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幸运28:因为很酷,我选择了结构生物学

因为很酷,我选择了结构生物学

赵强在实验室工作。(中科院上海药物所供图)

  “为什么会选择生物?因为高考的时候觉得,数理化的体系已经很完整了,但生命科学还有那么多说不清楚的东西。”

  “为什么会选择结构生物学?那是因为觉得它很酷啊!完全不能想象,蛋白质结构可以看到……长出的晶体那么漂亮。”

  科学是理性的,可选择自己的科研道路却充满了感性,甚至艺术性,这就是1980年出生的年轻结构生物学家赵强。在美国斯克里普斯研究所做完博士后以后,他于2011年回国,在中科院上海药物研究所建立了自己的实验室。短短5年不到,他的实验室已经解开了多个重要的G蛋白偶联受体(GPCR)的结构。

  2014年,他获得第一届树兰医学青年奖;2015年,他当选中科院优秀导师,又获得科技部与盖茨基金会联合评选的“大挑战2015青年科学家”称号;今年,他又被提名中国青年科技奖。不过,他最在意的是如何让自己的研究慢慢形成体系。

  最大领悟:懂得何时选择放弃

  21世纪,生命科学风起云涌。1997年克隆羊多利的诞生,就是让赵强在1998年高考时选择了清华大学生物系的动力之一。

  他在清华的班主任是中科院院士饶子和。参观饶子和实验室时,通过X射线衍射仪,看到模建中的蛋白质晶体结构,赵强感觉实在太神奇了。原来晶体生长的过程那么美! 他就这么愉快地决定了今后的科研方向———结构生物学。

  通过X射线,观测蛋白质的精细结构,通过了解结构的特点,深入理解蛋白质如何在生命活动中进行工作,进而为探寻疾病根源、设计新药提供新路径,短短几十年发展历史中,已有十余个诺贝尔奖颁给了结构生物学领域。师从饶子和院士以及雷蒙德·斯蒂文斯教授两位结构生物学“大牛”,赵强感到十分幸运。

  “饶子和院士非常严格,我哪怕熬夜做实验,第二天他看到我想偷懒,没有按照实验室要求操作,他劈头盖脸就批评下来。”赵强说,当时觉得特委屈,可到了美国斯克里普斯研究所结构生物学大师雷蒙德·斯蒂文斯的实验室,他才感到这种严格训练多有必要。雷蒙德的风格是不管实验细节,只问结果。他只给学生一个很难的课题,学生只能义无反顾、破釜沉舟地去完成,如果穷尽所有想法也无法做出来,那就选择彻底放弃,重新换课题——这对一个博士生、博士后来说,是极其痛苦的,因为这意味着过去好几个月的努力全部白费。

  这种训练带给了赵强一个非常重要的领悟:在适当的时候,懂得选择放弃。“科学就是不断探索未知,有时坚持下去就能有大发现,有时无谓的坚持只是在浪费宝贵时间和资源。”他说,这种抉择很困难,但对培养课题方向选择的感觉非常重要。

  最大心愿:解出的蛋白质能成药

  像针脚一样,在细胞膜上跨越7次,这就是GPCR的独特结构。由于结晶困难,这一大类关系到人的七情六欲、色香味觉的蛋白质,其结构一直难以被解析。而雷蒙德幸运28则找到一种方法,让GPCR可以生长出晶体。由此,这类蛋白质的神秘面纱开始慢慢揭开。

  在雷蒙德的实验室,赵强和他的妻子吴蓓丽,对GPCR蛋白有了深入的理解,已经完成了艾滋病毒 (HIV)的重要共受体——趋化因子受体CXCR4的工作。面临回国时,这对年轻的科学家夫妇选择到中科院上海药物研究所建立自己的课题组。“因为这里有完整的新药研发链,可以尽快把我们的发现变成新药。”赵强说,这是他们最大的心愿,解开蛋白质的结构之谜,最能将其价值体现出来的,就是成为新药的靶点。

  2013年9月,《科学》杂志发表了赵强夫妇共同完成的趋化因子CCR5高清结构解析的工作。只要体内缺乏CCR5,就可能不被艾滋病毒感染——他们的研究解开了CCR5如何将艾滋病毒放进人体的谜团。就在拿到CCR5高清结构的当天,它就被送到别的课题组,作为靶点开始了药物筛选。等到论文发表时,他们已筛得一个“药物苗子”,其抑制HIV的活性比现在的常用药物强10-20倍。经过化学结构改造、药物毒理等测试,这一系列化合物已在进行临床前研究。虽然制成新药的周期漫长,但看到自己的研究在不断推进,赵强感觉心里很踏实。

  最大压力:从学生切换到导师

  成功解析嘌呤能受体P2Y12R、P2Y1R,以及趋化因子受体CCR5,短短5年,论文登上 《自然》、《科学》杂志,对于一个年轻的实验室来说的确不易。不过,赵强觉得这还刚刚是个起步,他更在意的是如何让自己的研究慢慢形成体系——现在解开的GPCR,还只是结构相对简单的A类,而B类、C类的结构更加复杂,它们在细胞膜外有个长长的尾巴,想要解开它们的结构,还需要新方法。

  这是极具挑战的题目,但在赵强看来,“药物所是做GPCR的天堂,这么多做药物研究的课题组,有大合作的氛围,又有不断更新的技术手段。”也正因为此,他的导师雷蒙德也在赵强回国之后来药物所,继续发展解析GPCR的工作。

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  面对科研竞争,对于一个把研究当艺术来看待的年轻科学家来说,是压力更是动力。而赵强感觉最大的压力是角色的切换:从学生变成导师。

  从2011年招收第一批学生,2015年他被评为中科院优秀导师。赵强整整花了一年多,来调整自己的心态:不能太顾忌学生的感受而不敢批评;对学生很多脑洞大开的想法,不能完全用经验去否定,学生的创新想法,也是推动导师前进的动力……

  今年,他的第一届学生即将毕业。他希望当他们毕业四五年后,能感悟到自己对他们的教育有更多作用。“我就是当了导师之后,才明白饶老师当年为啥要这么吼学生。”他说,或许这就是学术薪火相传的一种方式。

  记者手记

“青稞”不能把精力浪费在抱怨上

  1980年出生的赵强,看上去还有些稚气未脱,可言语之间的诙谐灵活、严谨稳重,俨然已有了不少成熟科学家的风采。

  能在结构生物学这样一个热门领域脱颖而出,除了兴趣、天分,对科学方向的领悟、判断和眼光,可能是所需要具备的更重要的素质。一流实验室的熏陶给年轻科学家带来的素养,会对他的科研生涯产生极其重要的影响。所以,过去多年,我国在培养人才时,非常强调要将优秀学生送到一流实验室去训练一段时间。

  面对赵强,记者感受到的是一种温和与从容。尽管他和大多数“青稞”(青年科研人员)一样,面对种种生存发展的压力,但他都付诸淡淡一笑,而更多思考的是如何做好一个研究组长、一个好的导师,如何将自己的研究做得成体系,做有挑战的科学问题。他说:“生存压力总是会有的,可不能总把精力浪费在抱怨压力上。”

  有如此豁达的心态,一方面归功于一流实验室的熏陶,另一方面也归功于药物所良好的科研氛围。从基础研究到药物临床前研发,中科院上海药物所用十几年时间,打造起新药创制的研发链。让基础研究与应用联通,成为产业发展的源头活水,让科学家感受到开拓未知之外的现实意义。在中国科研已蒸蒸日上的今天,或许我们更关注的应当是创新氛围的营造,让优秀人才争相前来实现自己的科研理想,也由此熏陶培育出自己的一流人才。

  (原载于《文汇报》 2016-08-25 06版)