勇与“魔鬼病毒”打交道的人

2014-07-10 18:14牛新志
海峡科技与产业 2014年3期
关键词:生物物理禽流感生物学

牛新志

这些年来,SARS、禽流感、手足口病等疾病流行,不时引起世界性的恐慌。但在中国,却有这样一个特殊的实验室,一个非凡的团队,日夜和SARS病毒、HIV病毒、禽流感病毒、手足口病病毒、结核杆菌等“魔鬼病毒”打交道。在他们眼里,这些病毒分子有着特殊的吸引力。

这个实验室成绩斐然:2003年非典暴发期间,实验室率先解出了第一个SARS病毒的蛋白质结构;随后,禽流感的病毒蛋白质结构也是由这个实验室最先解出来;后来手足口病毒爆发,他们又解出了手足口病毒EV71的全病毒结构和转录复制酶结构。

这个实验室,就是清华大学结构生物学实验室,实验室的创建者,是中国科学院院士饶子和先生。

创建世界一流的实验室

1995年年底,在海外留学12年的饶子和先生,经过深思熟虑,起草了《发展我国结构生物学的建议》一文,由驻英使馆转送给国内有关部门。他的建议和他想回国发展的消息被披露后,中国医学科学院、中国科学院、清华大学等都对他回国表示欢迎。当时他提出要建立一个投资50万美元的实验室,清华大学校方首先同意,并在短短几个月里就予以落实。这使饶子和先生受到很大震动,对于学校的重视与信任,他怀着一种感恩的心情选择来到清华,并于1996年9月开始了在清华生物系创建结构生物学实验室的工作。为了全身心地致力于科学研究,他请求学校在5年之内不分配其行政事务工作。

凭借在国内外十几年的学习和实践经验的积累,饶子和先生练就了对科学前沿发展的洞察能力和高瞻远瞩的战略眼光,形成了独具特色的研究模式。他特别注重平台与团队的建设,使结构分析与生物学的功能研究形成有机的联系。他从无到有地建立起清华大学结构生物学学科,组建并主持了一个包括计算生物学、基因组分析、基因克隆、蛋白质表达、分离、纯化、结晶及X射线衍射与结构分析在内的多学科交叉的、与国际接轨的现代化结构生物学实验室。这个实验室拥有达到世界先进水平的科研仪器,具备从事后基因组、结构基因组学及创新药物研究的硬件条件,并培养了一支高水平的研究队伍,这里已经成为中国大陆蛋白质科学研究基地之一。

16年来,饶子和和他的实验室一共承担了国家“973”计划、“863”计划、自然科学基金重大、重点及国际合作项目40余项。实验室迄今已克隆表达重要蛋白质近千个,解析重要蛋白质及其复合物205个,累计发表学术论文270余篇,包括《自然》(Nature)、《细胞》(Cell)系列论文以及《美国科学院院刊》(Proc.Natl.Acad.Sci.USA)20余篇,论文被引用次数超过6000次。申请或获得专利共计121项。主办国际、国内重要学术会议15次,在国际会议上做主题报告或邀请报告104次。

16年来,结构生物学实验室获得了许多奖励和荣誉:1999年度“求是杰出青年学者奖”,2000年教育部“长江学者特聘教授”,2002年清华大学“良师益友”奖,2002年清华大学“优秀班主任”一等奖,2003年度“何梁何利基金科学与技术进步奖”,2005年“中国高等学校十大科技进展”,2006年度“陈嘉庚科学奖”、2006年度第三世界科学院最高奖“第里雅斯特科学奖”(Tricste Science Prize),2008年度首届“谈家桢生命科学成就奖”,2009年度世界高科技论坛“杰出学术领袖奖”,2009年“中国高等学校十大科技进展”等。2009年,饶子和院士以南开大学校长身份入选搜狐网评出的“中国教育60年60人”。2009年和2010年分别被香港浸会大学和英国格拉斯哥大学等著名大学授予荣誉科学博士学位。2011年5月当选为牛津大学Hertford学院的会士(Senior Fellow)。2013年5月受聘为墨尔本大学荣誉教授。

饶子和研究团队非常重视人才培养,15年来,共培养博士后16人,博士58人,硕士22人,指导学士学位论文185篇,接受访问及合作学者326名。其中,孙飞博士获全国优秀博士论文奖,杨海涛博士获提名奖。早期毕业的学生迄今多已成为活跃在国内外生命科学领域的科研骨干和领军人物。

在一般人看来,清华大学结构生物学实验室不过是一个充满药水味儿和一架一架瓶瓶罐罐,一排排电脑终端的所在,但诺贝尔奖获得者罗伯特·哈伯教授到这里参观时说,连他都想来这个实验室做访问学者。

创造世界领先的科研成果

饶子和院士是一位精力旺盛的科学家,他那高亢的言语、麻利的动作、深邃的眼神,能够很自然地把周围人带动起来,一起朝着既定的目标前进。

由于他的出色工作和科研成果,2003年,饶子和先生当选中国科学院院士,出任中国科学院生物物理研究所所长。2006年,饶子和先生任南开大学校长,同年12月被聘为天津国际生物医药联合研究院首任院长。同时他还任生物大分子国家重点实验室主任、中国生物物理学会理事长、国家“973”专家顾问组成员、国家重大科学研究计划“蛋白质计划”召集人、国家“重大新药创制”科技重大专项专家组成员。

在中科院生物所,他带领所领导班子和科研骨干,面向国家的战略需求、面向世界科技前沿,提出了以蛋白质科学研究为中心的“大科学”发展思路。他把蛋白质科学当作基础研究和生物产业的重要源泉,把自己想要构建的蛋白质科学研究平台概括为:瞄准21世纪与蛋白质科学相关的基础性、前瞻性、战略性重大理论问题;面向国家经济建设、人类健康和社会可持续发展相关的重大需求,支撑国家重大研究计划和项目的实施;实现蛋白质科学研究核心和关键领域的突破。

由于工作的几次变动,清华结构生物学实验室自然地扩大成为清华-中科院生物物理所-南开联合研究组,也因此加强了科学院与高校的互补优势,整合了各种积极因素,实现了“共赢、多赢”的局面。在此期间,研究组不断取得一些重大研究成果。

解出第一个SARS病毒蛋白结构

2003年SARS病毒的爆发令人感到恐惧,而就在病毒爆发后仅仅两个月的时间,饶子和带着他的实验小组夜以继日地工作,奇迹般地解出了第一个SARS蛋白质结构——主蛋白酶,这在国际上引起了极大的轰动。到目前为止,饶子和的实验室对于SARS病毒结构的研究仍处于全世界前列。饶子和先生说,也许由于他们的步伐太快了一点,使得不少实验室先后放弃了对这个项目的研究,他们的团队甚至感到了“孤独”。

揭开禽流感病毒“心脏”

2008年和2009年,实验室与刘迎芳研究组合作的禽流感病毒聚合酶结构研究的两项成果连续在《自然》(Nature)杂志上发表,在禽流感病毒研究上取得重大突破:从原子水平上揭开了禽流感病毒的“心脏”,也为禽流感药物研发提供了新的靶标,成为实验室又一个研究成果高峰。

解析了手足口病致病病毒EV71的高分辨率三维结构

2011年,实验室与中检所王军志研究组及牛津大学Stuart研究组合作,首次解析了手足口病致病病毒EV71的高分辨率三维结构,也是在全世界范围内第一次同时获得了同一种病毒的两种不同构像的2.4-A高分辨率三维结构。这些结构的获取,为更加深入地了解EV71病毒的致病机制,对发展针对性的预防及治疗手段提供了坚实的基础。2013年初,饶子和研究组与合作者又解析出手足口病的另一种主要病原体CAV16病毒的全病毒三维精细结构。目前,他们正针对EV71病毒和CAV16病毒进一步开展疫苗、治疗性抗体及小分子抑制剂的研究,争取为解决手足口病这一严重威胁公共健康安全的重大疾病做出更大的贡献。这是他卸任南开大学校长一职(2011年1月任天津市政协副主席)以来取得的最好的研究成果。

科研上的“拼命三郎”

从上世纪70年代准备大学毕业论文开始,饶子和先生便开始了结构生物学的研究。此后,从中科院生物物理所到墨尔本大学、牛津大学、清华大学,回到中科院生物物理所及南开大学,30多年来,他始终没改变过科研的大方向。“做科学研究就是要有穷追不舍的精神,机遇只会垂青那些有准备并一直在努力的人”他说,“那些具有挑战性的大课题,你根本不知道什么时候能出成果,但即使是这样,我们也要坚持”。

饶子和的学生孙飞博士说,“饶老师在科研上近乎‘玩命,他甚至比学生精力还好,常常是早上7点左右进实验室,晚上11点后出实验室。”正因为饶子和这样“玩命”,他才能在科研上攻下了一座座“堡垒”,取得了一系列重大成果。

当年每解开一个蛋白质结构都是一个了不起的重大突破,不少重要的蛋白质结构解析还获得了诺贝尔奖。现在,中国科学家在不到10年时间里已经解析了350多个蛋白质,这其中饶子和的研究组已经解出了超过120个蛋白质结构。“中国的蛋白质研究从胰岛素结构解析开始就走在世界前列,近几年来,一大批年轻杰出的结构生物学家从国外回来,极大地加强了我国结构生物学在世界上的地位,后来者居上”,饶子和先生自豪地说。

他潜心科研、严谨执着,长期从事与重要病毒和肿瘤相关的蛋白质结构、功能以及创新药物的研究,取得了一系列重要的原创性成果,在SARS病毒、禽流感病毒、艾滋病病毒以及膜蛋白的研究中做出了突出贡献,在生命科学前沿领域取得了一系列重大突破。

2010年6月16日,时任南开大学校长的饶子和先生应英国格拉斯哥大学邀请,参加该校559周年校庆,并接受该校授予的名誉科学博士学位,他是唯一一位学术领域的获得者。英国的名誉科学博士学位是英国各大学授予科学领域世界著名人士的最高学术荣誉。

2011年11月2日,中国生物物理学会理事长、南开大学原校长饶子和院士经过竞选,当选为国际纯粹与应用生物物理联合会(简称IUPAB)候任主席,他将于2014至2017年履职。饶子和先生是该组织1961年成立以来的首位华人主席。作为“科学界的联合国”——国际科学联合会理事会所属的科学组织,饶子和先生的当选,反映出中国在这一领域话语权在提升。

饶子和先生做事雷厉风行,为人风趣幽默,淡泊名利,执着科研,他将征服“魔鬼病毒”,绘出生命科学之美,不断在结构生物学的道路上走得更好、走得更远!

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