廖万清：转化医学是医学真菌学研究“后坐力”

文图/《中国医药科学》记者 费菲 曲莉莉 赵 海

世界和中国因为医学真菌研究而记住了一个名字——中国工程院院士廖万清。他带领团队新发现了9 种新的致病真菌，刷新国际或国内纪录，有助于准确诊断相关疾病。他一手创建了中国首个隐球菌专业实验室，填补了中国医学真菌学研究的空白；他历经30 年潜心研究发现的“格特隐球菌ITS C 型（S8012）”，被美国、比利时及荷兰等国永久保藏收录于菌种保藏中心。

4 年前，在中国菌物学会第五届会员代表大会暨2011 年学术年会上，第二军医大学上海长征医院皮肤病与真菌研究所所长廖万清重申：他和团队拥有的具有独立知识产权的“S8012”菌株，将免费提供给国内各相关单位（除商业用途之外）研究使用，而该菌株在国外的菌种保藏库卖到295 美元/株。

□ 廖万清：临床医生要学会发现问题和研究问题

著名医学真菌病学专家、上海医学真菌研究所所长廖万清院士对于转化医学的深刻认识，源自他半个世纪的医学实践。

转化医学，探究医学真菌致病机制

转化医学，是一种从肯定到否定，再到否定之否定的过程。

——廖万清

廖万清院士介绍，“转化医学”这一名词由美国国立卫生研究院（NIH）于2003 年在NIH 路线图计划中正式提出。但事实上，对我国而言，转化医学并非新鲜事物。早在两千年前，为减轻患者手术时的痛苦，我国东汉名医华佗即利用中草药制成了麻沸散，应用于临床手术的麻醉环节，这就是一次成功的医学转化。

廖万清指出，转化医学主张基础与临床实践相结合，其核心是3B 医学（ Beside to Bench to Beside），讲求的是在临床实践中发现问题并提出问题，进行理论实验研究，再将理论研究成果应用于临床，以指导临床实践，包括理论、技术、方法和药物。

他接下来介绍了真菌及其与人类的关系。真菌是一类需氧、有真正细胞核、不含叶绿素、异养的真核生物，广泛分布于自然界，与人类生产、生活关系密切，与动物、植物独立为一界。据估计，自然界真菌约有160 万种，已知的真菌有7 万余种，只占整个真菌群很小的一部分。迄今为止，医学界发现人类致病真菌约有400 种，目前每年报道新的致病真菌有8~10 种。

真菌与人类的关系相当紧密，从真菌与植物病害、真菌感染、菌物毒素、变态反应、到食品腐败，都能看到真菌的“身影”。从真菌的正面效应来看，真菌分泌有益代谢产物可成为植物生长激素和抗生素，如青霉菌制作的青霉素可杀死细菌，已作为抗菌药广泛使用。真菌进行生物转化，可生产面包和酒精，酵母菌可以在缺氧的环境下进行发酵作用，将葡萄糖分解成酒精及二氧化碳，酵母菌发酵所产生的二氧化碳气泡能使面粉团发涨，令烘制出来的面包变得松软；真菌分泌活性酶可制成豆豉或工业用酶；目前发现可供食用的蕈菌逾200 种，其中包括冬菇、草菇、木耳、云耳等。

真菌也给人类带来了一定的负面影响：部分寄生真菌可以造成农作物病害，引致农作物严重损失，比如玉米黑粉菌导致玉米减产，禾柄锈菌侵染小麦引起秆锈病；真菌亦能侵犯人体和动物体，导致足癣，头癣、手癣等真菌病；新生隐球菌会引致脑膜炎，若未得到及时治疗，80%的患者将在一年内死亡，92%的患者将在两年内死亡；有毒真菌引起甘蔗变红可使人中毒，部分蕈菌因具有高度毒性，误食可致命。

廖万清院士介绍了他从事的主要研究方向——医学真菌。医学真菌学是研究病原真菌和条件致病真菌对人类致病机制、诊断、治疗和预防的一门重要学科，属于交叉和边缘学科。医学真菌侵犯皮肤、毛发、指（趾）甲，这是浅部真菌病，危害广泛，患病率为47.6%左右；深部真菌病危害严重，侵犯心、肝、脾、肺、肾、脑等内脏器官，死亡率高达30%至90%以上。真菌毒素也会致病，急性病会引起胃肠道及神经系统病变，慢性病可致癌症。

廖万清院士提到，近20 年来真菌病发病率逐年升高，引起世界各国专家的高度重视。感染科、呼吸科、血液科、器官移植等都与医学真菌学有密切关系，但目前国际上多数国家都将医学真菌纳入皮肤科研究范畴，这一归纳方法对医学真菌学的学科发展造成了一定影响。

科研，从抓住问题开始

院士就是战士，为理想追求不断，矢志不渝；为事业百折不挠，坚韧不拔。

——廖万清

廖万清院士指出，科学研究大体可分为攻关型科学研究、挑战型科学研究、机缘型科学研究三种类型。攻关型科学研究是问题明确、目标明确，但解决问题的方法或途径不确定。如居里夫人“镭”的发现。挑战型科学研究则是质疑公认的理论，通过科学试验证明并建立新的科学理论，解决旧理论的矛盾及问题。比如达尔文“进化论”、爱因斯坦“相对论”即属于此类。机缘型科学研究讲求由果及因的研究过程。费莱明发现“青霉素”、抗男性勃起功能障碍（ED）药物西地那非都是这类研究。

无论哪一种类型的科学家都要具备宽阔的科研素养、深厚扎实的基础知识、敏锐的眼光和科研直觉、无边的想象及强大的创造力。要善于抓住稍纵即逝的机会，成就科学发现，具备执着的科研精神。“正如法国著名微生物学家巴斯德所说：机缘仅偏爱有准备的头脑。我们在临床工作中有很多的机会，有的问题往往就是机会，我们要学会发现问题、抓住问题和研究问题，为追求理想不懈奋斗、矢志不渝；为事业百折不饶、坚韧不拔。”廖万清院士精辟地总结。

而廖万清院士本人在多年的临床科研实践中，发现9 种新的病原真菌及其新的致病类型，即属于机缘型科学研究。这9 种真菌包括：首见格特隐球菌（C.gattii）ITS C 型（S8012）所致的脑膜炎、具多育现象的米曲霉（A.oryzae）引起的肺曲霉球、聚多曲霉（A.sydowii）引起的阻塞性支气管曲霉病、胶囊青霉（P.capsulatum）引起的肺青霉球、指甲隐球菌（C.uniguttulatus）引起的脑膜炎、小红酵母菌（R.minuta）引起的甲真菌病、少根根霉（R.arrhizus）引起的坏疽性脓皮病、涎沫念珠菌（C.zeylanoides ）引起股癣型念珠菌病、顶孢头孢霉（C.acremonium）引起白毛结节病。

1980 年，廖万清从患者的脑脊液中分离出格特隐球菌，首次报道了该菌对脑膜炎的致病，对脑膜炎患者的诊断和治疗意义重大，引起了医学真菌研究者和临床医生的广泛关注。他还最早提出针对隐球菌性脑膜炎的分期综合治疗新方法，使隐球菌性脑膜炎的治愈率由之前的62.5%跃升至97%，显著降低病残率和复发率。国际首次报道胶囊青霉引起的肺青霉球，是从误诊为曲霉球的患者中进行表型及分子生物学的深入研究鉴定发现的新病菌。

廖万清院士目前正在研究病原真菌与宿主的相互作用，这是国家“973”计划及国家重大传染病专项（真菌）课题。他谈到了侵袭性真菌感染的诊治现状，近年随着大剂量免疫抑制剂、化疗药物及广谱抗菌药的滥用，预防性治疗盛行，免疫受损人群的日益增多，侵袭性真菌感染（IFI）发病率和病死率居高不下。IFI治疗的瓶颈在于早诊断环节，当IFI 明确诊断时已属晚期，耐药已形成。如何及时有效预防和治疗IFI，成为临床上面临的一大挑战。要通过真菌致病的机制研究、机体免疫反应的机制研究、真菌免疫逃逸的机制研究，找到早期诊断分子标志物、抗真菌治疗的新靶点、预防感染的新措施。

近几年来，新生隐球菌（C.neoformens）毒力因子调控及致病力的研究开展得非常活跃。新生隐球菌是一种外周有宽阔荚膜的圆形酵母型菌，主要寄生于鸽子等鸟禽类粪便、土壤，人类吸入带菌的灰尘，将导致隐球菌病，主要侵犯的是肺和中枢神经系统。

由于使用抗移植排斥药物的患者、获得性免疫缺陷综合征（AIDS）患者的不断增多，肿瘤化疗药物和大量糖皮质激素的大剂量使用，因感染新生隐球菌导致的隐球菌病发病越来越多，且症状严重、病死率高、治疗难度大。很多研究者因此开展了关于新生隐球菌毒力因子的致病性研究。

新生隐球菌较明确的毒力因子有荚膜多糖、黑色素等，近年针对这些毒力因子有了不少新的研究进展。新生隐球菌的毒力因子黑色素，是一种由酚氧化酶催化产生的抗氧化剂，其产物还可抑制宿主的免疫应答，保护真菌细胞对抗氧化剂及抗体介导的吞噬作用和巨噬细胞的杀伤作用。

日益增多的证据提示，病原真菌的MAPK 途径能对其在宿主细胞内的生存和繁殖起到主要作用。比如，新生隐球菌具有白念珠菌和酿酒酵母菌高度相似的MAPK 系统，但新生隐球菌的MAPK 信号通路有自己独特的毒力调控特点。新生隐球菌的MAPK 信号通路有HOG-MAPK 通路、Ste12 转录基因、PKGMAPK 通路，这些MAPK 信号传导通路的特征是产生一系列磷酸化级联反应。

MAPK 信号通路对于新生隐球菌生存于宿主细胞中发挥了重要作用，既可调节相关毒力因子的致病性，还参与细胞壁的合成，保持细胞壁的完整性及在37℃下生长的能力，参与荚膜与黑色素的生成、交配与丝化，以及抵抗紫外线、高渗应激和氧化应激。研究还发现，磷酸化的HOG1 基因可能参与了毒力因子如荚膜和黑色素的生成和有性繁殖，可能是通过cAMP信号通路的交叉作用来调节的。

近来也有研究指出，不少重要的临床致病真菌，如白假丝酵母菌、新生隐球菌及烟曲霉菌等，均会产生磷脂酶，这都说明此酶可能是致病真菌中普遍存在的毒力因子。我们可深入了解磷脂酶致病机制、对宿主细胞侵害机制，通过分析抑制磷脂酶活性物质的结构，来治疗白假丝酵母菌病，以真菌磷脂酶为靶位点的药物研究的未来前景将十分广阔。

比如，从烟曲霉菌毒力因子的致病作用和调控来看，真菌磷脂酶在其中发挥了重要的调控作用，营养摄取相关因子、酶类/毒素/过敏原、温度适应性因子、应对氧化应激的酶、细胞壁多糖及蛋白均可以损伤宿主细胞膜的防御，抑制吞噬作用。而真菌细胞壁的主要成份β-1 和3-葡聚糖，合成酶的调节亚基Rho1 可发挥调控作用，以保持细胞壁的完整和真菌形态。

微生物入侵宿主细胞必须破坏和穿透细胞膜，磷脂和蛋白质是构成细胞膜的主要成分，因此需要能水解这些成分的酶参与，如蛋白酶、磷脂酶就参与了菌体入侵宿主细胞的过程。磷脂酶分解磷脂降低了膜稳定性，导致细胞溶解，由此推断出磷脂酶是能损坏宿主细胞膜的毒性因子。

目前认为磷脂酶起源于细胞膜或细胞壁。Siafakas 等通过扫描新生隐球菌的磷脂酶B 发现，磷脂酶B 通过GPI 结合在细胞壁上。磷脂酶B1 上含有β-1,6-葡聚糖，该结构与细胞壁上的β-1,3-葡聚糖形成共价结合。β-1,3-葡聚糖酶可以水解β-1,3-葡聚糖使磷脂酶B 从细胞壁上脱落下来。加热等环境因素可使磷脂酶B 在细胞壁上聚集而使分泌量减少，以及细胞外磷脂酶上检测到的β-1,6-葡聚糖结构都证实了细胞外磷脂酶来源于致病真菌的细胞壁。

细胞壁不仅对真是菌细胞维持自身正常的生理功能具有重要作用，而且是真菌侵袭宿主引起感染的主要工具。目前（包括粘附素、形态转换相关蛋白、侵袭素等）的已知致病真菌的毒力因子均位于细胞壁，且大多与占88%的细胞壁蛋白（CWP）的GPI-锚定蛋白有关。细胞壁上的65%的GPI-CWP 的功能是未知的，真菌细胞壁存在多个家族的GPI-锚定蛋白,它们不仅作为细胞壁的重要组成部分，维持真菌细胞的正常生理功能，而且在形成侵袭性感染过程（粘附、侵袭、形态转换、胞壁合成等）的多个环节起关键作用。

细胞壁是真菌区别于哺乳动物细胞的最大特征。把真菌细胞壁成分作为靶点的抗真菌感染药物一直是研究热点。因此，潜在的药物靶点是抑制GPI 锚定蛋白的生物合成过程。

针对真菌GPI 锚合成的生物过程设计药物，开发真菌细胞壁GPI-锚定蛋白抑制剂，可以破坏真菌细胞壁的结构和功能，起到抗真菌作用，还可抑制真菌细胞的毒力（粘附等），阻断侵袭性感染形成。且GPI 锚定蛋白是真菌微生物细胞壁的主要部分，以此为靶点设计的药物有很大可能不对人体细胞造成负面影响。

院士素描

廖万清院士在我国首次发现了9 种新的致病真菌及其引起的疾病类型，发表论文385 篇，被SCI收录62 篇，主编《真菌病学》等专著9 部。以第一完成人荣获国家科技进步二等奖、三等奖各1 项，军队医疗成果一等奖、上海市科技进步一等奖及其它各类成果奖共22 项，荣立二等功1 次，三等功4次。1990 年获国家中青年突出贡献专家及政府特殊津贴、1996 年荣获上海市“侨界十杰”荣誉称号、2002 年荣获全军专业技术“重大贡献奖”、2008 年荣获总后勤部“一代名师”称号、2009 年当选中国工程院院士、2013 年荣获广东省首届“叶剑英奖”、2014 年获中华医学会皮肤科分会“终身成就奖”。