教授团队以及胡兵教授团队的大力支持与帮助下,在团队的共同努力下,开展了以下创新性工作。
        1、创新了多种超声造影剂制备方法,研发了系列新型超声造影剂,成功实现一种造影剂向企业转化:创新了“乳剂喷雾干燥法”等系列微泡制备新方法,解决了磷脂在高温下变性等系列关键技术难题,成功实现一种超声造影剂的成果转化,有望填补国内脂质超声造影剂的空白。
        2、在国家自然科学基金杰出青年科学基金(2017年中期及2019年结题考核优秀)的资助下,针对超声分子探针粒径为微米级,不能穿过血管内皮细胞间隙实现血管外显像的关键科学问题,设计制备了系列液-气相转变纳米探针,并率先提出了磁致相变(MDV)方法,推动了超声分子影像从血管内向血管外的拓展;进一步发现液气相变分子探针具有新型的物理“爆破”治疗肿瘤的潜能。
        3、针对超声分子探针肿瘤靶向效率低的问题,我们提出了两种新的物理靶向解决策略,分别获得国家自然科学基金重点国际合作项目以及国家重点研发计划资助:(1)磁调控物理调控聚集纳米粒:研制了大型磁调控设备,并研发了系列磁响应纳米材料,成功实现了纳米粒的物理靶向调控聚集,有望大多学科药物靶向递送研究中得到广泛应用。(2)肿瘤原位生物磁体:提出了一种基于智能相转变的新型可注射和可磁化的前生物磁体—Nd2Fe14B-Fe3O4-PLGA/NMP。液相的前生物磁体与水接触时变为固相,通过充磁机充磁,在肿瘤原位形成了生物磁体,可以高效地聚集循环中磁性纳米粒到肿瘤部位。
       4、创制了系列超声相关仪器设备。(1)可穿戴式微型超声:既可用于液气相转变超声微纳米材料的激发,还可用于临床治疗(已实现成果转化)。(2)大型磁调控设备: 形成了超声影像可视化的磁调控系统(获得国家重点研发计划资助)。(3)低强度聚焦超声:在基金委重大仪器项目(王志刚教授为第一主研人,我为第二主研人)资助下,研发了低强度聚焦超声系统,2018年结题优秀。(4)微泡振荡仪:用于超声造影剂的制备。(5)作为研究骨干参与了王志刚教授牵头的低强度基因转染与药物递送仪设备研发。(6)作为软件功能设计与编程者参与王志刚教授牵头的超声图像定量分析诊断仪的研制,获得国家医疗器械注册证。
我们团队研制的超声相关微纳米材料及相关仪器设备被全国数十家研究机构使用,部份进入临床应用,推动了超声医学的发展。
       在研究的过程中,深深感受到团队的力量。成功的科研与成果转化,需要发挥团队的力量。既要有领军人才的引领,也需要团队每个成员的密切协作以及行政、后勤以及产业公司等各方面的大力支持。因此,在培养研究生的过程中,我比较注重吃苦耐劳精神以及沟通协调能力的培养,同时自己带头,起到先锋模范作用。
       在研究的过程中,另一样感触很深的地方是:学科交叉是未来超声医学发展的十分重要的方向。因此我特别注重多学科交叉合作,分别加入医、工、材料相关的多个学会/协会,与多学科研究人员建立了密切的合作关系,能够接触到多学科最新的技术,并与超声相结合,产出了一些较好的成果。当然,研究的最终目的是让成果造福于人民,因此,我也很重视成果的转化,努力争取把科研成果更多地应用到为人民的健康服务。



[代表性著作]





[获奖者风采]





[提名人]