托马斯·韦尔尼尔获生物电子学杰出成就国际奖

在弗兰克·雷迪生物电气研究中心的实验室里，托马斯·韦尔尼尔（Thomas Vernier）用高压电场的短脉冲轰击细胞与组织。
极短的脉冲。十亿分之一秒。
这项技术在奥尔德多米宁大学的该中心率先开拓，强度足以在细胞膜上打开孔洞——即所谓电穿孔——并引发引人入胜的反应。
韦尔尼尔把这些实验与分子模拟结合进行，一切着眼于能够催生开创性临床技术的发现，用以抗击癌症及其他疾病。
多年来，韦尔尼尔的工作一直备受关注——事实上，他是全球被引次数最多的科学家之一。如今，这位该校研究教授又赢得一项新的国际荣誉。
去年年底，他获得弗兰克·雷迪生物电气杰出成就奖。获奖消息在哥本哈根举行的第四届生物、医学、食品与环境技术电穿孔与脉冲电场世界大会上宣布。韦尔尼尔获的是 2021 年度奖项；图卢兹大学的玛丽-皮埃尔·罗尔斯（Marie Pierre Rols）在同一会议上获得 2022 年度雷迪奖，该会议因疫情推迟了一年。
「没有科学家能真正独自做成任何事，」以合作著称的韦尔尼尔说。「你要与团队共事，当然也站在身后全部文献的基础上，人人相互学习。尽管如此，我仍然非常珍视这个奖项。」
该奖设立于 2010 年，表彰在电对细胞与组织作用领域作出重大贡献的科学家。（雷迪是退休工程师和能源企业高管，同时是该校中心与该奖项的捐助人。）来自该校的其他获奖者还包括卡尔·舍恩巴赫（Karl Schoenbach）、理查德·赫勒（Richard Heller）与斯蒂芬·比布（Stephen Beebe）。
该校工程学教授舍恩巴赫在 20 世纪 90 年代末创造了「生物电气」这一术语，当时他开始运用极短而强烈的电脉冲来影响细胞与组织。很快，一批志同道合的科学家聚集到他身边，一个研究中心由此诞生。
如今，雷迪中心的研究人员涉足癌细胞生物学与免疫学、肿瘤治疗学、神经刺激与电生理学、整合肺生物学、冷大气等离子体生物医学、可再生能源、环境修复及其他领域。
「我们就是专家，」拥有电气工程和生物学背景的韦尔尼尔说。「人们认为我们开创了这个领域，也有许多人来到这里访问、学习东西。」
雷迪中心主任对韦尔尼尔的工作给予赞许。
「我为汤姆感到无比高兴，」安德烈·帕霍莫夫（Andrei Pakhomov）说。「他的奖项实至名归。这也说明我们中心在生物电气领域持续保持世界领先地位。」
韦尔尼尔的研究集中于电场对细胞膜的影响。其独特之处在于双管齐下的方法。
「我把完全在计算机里进行的分子建模，与显微镜下纳秒时间尺度的观测结合起来，」他说。「所以我这种专长和对这个领域的独特贡献，就是用建模加上对极短电脉冲的观测。」
2000 年代中期，他首次尝试把建模引入脉冲电场研究，产生了至今仍是他最喜爱的实验室结果。
「我们证明，用几纳秒的脉冲就能把脂质从膜内侧移动到膜外侧。我们在模拟中看到的原子级细节，与实验台上观察到的现象相一致，并有助于解释它。这也是一项证据，表明那些纳秒之间发生的事情对细胞意义深远。」
他说，更重要的是，这种反应能够触发针对肿瘤细胞的免疫应答。
本着这一目标，韦尔尼尔正努力找出理想的脉冲发生器参数设置，有朝一日可供医生用于治疗癌症患者。但当你面对的是十亿分之一秒、多个脉冲以及一整套电压范围时，变量之多令人却步。
「电场强度这个旋钮该怎么调？脉冲时长这个旋钮该怎么调？如何决定施加多少次——一次，还是十次？速度又多快？」他说。
「我们还有相当长的路要走。这不是一个容易解决的问题。」