廖萬清：轉化醫學是醫學真菌學研究“后坐力”

文圖/《中國醫藥科學》記者 費菲 曲莉莉 趙 海

世界和中國因為醫學真菌研究而記住了一個名字——中國工程院院士廖萬清。他帶領團隊新發現了9 種新的致病真菌，刷新國際或國內紀錄，有助于準確診斷相關疾病。他一手創建了中國首個隱球菌專業實驗室，填補了中國醫學真菌學研究的空白；他歷經30 年潛心研究發現的“格特隱球菌ITS C 型（S8012）”，被美國、比利時及荷蘭等國永久保藏收錄于菌種保藏中心。

4 年前，在中國菌物學會第五屆會員代表大會暨2011 年學術年會上，第二軍醫大學上海長征醫院皮膚病與真菌研究所所長廖萬清重申：他和團隊擁有的具有獨立知識產權的“S8012”菌株，將免費提供給國內各相關單位（除商業用途之外）研究使用，而該菌株在國外的菌種保藏庫賣到295 美元/株。

□ 廖萬清：臨床醫生要學會發現問題和研究問題

著名醫學真菌病學專家、上海醫學真菌研究所所長廖萬清院士對于轉化醫學的深刻認識，源自他半個世紀的醫學實踐。

轉化醫學，探究醫學真菌致病機制

轉化醫學，是一種從肯定到否定，再到否定之否定的過程。

——廖萬清

廖萬清院士介紹，“轉化醫學”這一名詞由美國國立衛生研究院（NIH）于2003 年在NIH 路線圖計劃中正式提出。但事實上，對我國而言，轉化醫學并非新鮮事物。早在兩千年前，為減輕患者手術時的痛苦，我國東漢名醫華佗即利用中草藥制成了麻沸散，應用于臨床手術的麻醉環節，這就是一次成功的醫學轉化。

廖萬清指出，轉化醫學主張基礎與臨床實踐相結合，其核心是3B 醫學（ Beside to Bench to Beside），講求的是在臨床實踐中發現問題并提出問題，進行理論實驗研究，再將理論研究成果應用于臨床，以指導臨床實踐，包括理論、技術、方法和藥物。

他接下來介紹了真菌及其與人類的關系。真菌是一類需氧、有真正細胞核、不含葉綠素、異養的真核生物，廣泛分布于自然界，與人類生產、生活關系密切，與動物、植物獨立為一界。據估計，自然界真菌約有160 萬種，已知的真菌有7 萬余種，只占整個真菌群很小的一部分。迄今為止，醫學界發現人類致病真菌約有400 種，目前每年報道新的致病真菌有8~10 種。

真菌與人類的關系相當緊密，從真菌與植物病害、真菌感染、菌物毒素、變態反應、到食品腐敗，都能看到真菌的“身影”。從真菌的正面效應來看，真菌分泌有益代謝產物可成為植物生長激素和抗生素，如青霉菌制作的青霉素可殺死細菌，已作為抗菌藥廣泛使用。真菌進行生物轉化，可生產面包和酒精，酵母菌可以在缺氧的環境下進行發酵作用，將葡萄糖分解成酒精及二氧化碳，酵母菌發酵所產生的二氧化碳氣泡能使面粉團發漲，令烘制出來的面包變得松軟；真菌分泌活性酶可制成豆豉或工業用酶；目前發現可供食用的蕈菌逾200 種，其中包括冬菇、草菇、木耳、云耳等。

真菌也給人類帶來了一定的負面影響：部分寄生真菌可以造成農作物病害，引致農作物嚴重損失，比如玉米黑粉菌導致玉米減產，禾柄銹菌侵染小麥引起稈銹病；真菌亦能侵犯人體和動物體，導致足癬，頭癬、手癬等真菌病；新生隱球菌會引致腦膜炎，若未得到及時治療，80%的患者將在一年內死亡，92%的患者將在兩年內死亡；有毒真菌引起甘蔗變紅可使人中毒，部分蕈菌因具有高度毒性，誤食可致命。

廖萬清院士介紹了他從事的主要研究方向——醫學真菌。醫學真菌學是研究病原真菌和條件致病真菌對人類致病機制、診斷、治療和預防的一門重要學科，屬于交叉和邊緣學科。醫學真菌侵犯皮膚、毛發、指（趾）甲，這是淺部真菌病，危害廣泛，患病率為47.6%左右；深部真菌病危害嚴重，侵犯心、肝、脾、肺、腎、腦等內臟器官，死亡率高達30%至90%以上。真菌毒素也會致病，急性病會引起胃腸道及神經系統病變，慢性病可致癌癥。

廖萬清院士提到，近20 年來真菌病發病率逐年升高，引起世界各國專家的高度重視。感染科、呼吸科、血液科、器官移植等都與醫學真菌學有密切關系，但目前國際上多數國家都將醫學真菌納入皮膚科研究范疇，這一歸納方法對醫學真菌學的學科發展造成了一定影響。

科研，從抓住問題開始

院士就是戰士，為理想追求不斷，矢志不渝；為事業百折不撓，堅韌不拔。

——廖萬清

廖萬清院士指出，科學研究大體可分為攻關型科學研究、挑戰型科學研究、機緣型科學研究三種類型。攻關型科學研究是問題明確、目標明確，但解決問題的方法或途徑不確定。如居里夫人“鐳”的發現。挑戰型科學研究則是質疑公認的理論，通過科學試驗證明并建立新的科學理論，解決舊理論的矛盾及問題。比如達爾文“進化論”、愛因斯坦“相對論”即屬于此類。機緣型科學研究講求由果及因的研究過程。費萊明發現“青霉素”、抗男性勃起功能障礙（ED）藥物西地那非都是這類研究。

無論哪一種類型的科學家都要具備寬闊的科研素養、深厚扎實的基礎知識、敏銳的眼光和科研直覺、無邊的想象及強大的創造力。要善于抓住稍縱即逝的機會，成就科學發現，具備執著的科研精神。“正如法國著名微生物學家巴斯德所說：機緣僅偏愛有準備的頭腦。我們在臨床工作中有很多的機會，有的問題往往就是機會，我們要學會發現問題、抓住問題和研究問題，為追求理想不懈奮斗、矢志不渝；為事業百折不饒、堅韌不拔。”廖萬清院士精辟地總結。

而廖萬清院士本人在多年的臨床科研實踐中，發現9 種新的病原真菌及其新的致病類型，即屬于機緣型科學研究。這9 種真菌包括：首見格特隱球菌（C.gattii）ITS C 型（S8012）所致的腦膜炎、具多育現象的米曲霉（A.oryzae）引起的肺曲霉球、聚多曲霉（A.sydowii）引起的阻塞性支氣管曲霉病、膠囊青霉（P.capsulatum）引起的肺青霉球、指甲隱球菌（C.uniguttulatus）引起的腦膜炎、小紅酵母菌（R.minuta）引起的甲真菌病、少根根霉（R.arrhizus）引起的壞疽性膿皮病、涎沫念珠菌（C.zeylanoides ）引起股癬型念珠菌病、頂孢頭孢霉（C.acremonium）引起白毛結節病。

1980 年，廖萬清從患者的腦脊液中分離出格特隱球菌，首次報道了該菌對腦膜炎的致病，對腦膜炎患者的診斷和治療意義重大，引起了醫學真菌研究者和臨床醫生的廣泛關注。他還最早提出針對隱球菌性腦膜炎的分期綜合治療新方法，使隱球菌性腦膜炎的治愈率由之前的62.5%躍升至97%，顯著降低病殘率和復發率。國際首次報道膠囊青霉引起的肺青霉球，是從誤診為曲霉球的患者中進行表型及分子生物學的深入研究鑒定發現的新病菌。

廖萬清院士目前正在研究病原真菌與宿主的相互作用，這是國家“973”計劃及國家重大傳染病專項（真菌）課題。他談到了侵襲性真菌感染的診治現狀，近年隨著大劑量免疫抑制劑、化療藥物及廣譜抗菌藥的濫用，預防性治療盛行，免疫受損人群的日益增多，侵襲性真菌感染（IFI）發病率和病死率居高不下。IFI治療的瓶頸在于早診斷環節，當IFI 明確診斷時已屬晚期，耐藥已形成。如何及時有效預防和治療IFI，成為臨床上面臨的一大挑戰。要通過真菌致病的機制研究、機體免疫反應的機制研究、真菌免疫逃逸的機制研究，找到早期診斷分子標志物、抗真菌治療的新靶點、預防感染的新措施。

近幾年來，新生隱球菌（C.neoformens）毒力因子調控及致病力的研究開展得非常活躍。新生隱球菌是一種外周有寬闊莢膜的圓形酵母型菌，主要寄生于鴿子等鳥禽類糞便、土壤，人類吸入帶菌的灰塵，將導致隱球菌病，主要侵犯的是肺和中樞神經系統。

由于使用抗移植排斥藥物的患者、獲得性免疫缺陷綜合征（AIDS）患者的不斷增多，腫瘤化療藥物和大量糖皮質激素的大劑量使用，因感染新生隱球菌導致的隱球菌病發病越來越多，且癥狀嚴重、病死率高、治療難度大。很多研究者因此開展了關于新生隱球菌毒力因子的致病性研究。

新生隱球菌較明確的毒力因子有莢膜多糖、黑色素等，近年針對這些毒力因子有了不少新的研究進展。新生隱球菌的毒力因子黑色素，是一種由酚氧化酶催化產生的抗氧化劑，其產物還可抑制宿主的免疫應答，保護真菌細胞對抗氧化劑及抗體介導的吞噬作用和巨噬細胞的殺傷作用。

日益增多的證據提示，病原真菌的MAPK 途徑能對其在宿主細胞內的生存和繁殖起到主要作用。比如，新生隱球菌具有白念珠菌和釀酒酵母菌高度相似的MAPK 系統，但新生隱球菌的MAPK 信號通路有自己獨特的毒力調控特點。新生隱球菌的MAPK 信號通路有HOG-MAPK 通路、Ste12 轉錄基因、PKGMAPK 通路，這些MAPK 信號傳導通路的特征是產生一系列磷酸化級聯反應。

MAPK 信號通路對于新生隱球菌生存于宿主細胞中發揮了重要作用，既可調節相關毒力因子的致病性，還參與細胞壁的合成，保持細胞壁的完整性及在37℃下生長的能力，參與莢膜與黑色素的生成、交配與絲化，以及抵抗紫外線、高滲應激和氧化應激。研究還發現，磷酸化的HOG1 基因可能參與了毒力因子如莢膜和黑色素的生成和有性繁殖，可能是通過cAMP信號通路的交叉作用來調節的。

近來也有研究指出，不少重要的臨床致病真菌，如白假絲酵母菌、新生隱球菌及煙曲霉菌等，均會產生磷脂酶，這都說明此酶可能是致病真菌中普遍存在的毒力因子。我們可深入了解磷脂酶致病機制、對宿主細胞侵害機制，通過分析抑制磷脂酶活性物質的結構，來治療白假絲酵母菌病，以真菌磷脂酶為靶位點的藥物研究的未來前景將十分廣闊。

比如，從煙曲霉菌毒力因子的致病作用和調控來看，真菌磷脂酶在其中發揮了重要的調控作用，營養攝取相關因子、酶類/毒素/過敏原、溫度適應性因子、應對氧化應激的酶、細胞壁多糖及蛋白均可以損傷宿主細胞膜的防御，抑制吞噬作用。而真菌細胞壁的主要成份β-1 和3-葡聚糖，合成酶的調節亞基Rho1 可發揮調控作用，以保持細胞壁的完整和真菌形態。

微生物入侵宿主細胞必須破壞和穿透細胞膜，磷脂和蛋白質是構成細胞膜的主要成分，因此需要能水解這些成分的酶參與，如蛋白酶、磷脂酶就參與了菌體入侵宿主細胞的過程。磷脂酶分解磷脂降低了膜穩定性，導致細胞溶解，由此推斷出磷脂酶是能損壞宿主細胞膜的毒性因子。

目前認為磷脂酶起源于細胞膜或細胞壁。Siafakas 等通過掃描新生隱球菌的磷脂酶B 發現，磷脂酶B 通過GPI 結合在細胞壁上。磷脂酶B1 上含有β-1,6-葡聚糖，該結構與細胞壁上的β-1,3-葡聚糖形成共價結合。β-1,3-葡聚糖酶可以水解β-1,3-葡聚糖使磷脂酶B 從細胞壁上脫落下來。加熱等環境因素可使磷脂酶B 在細胞壁上聚集而使分泌量減少，以及細胞外磷脂酶上檢測到的β-1,6-葡聚糖結構都證實了細胞外磷脂酶來源于致病真菌的細胞壁。

細胞壁不僅對真是菌細胞維持自身正常的生理功能具有重要作用，而且是真菌侵襲宿主引起感染的主要工具。目前（包括粘附素、形態轉換相關蛋白、侵襲素等）的已知致病真菌的毒力因子均位于細胞壁，且大多與占88%的細胞壁蛋白（CWP）的GPI-錨定蛋白有關。細胞壁上的65%的GPI-CWP 的功能是未知的，真菌細胞壁存在多個家族的GPI-錨定蛋白,它們不僅作為細胞壁的重要組成部分，維持真菌細胞的正常生理功能，而且在形成侵襲性感染過程（粘附、侵襲、形態轉換、胞壁合成等）的多個環節起關鍵作用。

細胞壁是真菌區別于哺乳動物細胞的最大特征。把真菌細胞壁成分作為靶點的抗真菌感染藥物一直是研究熱點。因此，潛在的藥物靶點是抑制GPI 錨定蛋白的生物合成過程。

針對真菌GPI 錨合成的生物過程設計藥物，開發真菌細胞壁GPI-錨定蛋白抑制劑，可以破壞真菌細胞壁的結構和功能，起到抗真菌作用，還可抑制真菌細胞的毒力（粘附等），阻斷侵襲性感染形成。且GPI 錨定蛋白是真菌微生物細胞壁的主要部分，以此為靶點設計的藥物有很大可能不對人體細胞造成負面影響。

院士素描

廖萬清院士在我國首次發現了9 種新的致病真菌及其引起的疾病類型，發表論文385 篇，被SCI收錄62 篇，主編《真菌病學》等專著9 部。以第一完成人榮獲國家科技進步二等獎、三等獎各1 項，軍隊醫療成果一等獎、上海市科技進步一等獎及其它各類成果獎共22 項，榮立二等功1 次，三等功4次。1990 年獲國家中青年突出貢獻專家及政府特殊津貼、1996 年榮獲上海市“僑界十杰”榮譽稱號、2002 年榮獲全軍專業技術“重大貢獻獎”、2008 年榮獲總后勤部“一代名師”稱號、2009 年當選中國工程院院士、2013 年榮獲廣東省首屆“葉劍英獎”、2014 年獲中華醫學會皮膚科分會“終身成就獎”。