今日启明星专访 | 为使质子重离子放疗从利器走向“神器”——小记上海市质子重离子医院孙筠博士

孙筠博士

复旦大学附属肿瘤医院质子重离子中心

质子重离子治疗癌症是近些年的新玩意。3年前国内首家质子重离子医院在上海开张，媒体做了很多报道，引起社会关注，很多晚期肿瘤患者把这种治疗手段视为带来希望的治癌利器。对一般人来说，这种治疗方式蛮神秘的，我也比较好奇。年初的2017级启明星颁证暨交流活动上，来自上海市质子重离子医院（复旦大学附属肿瘤医院质子重离子中心）的孙筠在介绍自己的时候说起现在这种治疗方式的疗效很好，求治者络绎不绝，但是作为医院支撑临床医疗的科研人员，他深感进一步提高疗效还有许多涉及放射生物学和肿瘤免疫学等学科的基础研究课题有待攻克，他很希望能借助科技启明星这个多学科交流的平台与更多星友合作。高高个子、孔武有力的孙筠的这番话给我留下很深的印象，当时就想有机会去拜访他。这一愿望终于在上二周实现。

一家不一样的医院

那天，孙筠带我走进位于浦东张江国际医学园区的上海市质子重离子医院。从外表看这不像是通常理解的医院，更像是一所高大上的科研机构。进得医院大厅感觉非常安静、洁净，一侧飘来咖啡的阵阵清香，原来是一处供患者及其家属以及医护人员消费的咖啡点心馆；另一侧张贴着一些介绍这家医院医疗特点以及质子重离子放疗原理的知识宣传板。孙筠介绍说，除了少数患者需要住院做一些检查，大多数患者每天只需在治疗床上躺上半个小时就完成了一次治疗过程，全部疗程结束也就一个月。当然在患者轻松得以完成富有疗效的治疗背后是有很多技术支撑的，孙筠干的就是这个。

孙筠引我参观了医院多个实验平台。这家医院除了有同步加速器（直径达21米，束流强度可自由调节，能够治疗人体内30厘米深度的肿瘤）、固定线束治疗室等核心装备外，还配备了国际一流的直线和回旋加速器系统、PET/CT、磁共振（MRI）、CT及SPECT/CT等大型临床诊断治疗设备。一份资料上说这家医院耗资近30亿，大多数费用还是用在了这些昂贵的医疗设备上。孙筠带我兜兜转转，尽管只是走马观花，但我大致能理解孙筠说的，进这家医院，患者能得到与国际最好的医院同样的安全、有效的治疗。

雪夜顿悟，做出改变一生的决定

孙筠说起自己是出生、成长于山东蒙阴时，我就有一种对上眼的感觉，这样身材的孙筠就应该是那里的“特产”。山东蒙阴是革命老区，孙筠的爷爷是解放战争时期第二野战军十六军军部特一连侦察排长，外公是陈毅将军内卫一团连长，参加过孟良崮、淮海、渡江、解放上海等战役以及抗美援朝和开发北大荒。他爸妈是当地粮食局的职工。孙筠小学到高中都在蒙阴，孙筠说自己一开始读书并不是很自觉，也曾有过父母管得严了就离家出走的经历。他从小就很好奇周围的世界，喜欢探险，爬墙爬树，喜欢一个人想天上云外有什么。

到上高中时正是生物学大行其道之时，媒体上宣传21世纪是生物学世纪。孙筠对生物学的兴趣并不完全是媒体宣传的影响，对生物学特别有兴趣是因为他喜欢生物，尤其对生物体的运行机制（吃点饭就能动起来）让他着迷。高考时，他3个志愿填报的都是生物学。

在烟台大学化学生物理工学院读书期间他迷上了游戏，他和他的同学曾创下了某个游戏比赛全国前几名的纪录，尽管如此他也没有拉下他喜欢的生物学课程。本科毕业后，孙筠到地方科技局从事项目管理工作。两年工作期间，孙筠的空闲时间大都在打游戏中度过，还不时被父母领着给介绍女朋友。一天晚上12点左右打完游戏回家，天降大雪，走在空无一人的雪地，孙筠说突然之间觉得很空虚，“自己只有24岁，想想一生如果都这样的话太可怕了，必须改变。当时就决定考研，要离开原来的生活环境出去尝试一下。”就这样，那个雪夜里的顿悟让孙筠做出了一个影响他一生的决定。

在得到父母支持后，孙筠办了离职手续，“背水一战，也是不给自己留退路。”这样差不多有半年时间准备研究生入学考试。孙筠报考的是南开大学基因工程和微生物专业。最终因为报考导师录取名额有限，孙筠被调剂到东华大学。

从生物到纳米，建立科研自信

东华大学化工学院生物研究所陈志龙老师正好需要孙筠这样背景、身体条件的年轻人做药学方面的实验。东华化工学院生物所把搞药学的、材料的、基因工程的、代谢的等不同背景的人放在一起，这对孙筠来说正好是扩充自己知识面的一个机会。在东华两年半时间孙筠参与了针对肿瘤治疗的光动力学药物的新药的研制，参与了该药的合成、药效分析、药理代谢的分子机制等方面的课题。

课题临近结束时又引申出用纳米结构来携带光敏剂，这样稳定性会更好，在不改变结构下改变其代谢行为。孙筠在硕士研究生阶段完成了磁共振引导下的磁性纳米光动力学治疗课题，相关论文发表在《纳米技术》上，孙筠作为第一作者的这篇论文还被该刊列为年度十篇重要论文之一。这篇论文的构想源于孙筠的突发奇想：光敏剂很难进入身体靶组织，如果添加局部磁场或许就能改变情况。为这篇文章孙筠忙了一年半，之前还没有人做过类似工作。这个工作从想法到搭建实验装备到设计过程都是孙筠独立完成的。经历了这个从有想法到把它一步步做出来、后来证明确实有价值的整个过程后，孙筠觉得最大收获是建立了科研自信：我是可以做科研的。以前他一直怀疑自己是不是适合做科研，现在通过自己设计的实验，证明自己的想法，并能做出一点有用的东西，孙筠觉得可以进这个门了。

不避风险，转向稀土放射性研究

因这个工作引出对纳米的兴趣后，孙筠就想进一步到做纳米材料的专业团队深造。正好复旦大学黄春辉院士和李富友教授贴出招生通告，希望招收有生物、化学背景的博士生。孙筠决定一试。复旦招人是要导师和学生见面认可了再报名。这其实就是面试，主要了解你的成长经历以及为人处世原则。专业上也会问，主要看你的逻辑思维方式。3个老师一起面试，通常安排半天时间，以聊天为主，之后还要考试。结果很顺利，2009年初孙筠进了复旦大学先进材料实验室。

黄院士团队的特色是以稀土做材料。孙筠的方向确定为用稀土做发光纳米材料，用于肿瘤检测的示踪剂。后来发现稀土材料做示踪剂还是有局限，其成像深度只有2厘米。在导师支持下，孙筠发明了一种采用放射性稀土纳米材料作为示踪标记物的方法，用了一点放射性元素让稀土材料有放射性，实验所用的放射性材料辐射剂量极低，仅为CT的1/10，对人体基本没有伤害，却能将成像深度从2厘米扩展到人体的深部，这样就解决了这种材料用到人体的最大障碍。这个工作成本低、反应快、见效明显，是孙筠博士论文最出彩之处。在他之前没有人这样做过。孙筠为进一步推进这种放射性标记的材料的生物应用前后忙了两年。放射性实验本身不容易做，学校也没有这种防辐射能级的实验室，所以相关实验辗转于北京、上海、厦门多家有辐射防护资质的机构去做。

孙筠也知道有风险，但比较起来他觉得这更有挑战，这种利器一旦能用于人体将大大有助于抗癌之战。放射性标记稀土纳米材料作为医用注射材料的安全性到目前为止没有定论，探索这些问题要用实验小鼠的整个生命周期的状况来验证。所以那段时间孙筠的一大任务是每天陪着那些实验小鼠，研究材料与各组织的相互作用，每天都要与小鼠打照面。

以上整个过程为期5年，从博士到博士后。博士后期间，孙筠与两位导师以及复旦药学院鞠佃文教授就想把这些工作朝药物和临床上推。临近博士后出站，孙筠已经完成了临床前的药理学、药物代谢学、安全性评价以及和生物体（小鼠）脏器相互作用等研究工作。本来是想进一步做到人体的，但大学的基础研究想从实验研究推到人体有巨大鸿沟，在学校里是走不出这一步的。也是从那时起孙筠就想到贴近临床的医疗机构一展抱负。这也是他博士后出站（2014年7月）经课题期间熟识的肿瘤医院的合作老师章英剑教授介绍到上海市质子重离子医院工作的缘由。

造福患者，进入质子重离子医院

孙筠的科研背景是这家开业不久的质子重离子医院最需要的，他熟悉生化，会做合成，又懂得放射性，这一类人才并不多。孙筠说他现在还在学习医学物理学的东西。因为这完全都是他喜欢的交叉性的工作。孙筠庆幸自己找对了地方，上海市质子重离子医院的条件理论上可以做出世界水平的工作，这里的硬件装备已经领先世界，这里也是最适合做这件事的单位。“我以前的工作经验积累正好能派上用场。我们这里临床与科研是快速互动的，我建立的生物物理模型可以马上用于临床参考，帮助临床医生制定治疗计划。”目前全球拥有类似治疗技术的医院只有3家，国内唯此一家。国际领先、国内唯一也意味着他们可以借鉴的针对中国高发肿瘤的质子重离子治疗的经验极为有限，一切得从头开始。

在孙筠3年前刚入职时，这家开张不久的医院做过的28例放疗治疗主要都是基于临床医生的经验来确定治疗的剂量。孙筠加盟后与陆嘉德教授、孔琳教授一起逐步建立起了一套评估模型，如对首次治疗的鼻咽癌患者和复发的患者的治疗剂量作了量化；对复发患者的剂量控制更精准。孙筠和他的同事都明白：无论愿意与否，他们已经处在规范制定者、行业指导者的地位。但是同时，目前这个领域还处于探索阶段，由于没有可以借鉴的经验，所以他们就是探路者。要探索的东西包括剂量分割（单位照射量的时间尺度）、放疗射线的组合方式（光学、质子、重离子）等，不同射线的组合方式对治疗的效果有很大影响。孙筠深知这些课题的推进仅靠他们医院的力量是远远不够的，一定有赖于更多的交叉研究的力量。孙筠告诉我，这也是他很看重启明星多学科交叉平台作用的原因，也已经和两位启明星的星友展开了实际的合作。

目前，孙筠的身份是医院PI（独立研究员）和核医学科药师，有了一个小小的团队。医院运行3年来在治疗无论早期和晚期癌症患者的效果上比预期的还要好，一开始大家对这种质子重离子治疗癌症效果的期待是希望它成为治癌利器，经过3年探索，上海市质子重离子医院正努力摸索如何更好地发挥、利用这一治癌利器，这些都有赖于对放射性应用于人体的规律性的认识。

下一目标：控制癌症的转移复发

孙筠的第二块工作是想把重离子放疗技术从局部（原发）肿瘤的治疗拓展到远处转移肿瘤的治疗。孙筠已经想到将以前他们做过的纳米材料技术用于纳米疫苗，来激发机体抗肿瘤的免疫效应，并结合重离子技术来控制肿瘤的远处转移。和肿瘤打了这些年交道后、孙筠越来越认识到他们面对的对手——肿瘤细胞实在是太狡猾，譬如它们会将人体的免疫细胞诱导失活来为自己所用，这也是导致后面一系列肿瘤转移复发的重要原因。孙筠和他的团队接下来的目标是想通过注入一种纳米疫苗来使失活的细胞（用孙筠更形象的说法是被招安的免疫细胞）恢复本性，重新起到免疫作用。“我们已经在小鼠身上有初步的实验结果了。我这次的启明星课题就是这方面的工作。这是我以前工作的基础，我的目标是用于控制肿瘤的远处转移、复发。这是目前人癌之战中最重要的课题。”

孙筠告诉我，胶质瘤、鼻咽癌、肉瘤、肝癌、肺癌、脊索瘤、前列腺癌等肿瘤都可以用质子重离子治疗，而且疗效超出预期。由于孙筠所用的稀土纳米放射材料还会发光，这样就能在协同免疫治疗的同时又能起“观察员”的作用。孙筠告诉我这一医疗手段一旦过了伦理关就可以尝试用到临床。

我访问孙筠的那天正好是他进入上海市质子重离子医院整3年的日子。在与孙筠的交流中我能明显感觉他的状态正处在事业发展的顺利期。孙筠说他和临床医生沟通的机制很顺畅，孙筠自己的小团队与更大的医疗团队正在融为一体，根据临床需要来修正课题方向的模式已经建立。

“能多救一个人，能有患者因为我的工作受益，我就觉得这些努力是有价值的。在这医院的3年里，我每天都在为此努力，我感觉我离目标一天比一天更近。”