著名生物學(xué)家施一公
“科學(xué)家應(yīng)該有擔(dān)當(dāng)”
來(lái)源：人民日?qǐng)?bào)海外版 2014-9-12 顧淑霞
施一公，1967年生，清華大學(xué)教授，中國(guó)科學(xué)院院士，美國(guó)科學(xué)院外籍院士，美國(guó)人文與科學(xué)院外籍院士。2008年全職回國(guó)前，為美國(guó)普林斯頓大學(xué)終身講席教授。曾獲瑞典皇家科學(xué)院愛(ài)明諾夫獎(jiǎng)等多個(gè)世界科學(xué)領(lǐng)域重要獎(jiǎng)項(xiàng)。
這是一場(chǎng)全球生命科學(xué)領(lǐng)域持續(xù)數(shù)十年最激烈的賽跑，中國(guó)科學(xué)家施一公以一次完美的撞線(xiàn)贏(yíng)得了勝利。
人類(lèi)曾經(jīng)花了很大氣力尋找老年癡呆癥的起因，終于找到γ-分泌酶這個(gè)“罪魁禍?zhǔn)住?，可一直以?lái)的結(jié)構(gòu)研究卻屢屢碰壁。在結(jié)構(gòu)決定功能的科學(xué)世界里，如果連這個(gè)蛋白長(zhǎng)什么樣都看不見(jiàn)，就很難解釋它的發(fā)病機(jī)理，更別提藥物研究了。因此，獲得γ-分泌酶復(fù)合物的三維結(jié)構(gòu)，成為全球生命科學(xué)領(lǐng)域最熱門(mén)的研究課題之一。
2014年6月29日，英國(guó)《自然》雜志以長(zhǎng)文形式在線(xiàn)發(fā)表了一個(gè)讓全世界頂尖生物學(xué)家都為之一震的“驚人發(fā)現(xiàn)”。7月3日，清華大學(xué)生命科學(xué)院院長(zhǎng)施一公就這一發(fā)現(xiàn)召開(kāi)了他“有生以來(lái)的第一次新聞發(fā)布會(huì)”，他略顯羞赧激動(dòng)地宣布：人類(lèi)首次看到了人源γ分泌酶復(fù)合物的真實(shí)形狀、組成和幾乎所有的二級(jí)結(jié)構(gòu)！他說(shuō)：“這是我科學(xué)生涯里迄今為止最耀眼的成果。”
把攻克世界級(jí)難題的夢(mèng)想帶回清華
阿爾茨海默癥，又稱(chēng)老年癡呆癥，是一種神經(jīng)退行性疾病。據(jù)統(tǒng)計(jì)，該癥已是發(fā)達(dá)國(guó)家花費(fèi)最高的疾病之一，我國(guó)目前約有500萬(wàn)該癥患者，占世界發(fā)病總數(shù)的1/4。而到2050年，估計(jì)全球每85人就有1人罹患該病。20世紀(jì)90年代末，科學(xué)家知道了人源γ分泌酶復(fù)合物是其致病蛋白，但幾十年來(lái)，卻從未有人看清它到底“長(zhǎng)成什么樣”。
早在2004年，還在普林斯頓大學(xué)任教的施一公就把目光鎖定了這個(gè)全球科學(xué)家都“心照不宣”的結(jié)構(gòu)生物學(xué)制高點(diǎn)，但研究工作卻始終停留在初級(jí)階段，“人源γ-分泌酶很難獲得，只能在果蠅、線(xiàn)蟲(chóng)等類(lèi)似物結(jié)構(gòu)中做，一點(diǎn)兒進(jìn)展都沒(méi)有，非常痛苦”。
2008年回國(guó)后，施一公迅速組建實(shí)驗(yàn)團(tuán)隊(duì)，也把攻克這個(gè)世界級(jí)難題的夢(mèng)想帶回了清華。 這是一個(gè)除導(dǎo)師施一公外，完全由年輕博士生組成的團(tuán)隊(duì)。27歲的年輕博士生馬丹和26歲的盧培龍是夫妻，此外，還有清華大學(xué)在讀博士生謝田、閆創(chuàng)業(yè)、孫林峰、楊光輝、趙燕雨和周瑞，以及遠(yuǎn)在倫敦求學(xué)的清華畢業(yè)生白曉晨。
要進(jìn)行結(jié)構(gòu)鑒定，最關(guān)鍵的一步是獲得純度高、化學(xué)性質(zhì)均一穩(wěn)定、有活性的人源γ-分泌酶。但它存在于人腦中，根本不可能從人體中取樣。如何把這個(gè)蛋白表達(dá)出來(lái)，是最難的突破點(diǎn)。于是，施一公把學(xué)生分為3個(gè)小組。他們泡在實(shí)驗(yàn)室里，從細(xì)菌、酵母、昆蟲(chóng)細(xì)胞等多個(gè)表達(dá)系統(tǒng)中尋求突破，并最終選擇了哺乳動(dòng)物表達(dá)系統(tǒng)。
經(jīng)過(guò)大量系統(tǒng)的嘗試，以及對(duì)表達(dá)和純化方法的不斷改造和優(yōu)化，歷經(jīng)數(shù)年，他們最終利用瞬時(shí)轉(zhuǎn)染技術(shù)在哺乳動(dòng)物細(xì)胞中成功過(guò)量表達(dá)并純化出純度好、性質(zhì)均一、有活性的γ-分泌酶。通過(guò)與英國(guó)MRC分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)室合作，對(duì)獲得的復(fù)合物樣品進(jìn)行了冷凍電鏡分析和數(shù)據(jù)收集，最終獲得了分辨率達(dá)到4.5埃的γ-分泌酶復(fù)合物三維結(jié)構(gòu)。
“好比國(guó)外科學(xué)家在100米外看一個(gè)饅頭，而我們?cè)?米外看一個(gè)饅頭。相比此前的外國(guó)科學(xué)家只能將該蛋白酶解析到12埃的分辨率，我們的成果讓世界科學(xué)界對(duì)阿爾茨海默癥的研究向前跨出關(guān)鍵性的一步。”施一公解釋說(shuō)。
在學(xué)生們眼中，施一公是一個(gè)永遠(yuǎn)給他們“打雞血”的老師：當(dāng)學(xué)生們一大早走進(jìn)實(shí)驗(yàn)室，施老師就等在那里，興致勃勃地準(zhǔn)備與學(xué)生討論課題。一個(gè)看起來(lái)簡(jiǎn)單的生化結(jié)果，會(huì)突然激發(fā)他無(wú)限的靈感?！懊看斡龅嚼щy的時(shí)候去找他，都會(huì)從他那里獲得無(wú)限的激情，什么灰心喪氣都沒(méi)有了。”學(xué)生們說(shuō)，“施老師不僅教給我們科研的方法，更讓我們學(xué)會(huì)了科研的態(tài)度，那就是堅(jiān)持、協(xié)作和擔(dān)當(dāng)。”
每天都有一種強(qiáng)烈的“不安全感”的他，總是向?qū)W生強(qiáng)調(diào)從事基礎(chǔ)研究應(yīng)有的擔(dān)當(dāng)?！盎A(chǔ)研究是一個(gè)國(guó)家騰飛的引擎，全世界都在為科學(xué)研究爭(zhēng)分奪秒?？茖W(xué)發(fā)展這么快，你在科學(xué)上的作為在哪里？你對(duì)國(guó)家的貢獻(xiàn)又在哪里？”
時(shí)刻保持拼搏的警醒和擔(dān)當(dāng)
2008年，施一公放棄美國(guó)優(yōu)厚的生活待遇和科研條件，全職回到母校清華大學(xué)工作。作為享譽(yù)世界的結(jié)構(gòu)生物學(xué)家，施一公的回國(guó)在學(xué)術(shù)界引起震動(dòng)，《紐約時(shí)報(bào)》這樣報(bào)道施一公的回歸：“施一公和其他頂尖科學(xué)家的回歸是一種信號(hào)，中國(guó)在拉近和發(fā)達(dá)國(guó)家科技鴻溝的時(shí)間上，比許多專(zhuān)家預(yù)期得要快。”
如今，施一公和他的同事們，以一個(gè)又一個(gè)的重大科研成果，讓這個(gè)預(yù)言變成了現(xiàn)實(shí)。
幾年來(lái)，施一公在細(xì)胞凋亡、重要膜蛋白的結(jié)構(gòu)與功能、具有重要生理功能的大分子機(jī)器組裝及調(diào)控等三個(gè)生命科學(xué)前沿領(lǐng)域，取得一系列世界矚目的重要原始創(chuàng)新成果，在《自然》、《科學(xué)》、《細(xì)胞》三大國(guó)際頂級(jí)的期刊上發(fā)表了15篇學(xué)術(shù)論文。其研究成果于2012年被美國(guó)《科學(xué)》“年度十大進(jìn)展”重點(diǎn)引用并入選“2012年中國(guó)科學(xué)十大進(jìn)展”。清華大學(xué)的生命科學(xué)學(xué)科從只有40多個(gè)獨(dú)立實(shí)驗(yàn)室增加到了120多個(gè)；被他引進(jìn)到清華全職工作的世界范圍的優(yōu)秀人才多達(dá)70余名。
施一公說(shuō)，今天所有的成就，是他自己在回國(guó)前都“始料未及”的?！爱?dāng)時(shí)也有過(guò)很多擔(dān)心，擔(dān)心學(xué)生質(zhì)量，擔(dān)心科研設(shè)備。但現(xiàn)在，我可以毫不猶豫地說(shuō)，實(shí)驗(yàn)室的總體水平、做科研的深度、系統(tǒng)性等，已經(jīng)全面超過(guò)我在普林斯頓最鼎盛時(shí)期的水平。”現(xiàn)在，他的心情“前所未有的舒暢”?！爸袊?guó)正處在一個(gè)民族復(fù)興的偉大時(shí)刻，科學(xué)家理應(yīng)去私心、敢擔(dān)當(dāng)、有作為，把個(gè)人奮斗與國(guó)家發(fā)展緊密聯(lián)系起來(lái)。我希望能在自己年富力強(qiáng)的時(shí)候?yàn)樽鎳?guó)健康工作至少30年?！笔┮还缡钦f(shuō)。
如今的他，盡管已經(jīng)站在了全世界結(jié)構(gòu)生物學(xué)研究的制高點(diǎn)上，卻仍然時(shí)刻保持著拼搏的警醒和擔(dān)當(dāng)?；氐角迦A的這幾年，施一公的工作狀態(tài)可以用“瘋狂”兩個(gè)字來(lái)形容，每天睡眠基本不超過(guò)6小時(shí)?！叭绻贿@樣，對(duì)不起回國(guó)后注視我的眼睛。”他說(shuō)。
“我們的目標(biāo)是得到更高分辨率γ分泌酶復(fù)合物的結(jié)構(gòu)，這樣就可以根據(jù)結(jié)構(gòu)來(lái)設(shè)計(jì)藥物分子，這是一種愿景吧?！?/p>
“不能只把眼光盯在現(xiàn)在的成功上。別忘了，中國(guó)的整體創(chuàng)新力還只排在世界20多名。要是在所有的科研領(lǐng)域都能取的令人驚嘆的成就，那我們的國(guó)家就真的不得了了。”施一公說(shuō)。
