- 相關(guān)推薦
顏寧研究團隊成功背后的故事
導(dǎo)語：2014年1月17日，顏寧和她的每一個團隊成員都沒想到，成功的歡欣來得如此之快。下面是yuwenmi小編為大家整理的故事，歡迎閱讀與借鑒，謝謝!
葡萄糖，地球生物最重要的能量來源。它，究竟如何進入細胞?100多年來，多少科學(xué)家為之著迷。
6月5日，英國《自然》雜志揭開了這個源自生命內(nèi)部的奧秘：由37歲的中國科學(xué)家、清華大學(xué)醫(yī)學(xué)院教授顏寧率領(lǐng)的80后、90后年輕團隊首次成功解析了人源葡萄糖轉(zhuǎn)運蛋白GLUT1的晶體結(jié)構(gòu)和工作機理。
“要針對人類疾病開發(fā)藥物，獲得人源轉(zhuǎn)運蛋白至關(guān)重要，因此，這是一項偉大的成就。”2012年諾貝爾化學(xué)獎得主布萊恩·克比爾卡為之驚嘆。
“學(xué)術(shù)界對于GLUT1的結(jié)構(gòu)研究已有半個世紀之久，而顏寧在世界上第一個獲得了GLUT1的晶體結(jié)構(gòu)!從某種程度上說，她戰(zhàn)勝了過去50年從事其結(jié)構(gòu)研究的所有科學(xué)家。”美國科學(xué)院院士、加州大學(xué)洛杉磯分校教授羅納德·魁百克說。
這一次，中國科學(xué)家的確打敗了數(shù)十年來全世界為之苦苦鏖戰(zhàn)的頂尖科學(xué)家。而在這場歷經(jīng)百年的科研比拼中，創(chuàng)造奇跡的，是一支主干力量完全“本土化”的年輕團隊——70后的導(dǎo)師顏寧，80后的博士后鄧東，90后的博士二年級學(xué)生徐超、吳建平，以及四年級本科生孫鵬程。
做科研，就要有股“死磕”精神
2014年1月17日，顏寧和她的每一個團隊成員都沒想到，成功的歡欣來得如此之快。
傍晚5點多，顏寧坐在辦公室里，緊張地等待著實驗數(shù)據(jù)的收集結(jié)果。5個多小時過去了，她給學(xué)生鄧東打了一個電話。“還在處理數(shù)據(jù)。”鄧東回答，他也從計算室里走了出來，緊張的心情讓他覺得，即使一分鐘的等待，也仿佛過去了半個世紀。
5分鐘后，大約晚上10點半。“哇!”當(dāng)打開電腦軟件查看數(shù)據(jù)結(jié)果時，在場的所有同學(xué)不由得大聲歡呼。鄧東已然抑制不住自己的情緒，激動地跑到導(dǎo)師顏寧的辦公室。此時的顏寧，平靜地看著鄧東，一句話也沒說。數(shù)據(jù)結(jié)果一錘定音，這項成果的歷史意義，此時無法用言語表達。
在經(jīng)歷兩年多的集中研究、近半年的全力攻關(guān)后，顏寧研究團隊終于攻占了又一個生命科學(xué)研究高地——成功解析了人源葡萄糖轉(zhuǎn)運蛋白GLUT1的晶體結(jié)構(gòu)和工作機理，在人類理解和治療癌癥與糖尿病的征程中邁出了關(guān)鍵的一步。
這是過去幾十年間，美國、日本、德國、英國等國的諸多世界頂尖實驗室都曾經(jīng)或正在為此全力攻關(guān)，但始終未能成功解決的難題。
“葡萄糖是生物已知最重要、最基本的能量來源，它代謝的第一步就是進入細胞。但親水的葡萄糖溶于水、疏水的細胞膜就像一層油，葡萄糖自身無法穿過細胞膜進入到細胞內(nèi)發(fā)揮作用。鑲嵌于細胞膜上的轉(zhuǎn)運蛋白，如同在細胞膜上開了一扇一扇的門，將葡萄糖從細胞外轉(zhuǎn)運到細胞內(nèi)。而GLUT1就是大腦、神經(jīng)系統(tǒng)、肌肉等組織器官中最重要的葡萄糖轉(zhuǎn)運蛋白。”正是重要膜轉(zhuǎn)運蛋白的功能機理的重要意義，讓2007年剛回清華大學(xué)執(zhí)教的顏寧“痛下決心”，“死磕”這個世界科學(xué)家?guī)资陙碜非蟮闹粮吣繕恕?/p>
研究轉(zhuǎn)運蛋白的機理，最重要的一點就是讓它乖乖結(jié)晶后給其拍照，再將不同構(gòu)象的分子照片連續(xù)起來，組成分子電影。但轉(zhuǎn)運蛋白高度動態(tài)的內(nèi)在性質(zhì)卻讓以往眾多科學(xué)家飽嘗失敗的滋味。
顏寧決定反向思維。她發(fā)現(xiàn)，要想讓GLUT1結(jié)晶，第一是讓它的動態(tài)慢一點、再慢一點、老態(tài)龍鐘一點，這樣就可以截獲其中一個狀態(tài)了;第二是在低溫下讓分子運動降低后再結(jié)晶。
歷經(jīng)幾百次的實驗，2014年1月12日，他們終于在一種結(jié)晶條件下生長出了幾顆非常小的'晶體，實驗室開始24小時不間斷實驗，向最后的勝利發(fā)起沖擊;1月15日，累極了的鄧東發(fā)現(xiàn)了一顆非常滿意的晶體;1月17日，在上海同步輻射中心的數(shù)據(jù)收集證明，不僅僅是那1顆滿意的晶體，他們后來準備的很多晶體都收集到完整的數(shù)據(jù)，經(jīng)過快速的數(shù)據(jù)處理：他們成功了!
在收集數(shù)據(jù)之后，顏寧實驗團隊進行結(jié)構(gòu)解析，并將這一成果投向了《自然》雜志。5月18日，該成果在《自然》雜志在線發(fā)表后，立即引起世界科學(xué)界的關(guān)注，充分肯定這是一項“具有里程碑意義”的重大科學(xué)成就。
面對世界科學(xué)家無從下手的實驗，顏寧研究團隊用“死磕”精神和嚴密邏輯收獲了科學(xué)研究上的完美勝利。
追尋科學(xué)夢，一支年輕的“本土”團隊
“今天，與一堆學(xué)生約好唱卡拉OK，我忙完手頭事情趕過去的時候，卻沒人;打電話，都說喝醉了，撤了。我笑罵幾句，竟然敢放我鴿子，但完全理解。我知道，鄧東太不容易，背負了各種壓力，太多期望，我以他為傲!”5月20日，顏寧的一篇日志，記錄下了實驗成功后團隊成員難得的一次放松。
平均每天12個小時的高強度實驗，恒溫4度的“冰箱”實驗室，實驗團隊幾百個日日夜夜執(zhí)著地進行著他們好奇而又熱愛的科學(xué)戰(zhàn)役——如果不是親眼所見，你很難想象，這個創(chuàng)造世界科研領(lǐng)域奇跡的研究團隊平均年齡只有20多歲;更難以想象的是，在這個被浮躁裹挾著的社會里，這群年輕人卻如此心無旁騖地醉心科研。
究竟是什么力量，在短短幾年內(nèi)就讓中國科學(xué)家自己的實驗室里生長出了世界級的研究成果，更鍛造出一支精干的科研“奇兵”?
年輕的團隊充滿著無限的活力，年齡的相近使他們之間亦師亦友。在這樣的團隊里，對學(xué)生而言，收獲的不只是科研成果，更是珍貴的系統(tǒng)的科研訓(xùn)練和成長經(jīng)歷。
“有什么開心的事、不高興的事，我們都和顏老師溝通。”鄧東說，而他自己也被幾位“小弟”稱為“東哥”。
“從細胞培養(yǎng)到提純蛋白再到培養(yǎng)晶體，與東哥一起篩選‘突變體’。感受最深的是系統(tǒng)的科研工作。”吳建平說。
“在本科二年級時就能參與到這項科研，并能真正參與其中的一些工作，我最大的收獲是一種信心和感覺。”孫鵬程說。
在科研的過程中培養(yǎng)學(xué)生，是顏寧實驗室的特點。“我會先拿一些我認為相對簡單的實驗讓學(xué)生練手來培養(yǎng)他，他到一定水平才能做這種相對難一點的實驗，進行攻關(guān)。”
鄧東在師從顏寧讀博士之前先是在公司工作，然后在實驗室里做技術(shù)員。也許正是這些經(jīng)歷，使他與同年級的同學(xué)相比多了一份成熟與從容，更有一份經(jīng)過思考之后的堅定。師從顏寧讀博之后，鄧東快速成長，在《科學(xué)》雜志發(fā)表的針對TAL effector特異識別DNA分子機制的研究成果，被2012年《科學(xué)》評選的年度十大進展重點引用，并入選2012年度中國科學(xué)十大進展。
“我剛回清華不久，我的同事劉國松教授曾經(jīng)跟我說過做科學(xué)家的三個境界，他的'評論對我影響頗深。”顏寧始終認為，探求真理的頑強意志是這個年輕團隊能夠沉靜下來，并最終獲得成功的最大秘訣，“第一重是職業(yè)，第二重是興趣，第三重是永生。也許學(xué)術(shù)論文只有極少數(shù)人能夠理解，但重大科學(xué)發(fā)現(xiàn)給社會、人類帶來的改變卻是不可磨滅的。”
這種對科學(xué)夢想的堅定追求，不只是團隊領(lǐng)頭羊顏寧的信條，更是整個研究團隊的氣質(zhì)。
“我們做人源蛋白的時候，最開始是十分艱難的，也很掙扎。在昆蟲、酵母、大腸桿菌等表達體系中我們都做了很多嘗試，都拿不到很好的蛋白。我想很多科學(xué)家都是因為這樣，拿不到好的蛋白或找不到結(jié)晶的去垢劑就直接放棄了。一直以來沒有文獻報道過能夠很好純化的GLUT膜蛋白，我們其實前面沒有路。但是我們堅持下來了，我們堅持走出了一條自己的路。”看到身邊的同學(xué)不斷發(fā)論文、出成果，鄧東也曾有過焦躁。但他更深知科研無坦途，也從不懼怕失敗，“探索科學(xué)未知的奇妙之處就在于，當(dāng)你眼前是一團迷霧的時候，你永遠不知道下一腳是墮入深淵還是看到光明。但人要有夢想，有追求。這就是我們的中國夢吧。”鄧東淡淡地說。
他和同伴們唯一緊張的是，別人先把成果做了出來。
“大約有兩年多的時間，每周四、周五的凌晨一點，我都會自動醒來。”那是《自然》《科學(xué)》雜志上線的時間，“再困，我也會爬起來坐到電腦前，看有沒有人發(fā)表類似的成果，沒有就松一口氣，還有時間，加把勁。”鄧東笑言“科學(xué)研究沒有第二，只有第一。”
好奇、熱愛、堅持、鍥而不舍和時不我待的緊迫感，正是團隊的這種科學(xué)精神，讓他們一步一步揭開了葡萄糖轉(zhuǎn)運蛋白GLUT1的神秘面紗，邁上了科學(xué)殿堂的一座高峰。
好的科研土壤，讓科學(xué)研究自由生長
除了年輕，這支締造奇跡的科研團隊還有著另外一個顯著特點：除了導(dǎo)師顏寧，其余的都是土生土長、沒有出國留學(xué)經(jīng)歷的學(xué)生。
“嘆為觀止。”著名生物學(xué)家、清華大學(xué)醫(yī)學(xué)院常務(wù)副院長魯白用這四個字總結(jié)這項研究成果的科學(xué)意義。他同時強調(diào)，在今天的社會背景下，顏寧團隊的成功更大的鏡鑒還在于，如何將成功的經(jīng)驗推廣開來，“為什么這里，中國科學(xué)家的實驗室里能產(chǎn)生如此級別的偉大發(fā)現(xiàn)?如果能研究透，一定能助益整個中國科學(xué)的騰飛。”
“從事科學(xué)研究，最幸福的就是自由感。”顏寧對如今國內(nèi)的科研環(huán)境大加肯定，“隨著經(jīng)濟社會的迅速發(fā)展，國家越來越重視基礎(chǔ)科學(xué)研究，連續(xù)多年對基礎(chǔ)科學(xué)領(lǐng)域的投入都是大幅度增長。相反美國基礎(chǔ)科研經(jīng)費卻在不斷縮減，這對我們是一個很大的鼓舞。如今，中國的生命科學(xué)研究真的'是日新月異，這是我回國前根本沒有想到的。”
“不同于以往用論文量、課題數(shù)衡量科學(xué)家的評價機制，我們進行了一系列的體制機制改革，對于人才評估最看重的是能否將目光集中在全球前沿的重大科學(xué)問題上并取得成果。”魯白如此總結(jié)這片給予顏寧團隊充分養(yǎng)料的科學(xué)土壤，“我們強調(diào)原始創(chuàng)新，鼓勵學(xué)科交叉、協(xié)同合作，注重建設(shè)研究支撐平臺，還鼓勵學(xué)術(shù)批評精神，營造積極向上的科研氛圍。”
而更深遠的意義在于，攀上這座高峰，不僅對于科學(xué)研究本身有重大意義，從未來看，也將惠澤人類。
“這項成果對于理解主要協(xié)同轉(zhuǎn)運蛋白超家族中糖轉(zhuǎn)運蛋白的轉(zhuǎn)運過程提供了重要的分子基礎(chǔ)，揭示了維持生命的基本物質(zhì)進入細胞跨膜轉(zhuǎn)運的過程，對于人類進一步認識生命過程具有重要的指導(dǎo)意義。此外，從應(yīng)用前景來看，由于幼兒癲癇、大腦發(fā)育遲緩等一系列遺傳疾病與GLUT1的突變相關(guān)，依據(jù)GLUT1結(jié)構(gòu)信息，可以對GLUT1進行人工干預(yù)，作為相關(guān)疾病診斷或者藥物開發(fā)的潛在靶點。”魯白說。
現(xiàn)在，顏寧教授團隊繼續(xù)為此努力著。“我們不僅要看到GLUT1的結(jié)構(gòu)，還要看到它是如何工作的。”依舊是爭分奪秒的速度，他們向著更高的目標進軍。
而對于顏寧自己，還有一個深藏在心中的更大夢想：“希望有一天，能看到從我實驗室里走出的學(xué)生成為各個大學(xué)的教授，作出更大的科研成就。桃李滿天下是另外一種成就，足以令我自豪。作為一個導(dǎo)師，還有什么比看著學(xué)生創(chuàng)造奇跡更令人欣慰的呢?”