有夢(mèng)想才有輝煌——顏寧研究團(tuán)隊(duì)成功背后的故事

　　葡萄糖，地球生物最重要的能量來(lái)源。它，究竟如何進(jìn)入細(xì)胞？100多年來(lái)，多少科學(xué)家為之著迷。

　　6月5日，英國(guó)《自然》雜志揭開(kāi)了這個(gè)源自生命內(nèi)部的奧秘：由37歲的中國(guó)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(tuán)隊(duì)首次成功解析了人源葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白GLUT1的晶體結(jié)構(gòu)和工作機(jī)理。

　　“要針對(duì)人類疾病開(kāi)發(fā)藥物，獲得人源轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白至關(guān)重要，因此，這是一項(xiàng)偉大的成就?！?012年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)得主布萊恩·克比爾卡為之驚嘆。

　　“學(xué)術(shù)界對(duì)于GLUT1的結(jié)構(gòu)研究已有半個(gè)世紀(jì)之久，而顏寧在世界上第一個(gè)獲得了GLUT1的晶體結(jié)構(gòu)！從某種程度上說(shuō)，她戰(zhàn)勝了過(guò)去50年從事其結(jié)構(gòu)研究的所有科學(xué)家?！泵绹?guó)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(shuō)。

　　這一次，中國(guó)科學(xué)家的確打敗了數(shù)十年來(lái)全世界為之苦苦鏖戰(zhàn)的頂尖科學(xué)家。而在這場(chǎng)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(tuán)隊(duì)——70后的導(dǎo)師顏寧，80后的博士后鄧東，90后的博士二年級(jí)學(xué)生徐超、吳建平，以及四年級(jí)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(gè)團(tuán)隊(duì)成員都沒(méi)想到，成功的歡欣來(lái)得如此之快。

　　傍晚5點(diǎn)多，顏寧坐在辦公室里，緊張地等待著實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的收集結(jié)果。5個(gè)多小時(shí)過(guò)去了，她給學(xué)生鄧東打了一個(gè)電話。“還在處理數(shù)據(jù)。”鄧東回答，他也從計(jì)算室里走了出來(lái)，緊張的心情讓他覺(jué)得，即使一分鐘的等待，也仿佛過(guò)去了半個(gè)世紀(jì)。

　　5分鐘后，大約晚上10點(diǎn)半?！巴郏　碑?dāng)打開(kāi)電腦軟件查看數(shù)據(jù)結(jié)果時(shí)，在場(chǎng)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(dòng)地跑到導(dǎo)師顏寧的辦公室。此時(shí)的顏寧，平靜地看著鄧東，一句話也沒(méi)說(shuō)。數(shù)據(jù)結(jié)果一錘定音，這項(xiàng)成果的歷史意義，此時(shí)無(wú)法用言語(yǔ)表達(dá)。

　　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(tuán)隊(duì)終于攻占了又一個(gè)生命科學(xué)研究高地——成功解析了人源葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白GLUT1的晶體結(jié)構(gòu)和工作機(jī)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(guò)去幾十年間，美國(guó)、日本、德國(guó)、英國(guó)等國(guó)的諸多世界頂尖實(shí)驗(yàn)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(lái)源，它代謝的第一步就是進(jìn)入細(xì)胞。但親水的葡萄糖溶于水、疏水的細(xì)胞膜就像一層油，葡萄糖自身無(wú)法穿過(guò)細(xì)胞膜進(jìn)入到細(xì)胞內(nèi)發(fā)揮作用。鑲嵌于細(xì)胞膜上的轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白，如同在細(xì)胞膜上開(kāi)了一扇一扇的門，將葡萄糖從細(xì)胞外轉(zhuǎn)運(yùn)到細(xì)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(yùn)蛋白。”正是重要膜轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白的功能機(jī)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(gè)世界科學(xué)家?guī)资陙?lái)追求的至高目標(biāo)。

　　研究轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白的機(jī)理，最重要的一點(diǎn)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(lái)，組成分子電影。但轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白高度動(dòng)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(dòng)態(tài)慢一點(diǎn)、再慢一點(diǎn)、老態(tài)龍鐘一點(diǎn)，這樣就可以截獲其中一個(gè)狀態(tài)了；第二是在低溫下讓分子運(yùn)動(dòng)降低后再結(jié)晶。

　　歷經(jīng)幾百次的實(shí)驗(yàn)，2014年1月12日，他們終于在一種結(jié)晶條件下生長(zhǎng)出了幾顆非常小的晶體，實(shí)驗(yàn)室開(kāi)始24小時(shí)不間斷實(shí)驗(yàn)，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(lái)準(zhǔn)備的很多晶體都收集到完整的數(shù)據(jù)，經(jīng)過(guò)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(shí)驗(yàn)團(tuán)隊(duì)進(jìn)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(xiàng)“具有里程碑意義”的重大科學(xué)成就。

　　面對(duì)世界科學(xué)家無(wú)從下手的實(shí)驗(yàn)，顏寧研究團(tuán)隊(duì)用“死磕”精神和嚴(yán)密邏輯收獲了科學(xué)研究上的完美勝利。

　　追尋科學(xué)夢(mèng)，一支年輕的“本土”團(tuán)隊(duì)

　　“今天，與一堆學(xué)生約好唱卡拉OK，我忙完手頭事情趕過(guò)去的時(shí)候，卻沒(méi)人；打電話，都說(shuō)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(fù)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(shí)驗(yàn)成功后團(tuán)隊(duì)成員難得的一次放松。

　　平均每天12個(gè)小時(shí)的高強(qiáng)度實(shí)驗(yàn)，恒溫4度的“冰箱”實(shí)驗(yàn)室，實(shí)驗(yàn)團(tuán)隊(duì)幾百個(gè)日日夜夜執(zhí)著地進(jìn)行著他們好奇而又熱愛(ài)的科學(xué)戰(zhàn)役——如果不是親眼所見(jiàn)，你很難想象，這個(gè)創(chuàng)造世界科研領(lǐng)域奇跡的研究團(tuán)隊(duì)平均年齡只有20多歲；更難以想象的是，在這個(gè)被浮躁裹挾著的社會(huì)里，這群年輕人卻如此心無(wú)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(guó)科學(xué)家自己的實(shí)驗(yàn)室里生長(zhǎng)出了世界級(jí)的研究成果，更鍛造出一支精干的科研“奇兵”？

　　年輕的團(tuán)隊(duì)充滿著無(wú)限的活力，年齡的相近使他們之間亦師亦友。在這樣的團(tuán)隊(duì)里，對(duì)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(zhǎng)經(jīng)歷。

　　“有什么開(kāi)心的事、不高興的事，我們都和顏老師溝通。”鄧東說(shuō)，而他自己也被幾位“小弟”稱為“東哥”。

　　“從細(xì)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?！眳墙ㄆ秸f(shuō)。

　　“在本科二年級(jí)時(shí)就能參與到這項(xiàng)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(jué)。”孫鵬程說(shuō)。

　　在科研的過(guò)程中培養(yǎng)學(xué)生，是顏寧實(shí)驗(yàn)室的特點(diǎn)?！拔視?huì)先拿一些我認(rèn)為相對(duì)簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)讓學(xué)生練手來(lái)培養(yǎng)他，他到一定水平才能做這種相對(duì)難一點(diǎn)的實(shí)驗(yàn)，進(jìn)行攻關(guān)?！?/p>

　　鄧東在師從顏寧讀博士之前先是在公司工作，然后在實(shí)驗(yàn)室里做技術(shù)員。也許正是這些經(jīng)歷，使他與同年級(jí)的同學(xué)相比多了一份成熟與從容，更有一份經(jīng)過(guò)思考之后的堅(jiān)定。師從顏寧讀博之后，鄧東快速成長(zhǎng)，在《科學(xué)》雜志發(fā)表的針對(duì)TAL effector特異識(shí)別DNA分子機(jī)制的研究成果，被2012年《科學(xué)》評(píng)選的年度十大進(jìn)展重點(diǎn)引用，并入選2012年度中國(guó)科學(xué)十大進(jìn)展。

　　“我剛回清華不久，我的同事劉國(guó)松教授曾經(jīng)跟我說(shuō)過(guò)做科學(xué)家的三個(gè)境界，他的評(píng)論對(duì)我影響頗深?！鳖亴幨冀K認(rèn)為，探求真理的頑強(qiáng)意志是這個(gè)年輕團(tuán)隊(duì)能夠沉靜下來(lái)，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(huì)、人類帶來(lái)的改變卻是不可磨滅的。”

　　這種對(duì)科學(xué)夢(mèng)想的堅(jiān)定追求，不只是團(tuán)隊(duì)領(lǐng)頭羊顏寧的信條，更是整個(gè)研究團(tuán)隊(duì)的氣質(zhì)。

　　“我們做人源蛋白的時(shí)候，最開(kāi)始是十分艱難的，也很掙扎。在昆蟲、酵母、大腸桿菌等表達(dá)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?yàn)檫@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(lái)沒(méi)有文獻(xiàn)報(bào)道過(guò)能夠很好純化的GLUT膜蛋白，我們其實(shí)前面沒(méi)有路。但是我們堅(jiān)持下來(lái)了，我們堅(jiān)持走出了一條自己的路?！笨吹缴磉叺耐瑢W(xué)不斷發(fā)論文、出成果，鄧東也曾有過(guò)焦躁。但他更深知科研無(wú)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(tuán)迷霧的時(shí)候，你永遠(yuǎn)不知道下一腳是墮入深淵還是看到光明。但人要有夢(mèng)想，有追求。這就是我們的中國(guó)夢(mèng)吧。”鄧東淡淡地說(shuō)。

　　他和同伴們唯一緊張的是，別人先把成果做了出來(lái)。

　　“大約有兩年多的時(shí)間，每周四、周五的凌晨一點(diǎn)，我都會(huì)自動(dòng)醒來(lái)?！蹦鞘恰蹲匀弧贰犊茖W(xué)》雜志上線的時(shí)間，“再困，我也會(huì)爬起來(lái)坐到電腦前，看有沒(méi)有人發(fā)表類似的成果，沒(méi)有就松一口氣，還有時(shí)間，加把勁?！编嚃|笑言“科學(xué)研究沒(méi)有第二，只有第一?！?/p>

　　好奇、熱愛(ài)、堅(jiān)持、鍥而不舍和時(shí)不我待的緊迫感，正是團(tuán)隊(duì)的這種科學(xué)精神，讓他們一步一步揭開(kāi)了葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)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(zhǎng)

　　除了年輕，這支締造奇跡的科研團(tuán)隊(duì)還有著另外一個(gè)顯著特點(diǎn)：除了導(dǎo)師顏寧，其余的都是土生土長(zhǎng)、沒(méi)有出國(guó)留學(xué)經(jīng)歷的學(xué)生。

　　“嘆為觀止?！敝飳W(xué)家、清華大學(xué)醫(yī)學(xué)院常務(wù)副院長(zhǎng)魯白用這四個(gè)字總結(jié)這項(xiàng)研究成果的科學(xué)意義。他同時(shí)強(qiáng)調(diào)，在今天的社會(huì)背景下，顏寧團(tuán)隊(duì)的成功更大的鏡鑒還在于，如何將成功的經(jīng)驗(yàn)推廣開(kāi)來(lái)，“為什么這里，中國(guó)科學(xué)家的實(shí)驗(yàn)室里能產(chǎn)生如此級(jí)別的偉大發(fā)現(xiàn)？如果能研究透，一定能助益整個(gè)中國(guó)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(duì)如今國(guó)內(nèi)的科研環(huán)境大加肯定，“隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的迅速發(fā)展，國(guó)家越來(lái)越重視基礎(chǔ)科學(xué)研究，連續(xù)多年對(duì)基礎(chǔ)科學(xué)領(lǐng)域的投入都是大幅度增長(zhǎng)。相反美國(guó)基礎(chǔ)科研經(jīng)費(fèi)卻在不斷縮減，這對(duì)我們是一個(gè)很大的鼓舞。如今，中國(guó)的生命科學(xué)研究真的是日新月異，這是我回國(guó)前根本沒(méi)有想到的?！?/p>

　　“不同于以往用論文量、課題數(shù)衡量科學(xué)家的評(píng)價(jià)機(jī)制，我們進(jìn)行了一系列的體制機(jī)制改革，對(duì)于人才評(píng)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(wèn)題上并取得成果?！濒敯兹绱丝偨Y(jié)這片給予顏寧團(tuán)隊(duì)充分養(yǎng)料的科學(xué)土壤，“我們強(qiáng)調(diào)原始創(chuàng)新，鼓勵(lì)學(xué)科交叉、協(xié)同合作，注重建設(shè)研究支撐平臺(tái)，還鼓勵(lì)學(xué)術(shù)批評(píng)精神，營(yíng)造積極向上的科研氛圍?！?/p>

　　而更深遠(yuǎn)的意義在于，攀上這座高峰，不僅對(duì)于科學(xué)研究本身有重大意義，從未來(lái)看，也將惠澤人類。

　　“這項(xiàng)成果對(duì)于理解主要協(xié)同轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白超家族中糖轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白的轉(zhuǎn)運(yùn)過(guò)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(jìn)入細(xì)胞跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)的過(guò)程，對(duì)于人類進(jìn)一步認(rèn)識(shí)生命過(guò)程具有重要的指導(dǎo)意義。此外，從應(yīng)用前景來(lái)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(duì)GLUT1進(jìn)行人工干預(yù)，作為相關(guān)疾病診斷或者藥物開(kāi)發(fā)的潛在靶點(diǎn)?！濒敯渍f(shuō)。

　　現(xiàn)在，顏寧教授團(tuán)隊(duì)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?！币琅f是爭(zhēng)分奪秒的速度，他們向著更高的目標(biāo)進(jìn)軍。

　　而對(duì)于顏寧自己，還有一個(gè)深藏在心中的更大夢(mèng)想：“希望有一天，能看到從我實(shí)驗(yàn)室里走出的學(xué)生成為各個(gè)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(gè)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？”（通訊員 顧淑霞 記者 鄧暉）