11月24日15时，由北京大学图书馆与物理学院联合主办的“学科之美系列讲座——物理之美”第三场讲座在图书馆南配楼艺术鉴赏厅举行。北京大学物理学院副教授、博士生导师杨根受邀作题为“应用物理学：癌症诊断和治疗”的讲座。来自全校各院系的90余位师生报名参加现场讲座。讲座由北京大学物理学院博士生马宇琦主持。

讲座现场

杨根从癌症及癌症转移、诊断、转移阻断和转移治疗四部分展开讲座。

杨根深入阐述了癌症的本质和其转移过程。他指出，癌症的本质在于细胞不受控制的分裂和繁殖。癌症的发病原因多种多样，包括烟、酒、缺乏运动、不良饮食习惯、遗传病史、慢性炎症和电离辐射等，其中年龄是最主要的因素。癌症问题与每个家庭息息相关，是当前亟待解决的重大科学和民生问题。近年来，我国恶性肿瘤的发病和死亡率持续上升，每年的增幅分别达到3.9%和2.5%，显示出癌症问题的普遍性和紧迫性。他还强调我国带瘤生存者逐年增加，目前已经达到约2000万人，从癌症的发现到治疗，每个患者的人均花费约为10万元，这使得中国社会与个人的癌症负担每年大约2万亿元。在探讨癌症为何难治的问题时，杨根指出，癌症是一种多因素、多组分、不断变化的复杂疾病，同时极易发生转移，90%的临床癌症患者死亡的原因可以追溯到依托循环肿瘤细胞进行的癌症转移。因此，转移前的预防和早期诊断至关重要，是解决癌症难治问题的关键。

杨根作讲座

杨根详细介绍了其课题组的研究愿景，即通过癌症转移的预防、监测、阻断和治疗，实现带瘤生存者的高质量生活。在早期诊断方面，目前临床上使用的通用癌症检查设备存在一系列问题，包括漏诊、误诊、辐射和高昂的价格。特异性正电子显像剂也成为当前临床癌症PET/CT的主要瓶颈之一，同时还存在“卡脖子”问题、临床的可及性问题以及不适合健康人群的困扰。在癌症检测方法的发展中，循环肿瘤细胞（CTC）被认为是癌症诊疗的关键。然而，CTC检测面临巨大挑战，主要体现在CTC在每毫升血液中比例极低、成分复杂且与其他细胞尺寸重叠、异质性大、缺乏特殊标志等方面。为了克服这些挑战，杨根团队基于流体力学、生物标志物原理等，设计了一种微控流芯片，专门用于CTC的捕获。该芯片的捕获单元能够高效捕获癌细胞，并减少白细胞和红细胞的污染。这一技术可以应用于白血病MRD的快速检测。微控流芯片将血液中的白血病细胞富集3000倍的同时，提高了白血病涂片检测方法的检测限，达到了3个量级的增加。目前，已完成了芯片的3次迭代和试量产，同时也开始准备申请创新医疗器械。这一研究有望为提高癌症诊断的准确性和效率，以及为改善带瘤生存者的生活质量作出重要贡献。

在转移阻断部分，杨根指出，癌症患者血液中癌细胞的数目与生存期成反比，使用惯性聚焦分离CTC是目前最有可能的解决方案。通过血透析去除CTC，从而阻断转移进程，最终实现带瘤生存。微控流芯片已经实现从实验室样品到规模化的迭代和动物测试，并可能应用于癌症转移阻断，实现全身寡转移或未转移患者转移的控制以及可能应用于血液净化以实现家族遗传病史人群的诊断和预防。

杨根还介绍了几种癌症治疗方式，包括ADC核素药物、CAR-T治疗以及FAST癌症免疫疗法。他指出，ADC核素药物可用于全身微转移瘤的治疗，介绍了其开发的剂量学指导模型。同时他还介绍了CAR-T（Chimeric antigen receptor T cell）嵌合抗原受体T细胞疗法，说明其通过基因修饰，将带有特异性抗原识别结构域及T细胞激活信号的遗传物质转入T细胞，T细胞直接与肿瘤细胞表面的特异性抗原相结合而被激活，从而达到治疗肿瘤的目的。此外，杨根还详细说明了肿瘤免疫调节过程，解释其抗原释放、抗原识别、抗原呈递、T细胞活化、T细胞杀伤、T细胞耗竭以及T细胞记忆等物理动力学过程。杨根希望通过癌症转移预防、监测、阻断、治疗实现从带瘤生存到高质量生活的转变。

听众提问

在提问环节，学生们积极发问，共同交流探讨微控流芯片的诊断机制、理论与实践相互匹配问题，诊断数据提取的精准性等问题。杨根深入浅出地介绍了癌症诊断、转移阻断、转移治疗等问题，为大家带来了诸多启示。

主讲人简介：

杨根，北京大学物理学院副教授，北京大学医学物理与工程博士生导师，北京大学核技术及应用博士生导师。中国科学院大学客座教授。杨根聚焦癌症转移的物理基础及其诊断和治疗。近5年来主持和参与了包含国家重点研发计划、国家自然科学基金重点项目在内的多项科研项目，在The innovation和STTT等核心刊物上发表论文20余篇，申请国际国内专利20余项并部分实现转化。

文字：田云墨筱、汤锦妍| 摄影：桑磊