生物力学探索路 勇立潮头攻前沿——记常州大学生物医学工程与健康科学研究院教授欧阳明星

谢更好

欧阳明星

地球上的一切生物，无论是我们看得到的花草树木、飞禽走兽，还是我们看不到的细菌等微生物，都是由各种各样的细胞构成的。在细胞中，有着看似简单而奥妙无穷的生命过程，值得人们深入探索。

追溯细胞生物学的发展历史，早在20世纪20年代，细胞生物学家威尔逊就曾经说过：“每一个生物科学问题的答案都必须在细胞中寻找。”如今，经历了一个世纪的更迭，这一思想还在深深地影响着诸多生命科学领域研究者，常州大学生物医学工程与健康科学研究院教授欧阳明星就是其中一位。

21世纪以来，世界科技的飞速发展对学科交叉的需求日益增强，力学与生命科学的结合将对认识生命现象的定量规律，发展新概念、新技术和新方法，提高人类健康水平等方面起到积极的促进作用。正是在这一时代背景下，欧阳明星矢志投身于生物医学工程领域，如今已十多年之久。

有勇气、想象力，主动去挑战未知世界，是科学精神很重要的一部分。从一名单纯热爱科学的少年到一位力争站在国际前沿的研究者，多年来，欧阳明星将科研立足于细胞分子生物学和生物力学，在显微镜活细胞成像和荧光共振能量转移技术（FRET）领域累积了丰富的经验。以小见大、细致入微，这位中国的科研学者，一直向全球生物医学工程领域的研究殿堂进发，以独特的视角解读细胞分子的奥秘。

辗转海内外——从基础走向前沿

四川位于中国西南地区内陆，地处长江上游，素有“天府之国”的美誉，并诞生了苏轼、李白、巴金、刘伯承、邓小平等古今闻名的诗人、文学家、政治家。因为对巴蜀之地的向往，欧阳明星在高考报志愿时将四川大学作为自己的选择，并考入四川大学生物系生态专业进行学习。

在欧阳明星入学前，四川大学生物系就已经在全国积累了一定名气，并在2000年以前就设立了相关专业博士点，是我国历史悠久且专业积淀深厚的大学专业之一。在本科就读期间，欧阳明星的学习范围几乎涵盖所有生物学的相关课程。也正是在这样扎实的专业积淀下，欧阳明星在研究生阶段有了更多专业方向选择。

21世纪初期，我国生态学的学科发展还十分稚嫩，而一直以来欧阳明星都倾向于从事一些与生命科学息息相关的基础研究。在这一现状下，他选择考入中国科学院生物物理研究所生物物理学专业继续深造。

2000年6月26日，人类基因图谱绘制完成，标志着生命科学研究进入了后基因组时代。而欧阳明星在攻读研究生期间，恰巧赶上了这一时代潮流。

中国科学院生物物理研究所在生物物理学领域有着浓厚的学科积淀，研究所的建立人——贝时璋先生，是中国生物物理学的奠基人，中国细胞学、胚胎学的创始人之一。硕士阶段，欧阳明星师从国内知名计算结构生物学家——曾宗浩研究员开展研究工作，1997年他曾以第一作者在《科学》（Science）期刊发表研究成果。欧阳明星的博士生导师沈恂研究员是新中国第一批赴英留学的学生，在细胞生物学领域有很深的造诣。很早之前，欧阳明星就听相关学者说过：“后基因组时代，关键是研究蛋白的结构与功能。”在中国科学院生物物理研究所平台的支撑下及导师引领下，欧阳明星决心跟随导师，共同深入细胞深处一探究竟。

欧阳明星研究生阶段，导师就开始培养他独立科研的能力。“在这一阶段，老师会给我们提供一个合理的研究方向，但具体怎么做、怎样设计实验，主要靠自己完成。”欧阳明星说。学到的不仅是知识，更重要的是思维方式。正是这样的方法，锻炼了他独立自主的科研工作能力，为其科研价值观的形成打下了坚实的根基。

为了接触到更多的国际前沿研究，博士毕业后，欧阳明星并没有就此停下攀登科学高峰的脚步。自2006年起，他先后在美国伊利诺伊大学香槟分校和加州理工学院，和王英晓教授、钱永健教授合作从事科学研究；此后，他又在耶鲁大学和加州大学圣地亚哥分校担任助理研究员。值得一提的是，在博士后研究期间，欧阳明星经常保持每周70个小时以上的工作量，长年累月的科研积淀，最终让他将研究逐渐推向了国际前沿。“正所谓梅花香自苦寒来，虽然累，但是我也得到了收获。”欧阳明星欣慰地说。

回国致研——将理想筑于祖国

凡事以理想为因，实行为果。而对科学的热爱与追逐，便是欧阳明星最大的力量源泉。长期以来，他始终认为：年轻人树立自己的理想至关重要，理想能让自己的生活更加踏实，人生更加有方向。

从事科学研究以来，欧阳明星一直用国内外一些伟大科学家的研究故事来鼓舞自己。“这些科学家的研究，改变了社会的发展，也深深地影响了我对于人生价值观的追求。”他说。伴随着在国内外多年研究的积淀与洗礼，他的人生理想也愈加明晰。学成归国之后，他最大的希望就是能将自己的科研理想和祖国社会的发展、科学的进步结合在一起，在世界科研领域前沿，发出属于中国科学家的声音。

常州大学为欧阳明星提供了实现科研理想的沃土。这座位于长江之南、太湖之滨，居长江三角洲中心地带的大学，历经43年的发展，现已建成完整的学士—硕士—博士人才培养体系及多层次的科学研究和社会服务体系。近年来，学校根据国内外科技发展趋势和地方产业经济发展需求，决定大力发展生物医学工程学科建设。学校的发展目标与平台建设与欧阳明星未来的科研目标十分契合。

事实上，早在2012年2月，常州大学就正式宣布成立正处级建制的生物医学工程与健康科学研究院，并由邓林红博士担任研究院院长。正是在邓院长的邀请下，欧阳明星得到了前往常州大学访问参观的机会。通过邓院长的介绍与实地的考察，欧阳明星更加坚定了自己的想法。“邓林红院长与我有相似的研究经历，我们都是在国内长大、国外留学，研究领域也相似，所以合作起来应该也有很多共通点。”在这一背景下，欧阳明星于2017年9月，来到了常州大学生物医学工程与健康科学研究院，开始立足这一平台，和研究团队成员共赴科研理想。

科研攻关——探索组织器官中的长程力

大千世界，奇幻无穷。在自然界当中，充满着各种力的作用，在生命科学领域，力学的作用仍旧无处不在。早在20世纪六七十年代，科学家冯元桢先生和钱煦先生等就开启了组织与细胞生理层次上的生物力学探索。

21世纪，科学家对生物力学和力学生物学的关注已拓展到了生命医学研究的大部分方向，特别是近些年来，细胞长程力作用开始引起领域内科学家的广泛关注。

“事实上，在生理、病理条件下，力学因素也在组织、器官、机体等较宏观水平上存在远程作用，这种作用就被称为长程力作用。”欧阳明星介绍说。长程力在多细胞群体和组织器官层次上的作用成为近年来的研究热点。行走在领域研究前沿多年，欧阳明星在这一方向上进行了深度探索。

在海外从事科研工作期间，欧阳明星和研究团队在长程生物力作用的研究中取得了具有一定突破性的科研成果，发现细胞之间存在远距离的力学交流，得到同期《自然·材料》（Nature Materials）和《美国科学院院报》（PNAS）的报道。

回国后，欧阳明星一直想基于之前的研究经验进行研究拓展。通过探索发现：长程力作用对体内器官形态的构建可能具有关键的引导作用。管状结构作为体内最常见的一种组织形式，具有关键的物质运输功能，而细胞群体如何组装形成管状结构？细胞长程力在上皮管状结构自组装中的作用及其信号转导机制又是什么呢？欧阳明星对此展开更多探究工作。

2018年，欧阳明星成功申请了国家自然科学基金面上项目“细胞长程力在上皮管状结构自组装中的作用及其信号转导机制研究”。在这一项目的支撑下，研究长程力在上皮管状结构自组装中的作用及其信号转导机制，以认识长程力作用在细胞群体生物学中的独特功能，为体内组织结构发生的力学生物学机制提供理论依据，具有重要的科学意义。

近些年来，科学家逐渐意识到：生物力学与基因表达、机体发育、生长分化、免疫、健康稳态、肿瘤、运动康复等均有着密切的联系。回国几年来，欧阳明星团队在研究中不断深入探索，证实细胞产生的收缩力在环境基质中产生长距离传播，细胞之间通过基质张应力响应而建立远距离的力学交流。

“细胞之间的力学交流其实是通过力学响应发生的，就是说一个细胞会在所处的环境里产生一个力，这个力会传到另外一个细胞并能被它感受到。”欧阳明星说。作为一个微小的生命单元，细胞本身对基质中的张应力和基质力学性能变化具有天然的敏感响应机制。

在海外从事科研工作时，欧阳明星和所在的王英晓教授研究团队曾创新以荧光共振能量转移（FRET）技术为主的探针研发及应用，包括提高FRET探针灵敏度、研发多种FRET探针、实现单细胞的双FRET信号观察、深入理解细胞信号转导、空间分布及调控机制。如何与之前的研究经验相结合，在细胞长程生物力学研究中更进一步？这一直是欧阳明星回国以来所研究的重点。

为了攻克这一科学难题，欧阳明星将和研究团队继续推进细胞长程生物力学作用的基础研究，解析细胞对张应力产生方向性响应的力-生物学耦联机制这一科学问题，探索长程生物力学作用在生理病理情况下的功能，如血管系统的定向发育、哮喘气道平滑肌层的过度收缩、肿瘤细胞定向转移等基础科学问题，为后续生命科学领域的发展，奠定更为坚实的根基。“有了这个基础发现后，其他科学家在进行相关研究时，有可能拓展思维角度，有助于解释一些其他的生命现象。”欧阳明星说，他和团队还将笃行开拓下去。

攻克艰难——砥行探索为国而研

时代的发展，为科研人员提供了创新的沃土。欧阳明星直言：“这在几十年前，是根本无法想象的。”出生于20世纪70年代的他，幼时也曾经历过贫困时期。“几十年来，在中国社会的飞速发展下，我们的日子发生了翻天覆地的变革。”每当想到这些，欧阳明星就充满了感慨。除了得益于自己多年来的不懈努力，他更感恩于时代的发展，珍惜这来之不易的生活。

纵然多年来的科研道路并非一路顺遂，但是欧阳明星从未有过抱怨。他始终觉得，人受点苦是有好处的。大学期间放假回家，欧阳明星仍会主动从事一些体力劳动，在这一过程中，他也常想起孟子的话：“天将降大任于斯人也，必先苦其心志，劳其筋骨，饿其体肤……”来鼓励自己，他始终坚信，那些所经历的苦难都是对自身的磨砺，只要脚踏实地地工作，就一定会有所收获。

如今，身为大学老师，面对着新世纪意气风发的年轻人，欧阳明星总是心怀希望。目前，他除担任研究生“分子生物学”课程的教学之外，还担任着本科“生物医学工程导论”“分子细胞生物学”课程的一些教学工作，并认同教学能够帮助老师更加系统地掌握一门科学知识，这是单纯看文献无法获得的。“能够通过自己的教学引导，给学生提供更多的启发与思考，也是一件十分有成就感的事情。”欧阳明星说。在先进的学习及科研条件下，他希望当今的青年科研工作者，能够在科学研究方面，发挥自己的主观能动性，锻炼自己深刻的科研思维，不断提升自己通过现象看本质的能力。在这一基础上，欧阳明星还希望他们能够打开自己的研究格局，多去外边的世界看一看，在扎实的科研积淀支撑下，以仁爱精神及奉献精神，在科学研究中实现自己的人生价值。

当今世界面临前所未有之大变局，中国也在逐步向着科研强国迈进。长期以来，欧阳明星的研究视野从不置于一隅，他所在意的是如何与中国的科研人员共同携手，为祖国的科研工作作出更多实质性的贡献，为中国的科技强国目标而矢志奋斗。

在生命科学领域，欧阳明星还将勇立潮头，用脚踏实地的科研探索，诠释科研人的精神与使命。