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哈爾濱工業(yè)大學(xué)四破世界級科學(xué)難題的背后

時間:2019-09-23 10:08:00 來源:中國青年報

高考早知道

TCR-CD3復(fù)合物的整體結(jié)構(gòu)圖。哈爾濱工業(yè)大學(xué)供圖

  在中學(xué)生物課本里,有一個我們熟悉的知識點:T細(xì)胞,是脊椎動物適應(yīng)性免疫系統(tǒng)的關(guān)鍵細(xì)胞。

  很少會有人去進(jìn)一步探究:T細(xì)胞的“眼睛”是什么?在生命科學(xué)領(lǐng)域,T細(xì)胞受體(TCR)就是這樣一個角色。為了揭開它的神秘面紗,國內(nèi)外的眾多科學(xué)家探索了幾十年。

  前不久,哈爾濱工業(yè)大學(xué)(分?jǐn)?shù)線,專業(yè)設(shè)置)(以下簡稱哈工大)生命學(xué)院教授黃志偉團(tuán)隊在《自然》雜志上發(fā)表《人T細(xì)胞受體-共受體復(fù)合物組裝的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)》研究文章。這是人類世界上首次揭示人T細(xì)胞受體復(fù)合物的結(jié)構(gòu),也是中國科學(xué)家在免疫基礎(chǔ)科學(xué)領(lǐng)域取得的重大原創(chuàng)性發(fā)現(xiàn)。

  2012年,哈佛大學(xué)博士后黃志偉放棄了美國的工作邀請,來到哈工大。在這里,他先后破解了4個生命科學(xué)領(lǐng)域的世界級科學(xué)難題,還從零開始推動哈工大結(jié)構(gòu)分子生物研究方向的學(xué)術(shù)建設(shè),成為該校最年輕的學(xué)院院長。

  發(fā)現(xiàn)人體“警察”的眼睛

  “過去20年中,國際上對T細(xì)胞受體進(jìn)行了廣泛研究,但對于T細(xì)胞受體與共受體復(fù)合物組裝及信號轉(zhuǎn)導(dǎo)結(jié)構(gòu),仍是未知狀態(tài)?!秉S志偉說,該項研究正回答了這一基礎(chǔ)科學(xué)問題,揭示了T細(xì)胞受體和共受體識別、組裝成功能復(fù)合物的分子機制,為開發(fā)基于T細(xì)胞受體的免疫療法,治療癌癥、自身免疫性疾病、免疫缺陷疾病等提供了重要科學(xué)基礎(chǔ)。

  黃志偉介紹,T細(xì)胞相當(dāng)于人體中的“警察”,它利用自身敏銳的判斷力搜索并抓住“壞人”,而T細(xì)胞受體可以識別抗原,相當(dāng)于“警察”的眼睛,分辨哪些是“壞人”,哪些是“朋友”。

  “找出‘壞人’后,激活T細(xì)胞免疫反應(yīng),傳到細(xì)胞內(nèi)和細(xì)胞核里面,把‘壞人’清除掉。”黃志偉說。

  對此,文章審稿人的評價是:“該研究工作代表了細(xì)胞適應(yīng)性免疫的分子機理研究的一個重要里程碑。通過闡明第一個在膜上組裝的T細(xì)胞受體和其CD3共受體的結(jié)構(gòu),極大地增加了我們對T細(xì)胞識別抗原反應(yīng)的激活機制的理解?!?/span>

  “T細(xì)胞受體復(fù)合物結(jié)構(gòu)之謎一直是世界頂級科學(xué)家們夢想解決的細(xì)胞適應(yīng)性免疫學(xué)的重要科學(xué)問題,哈工大黃志偉團(tuán)隊對該復(fù)合物結(jié)構(gòu)的解析是理解細(xì)胞適應(yīng)性免疫機制的重要里程碑。”中國科學(xué)院院士施一公也對該項研究給予高度評價。

  越努力越幸運

  在這些成績的背后,離不開黃志偉“非主流”的人生選擇。2012年,黃志偉從哈佛大學(xué)來到了哈爾濱工業(yè)大學(xué)。

  當(dāng)時黃志偉有不少工作選擇,最后之所以選擇哈工大,源自他在讀研時看到的中科院神經(jīng)科學(xué)研究所所長蒲慕明的一篇文章。

  “當(dāng)時蒲慕明在這篇文章中寫道,年輕人在未來回國,未必要回北上廣這樣的地方,可以去偏遠(yuǎn)一些的地方,在那里建立自己的實驗室做出成果,對于個人或者對社會的意義會更大。這讓我很受觸動,所以來到哈工大,我認(rèn)為學(xué)校有能力支持我做研究。事實證明,我的選擇是對的?!秉S志偉說。

  從本科階段的化學(xué)工程與工藝專業(yè)、轉(zhuǎn)到研究生階段的生命科學(xué)的結(jié)構(gòu)與功能研究,再到博士后階段的免疫與感染疾病方向,黃志偉的研究領(lǐng)域跨度很大。這其中面臨著許多未知的挑戰(zhàn),但他卻樂于面對這種挑戰(zhàn),并甘之如飴。

  “無論面對何種挑戰(zhàn),我始終抱有一個初學(xué)者的心態(tài),大膽嘗試生命領(lǐng)域相關(guān)前沿問題,去開拓自己的視野,探索生命的奧秘?!秉S志偉說。

  近年來,黃志偉在生命科學(xué)相關(guān)研究領(lǐng)域的最前沿屢次發(fā)出了自己的聲音。他的團(tuán)隊從2014年到2017年就已先后破解了3個世界級科學(xué)難題。

  2014年1月,他們揭示了世界頂級結(jié)構(gòu)生物學(xué)家們一直夢寐以求的艾滋病病毒毒力因子(Vif)的結(jié)構(gòu),研究論文被《自然》雜志在線發(fā)表;2016年4月,他們揭示出Cpf1的工作機理,使Cpf1為特異和高效的全新基因編輯系統(tǒng)提供了結(jié)構(gòu)基礎(chǔ),研究論文同樣被《自然》在線發(fā)表;2017年4月,課題組在《自然》在線發(fā)表了題目為《Anti-CRISPR 蛋白抑制CRISPR-SpyCas9 活性的分子機制》的研究論文。

  說起這些成果背后的研究過程,黃志偉表示,這很難用一個具體的時長去衡量,更多的是幾十年的專業(yè)積累?!翱茖W(xué)研究有時如同走進(jìn)了一個迷宮,怎么選擇路線很關(guān)鍵,這需要科學(xué)的判斷和邏輯的思考。而科學(xué)的判斷則是基于數(shù)十年的科研經(jīng)歷和積累的知識?!?/span>

  “越努力越幸運”, 哈工大生命學(xué)院博士生董德牢記著導(dǎo)師黃志偉對他說的這句話。董德是這次發(fā)表論文的并列第一作者,在此之前,他已兩次和導(dǎo)師一起在《自然》雜志在線發(fā)表論文。

  在實驗最緊張的時候,董德平均每天在實驗室工作16個小時,每天凌晨三四點回寢室睡覺是再平常不過的事情,甚至有一次做實驗連續(xù)工作了兩個白天一個晚上。他說:“早就聽說團(tuán)隊很忙,但直到進(jìn)入了團(tuán)隊才真正體會到什么叫忙碌!”

  但他覺得這不算什么,因為他的導(dǎo)師黃志偉比他還忙。董德說,導(dǎo)師黃志偉幾乎沒有周末和假期的概念,經(jīng)常在實驗室熬通宵,甚至過年都不休息,初一還在辦公室寫論文。

  長期以來,基礎(chǔ)科學(xué)研究一直被稱作是科研工作者的“冷板凳”,然而,黃志偉卻在其中找到了自己的獲得感。

  “之所以堅持做基礎(chǔ)研究,最大的原因就是興趣。一個重要科學(xué)問題解決了,我會覺得很高興。在基礎(chǔ)科學(xué)研究中,會遇到很多困難,通過努力不斷解決這些困難,自己也能樂在其中。更重要的是,做科學(xué)研究可以讓我沒有束縛地思考各種科學(xué)問題?!秉S志偉說。

  期待中國學(xué)術(shù)界早日“遍地開花”

  作為哈工大引進(jìn)的高水平海外人才,黃志偉在東北闖出了一番新天地。

  哈爾濱工業(yè)大學(xué)生命科學(xué)與技術(shù)學(xué)院成立于2011年,其前身為1995年成立的生命科學(xué)與工程系。

  黃志偉來到哈工大后,從零開始建設(shè)結(jié)構(gòu)分子生物學(xué)與天然免疫信號轉(zhuǎn)導(dǎo)研究室。

  2016年,哈工大校長周玉找到黃志偉,讓他做院長。黃志偉對周玉說:“如果讓我做院長,我希望學(xué)院能有一些創(chuàng)新的模式,和跟國際一流大學(xué)接軌的運作機制,吸引一批優(yōu)秀人才加入?!?/span>

  學(xué)校特別認(rèn)同黃志偉的觀點。2016年,在黃志偉的主導(dǎo)下,哈工大成立了生命科學(xué)中心,作為哈工大首個“學(xué)術(shù)特區(qū)”和生命學(xué)院的高端人才和科研成果的“蓄水池”,生命科學(xué)中心在學(xué)校授權(quán)范圍內(nèi),具有相對獨立的學(xué)術(shù)、人事自主權(quán)以及人才培養(yǎng)體系,并試點進(jìn)行基礎(chǔ)科學(xué)研究、人才培養(yǎng)一體的體制機制綜合改革與創(chuàng)新。

  “學(xué)校的生物學(xué)與生物化學(xué)學(xué)科在US News中的排名,這3年每年前進(jìn)50個名次?,F(xiàn)在生物學(xué)和生物化學(xué)在世界上的排名是154位,位列中國學(xué)校第六名。”黃志偉自豪地說。

  “人才蓄水池”離不開人,黃志偉對于90后、95后的未來人才也十分看重。

  黃志偉所帶的團(tuán)隊以碩士生、博士生為主,大概20人左右。在這個團(tuán)隊里,黃志偉親自給學(xué)生安排課題、設(shè)計實驗,指導(dǎo)學(xué)生做實驗,并隨時翻閱學(xué)生的實驗室筆記本,每天和學(xué)生討論問題。遇到一些關(guān)鍵的實驗,他就親自操刀。他經(jīng)常在晚上就把第二天工作想法整理好,課題進(jìn)展到什么程度了,要做哪個實驗了,哪個學(xué)生要干什么……他都會及時安排好。

  作為一名海歸,黃志偉欣慰地看到越來越多的年輕人決定回國發(fā)展自己的事業(yè)?!艾F(xiàn)在,我們國家有人、有資源、有條件,我們完全可以做出和世界其他地方一樣優(yōu)秀的科學(xué)成果?!?/span>

  黃志偉也期待著,中國的學(xué)術(shù)界可以“遍地開花”?!霸诿绹瑹o論是發(fā)達(dá)的東西海岸地區(qū)還是相對邊遠(yuǎn)的中西部都有世界著名的科學(xué)家。目前,中國百分之八九十的科研成果都在東部和一線城市,很少有突出的基礎(chǔ)科學(xué)研究成果出現(xiàn)在東北、西北等邊遠(yuǎn)地區(qū)。我希望,有一天中國的科學(xué)研究可以‘遍地開花’,到那時中國的科學(xué)研究才真的上了一個臺階”。

  中國青年報·中國青年網(wǎng)記者 葉雨婷 來源:中國青年報

  2019年09月23日 08 版