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傅钰:我的“中国梦”|所庆展望几宗罪

傅钰:我的“中国梦”|所庆展望

付钰,博士、研究员,博士生导师,2008年于加拿大萨斯喀彻温大学获博士学位,随后在哈佛大学医学院从事博士后研究,2012年入选中组部人才计划。主要兴趣为利用单分子和单细胞技术,研究真核生物DNA复制、DNA损伤修复和细胞间通讯的分子机理及对微生物进行原位无损的光学表征。科研成果多次发表于《Cell》等国际期刊。浓厚的兴趣可以让科研成为生活的一部分,每天都能从中汲取知识的营养,感受到无限的乐趣。在这个并不平坦的奋斗历程中,我们要敢于大胆假设,小心求证,需要付出汗水,也许要一点点的运气,坚信通过艰苦的攀登一定可以到达光辉的顶点。——傅钰如果只是在路上偶遇,你肯定想象不到眼前这位学生模样的年轻人是从事科研多年的科学家。傅钰研究员是一位不折不扣的“70后”,充满了活力和朝气的脸庞,让你感到春风扑面而来,也让你不由感慨:科研可以有怎样的魔力,让人如此全身心青春焕发。心中的“中国梦”2012年7月,傅钰放弃了国外安稳的生活状态,毅然回到国内,原因只有一个,就是要圆一个自己的“中国梦”。每个人都有梦想,无论多遥远,无论多渺小,都或多或少会与国家民族的兴衰荣辱联系在一起,在海外学子身上这一联系来得尤其强烈和深远。傅钰也不例外。这个梦想早已深深扎根在他心里,在外求学和从事科研的这些年里,这一“中国梦”从未褪色,从未消失,总在激励着他不懈努力,他期盼着有一天能够学有所成,回到生他养他的这片沃土,组建世界一流的团队,继续做出国际领先的科学研究,让这个国家更好一些,更强一些,奉献自己的微薄力量。最初对生物的兴趣源自于在家乡武汉度过的童年,野外到处是蝴蝶和蚱蜢供他追逐嬉戏;而对生物这个学科浓厚的兴趣,则直接来自于一次参加生物夏令营的经历,这次夏令营让他和生物学结下了不解之缘。高中毕业时,他以优异的成绩被保送到湖北大学,在众多学科专业中,他选择了生物专业。不竭的兴趣加上不懈的勤奋,使他的成绩在班级里始终名列前茅。本科毕业,他又以优异的成绩保送本校继续攻读研究生学位,但是他渴望到更广阔的天地中去以获得更丰沛更宏阔的给养。最终,他放弃了保送资格,通过努力考入了中科院遗传所攻读硕士学位,师从曾君祉先生,期间主要从事抗膀胱癌单链抗体基因在烟草中表达方面的研究。硕士毕业后,他没有像身边大多数同学那样继续攻读博士学位,而是先后在中科院遗传所和瑞士的诺华公司(Novartis)工作了三年。他深知学习的目的在于更好地应用和工作,很多知识在学习的时候并不知其重要性,但实践时这种重要性却会突然彰显;而工作也是一种深造,在工作中寻找自己感兴趣的方向,在工作中学会独立思考的能力,在工作中不断地明确自己的目标,这是他对工作的理解。工作与学习两相促成,并不矛盾。在工作中,他发现了继续进修的必要性,于是,2000年他到加拿大萨斯喀彻温大学开始攻读博士学位。但是当时加拿大对中国的硕士学位还不认可,他只能从零开始。在加拿大的日子里,他师从于萧伟教授,八年的求学生涯中,他从导师身上学到的不只是科研的思维,更多是一种对于科研的执着和拼搏的态度,每个星期7天工作日,每天10个小时以上的工作时间,在旁人眼里这是无可忍受的,他却接受下来,甘愿这样的辛苦。2008年,他开始了人生中一段新的里程,在国际一流的世界名校哈佛大学医学院从事博士后研究。哈佛大学良好的学风,自由的学术氛围,广泛的交流空间,让他受益匪浅。期间,他有幸和2009年诺贝尔生理和医学奖获得者Jack Szostak进行过一些交流,让他领悟到很多东西,譬如:科研需要信心,也需要勤奋,只有广泛的阅读才能在头脑中形成自由的知识网络,将研究的每一个点紧密连接在一起。导师Johannes Walter是一位年轻的知名科学家,良师益友的关系,更是让他们在共同面对课题挑战的日子里并肩奋战,最终获得了成功:他们解答了DNA复制领域最基本但是一直悬而未决的问题。潜心科研,揭示生命的奥秘在哈佛学习期间,傅钰深切感受到了国外开放性的学术氛围,他沉浸在广阔的学术海洋中,各种精彩的报告组成了一场浩大持续的学术盛宴。他从不错过任何一次讲座,所听的报告内容并不局限于自己的研究方向,只要是自己的兴趣所在,他都不会错过。他深知做科研不可以固步自封,更不能坐井观天,需要将眼光放远,将听力拓宽,只有将新的技术,新的知识相互交融,才能更好解决传统方法所无法解决的问题。从DNA双螺旋结构的发现、酶晶体结构的解析到人类基因组测序,过去半个世纪生命科学研究所取得的重大进展,无一不是借助于物理、化学的新技术和新手段来实现的。当前生命科学领域面临许多新的挑战,20世纪末期开始迅速发展起来的单分子技术(Single-molecule)为揭示复杂生命过程的奥秘开辟了新途径。美国哈佛大学的谢晓亮教授和庄小薇教授将单分子技术和生物化学完美地结合起来,利用这一技术,可以用于破解“各种蛋白质和酶通过什么机制和过程实现其生物功能”、“不同的酶分子在活细胞中如何一起工作”、“细胞中不同的基因如何开启和终止表达”等生命科学之谜。这些新的思路和技术让他很受启发,也驱动他在科研路上更加勤奋。他说:“那么多优秀的科学家,他们本身就聪慧超过常人,但他们仍然十分勤奋,我们这些普通人就得付出更多的努力才行,不然没法应对工作上新的挑战!”当谈到他未来实验室的研究方向时,他的眼睛里闪耀着无限希望的光。未来,他将以酿酒酵母(Saccharomycescerevisiae)作为模式生物,结合单分子技术,用最简单的模式生物来探索复杂的生命现象。通过研究真核生物的DNA复制,DNA损伤修复及衰老的分子机制,从而回答生命现象的最基本问题,并为癌症等严重危害人类健康的疾病治疗提供理论依据。他希望在实验室里和年轻人们一起奋斗,一起迎接新的挑战。作为人子,傅钰对父亲怀着深深的愧疚。在国外的十几年,他很少在父母身边过春节,陪着他们一起吃顿团圆饭对他而言是个奢侈。这种愧疚现在的年轻人可能还没有深刻的体会,他诚挚地建议大家应该常回家陪陪父母,只要父母在,你永远都是孩子。作为导师,他很高兴和学生们一起讨论问题,鼓励学生提出自己的质疑。对他而言,他不仅只是授业解惑的导师,更是学生们的朋友,他愿意跟学生一起探讨科研和生活的经历,他希望他的经验可以让学生们少走弯路,更快地成长。生活中的他,亦静亦动,百米运动员出身的他,短跑速度可以达到二级运动员的水平。奔跑时,速度带给人飞翔的快感;而中华武术以柔克刚的美,他也经常在练习时深有体会。此外,看电影,听音乐,过平凡人的生活,也给他一种安适稳妥的感受。这就是傅钰。也许他并不比别人更聪明,但他显然更执着,更坚定,更勤奋。天才其实是一种结果,是天分蘸着汗水书写而成的,它们将推动他的“中国梦”将在微生物所里起航。(作者:微生物所研究生会。采访时间:2013年。)

同心同德

微生物所农业微生物与生物技术研究室张杰研究组招聘启事

中国科学院微生物研究所(http://www.im.cas.cn)是隶属于中国科学院的科研事业单位,目前已发展成为我国微生物学研究领域中学科齐全、水平最高的国家级研究机构。农业微生物与生物技术研究室张杰研究组从事植物免疫调控和微生物致病机理研究。因工作需要,拟招聘正式编制工作人员1名:一、岗位名称:助理研究员或研究实习员1名(正式编制)二、岗位职责:1、能独立开展课题研究,并协助研究组长进行课题与实验室管理;2、完成领导安排的其他工作。三、任职条件:1、具有分子生物学、生物化学或相关专业硕士及以上学位;2、应聘助理研究员者在本专业国际期刊以第一作者发表过IF5.0以上SCI论文;3、具有良好的表达和沟通能力,有强烈的责任心和团队合作精神,能够吃苦耐劳;4、有北京市常住户口/应届毕业生/博士后出站人员/留学回国人员。5、年龄35岁以下,身体健康。四、岗位待遇:工资及福利待遇按中国科学院微生物研究所和国家有关规定执行。五、应聘方式:

留芳颂

中国科学院南京地质古生物研究所:让“金钉子”绽放光芒

在我们的星球几十亿年的演变过程中,无数的物种诞生了,同时,也有无数的物种湮灭。沧海桑田,岁月赋予了这些物种一种神奇的存在方式——化石。 有这样一群人,他们奉献一生,只为寻找化石秘密;他们默默无闻,用自己的青春年华孜孜不倦地还原地球过往的印记。近日,由中国古生物化石保护基金会联合新华公益推出的“平凡化石故事·非凡贡献人物”活动,将发掘这些在古生物化石发现、科研、修复、宣传、艺术展示、文化传承以及保护等方面做出不朽贡献的人物,揭开这些人物背后鲜为人知的故事。2018年6月21日,国际地质科学联合会批准把寒武系第三统和第五阶共同底界的“金钉子”“钉”在中国贵州剑河,这是中国确立的第11颗“金钉子”。而在这11颗“金钉子”中,中国科学院南京地质古生物研究所(简称中科院南京古生物所)“金钉子”研究集体主持确立了7颗,参与确立了2颗,在国内外同类科研机构中,遥遥领先。图为中国确立的“金钉子”在国际年地层表中的位置(红色箭头所指由南京古生物所确立)我们这里所说的“金钉子”,并非用金子做的钉子,却比所谓金钉子更珍贵。地质学中的“金钉子”,是对全球年代地层单位界线层型剖面和点位(GSSP)的俗称,是全球地层划分和对比的国际标准。正因如此,“金钉子”的确立和审批是个相当严格的过程,严谨且漫长。中国加入到全球“金钉子”的研究和竞争比国际上晚十余年,数十年的努力,明显后来居上。中国的第一个“金钉子”是中奥陶统达瑞威尔阶的底界,于1997年确立在浙江省西部的常山县黄泥塘剖面,由南京古生物所金钉子研究集体的陈旭院士主持完成。其建立过程相当艰苦,充满了我国老一辈科学家的智慧和勇气,以及对科学的执着追求。这一“金钉子”的前期工作(即基础地层古生物研究)从上世纪40年代就已经开始,但有针对性的创建工作是从1990年开始的。那年9月,第四届国际笔石大会的野外考察在浙江和江西交界的“三山地区”(江山-常山-玉山)进行。这一地区奥陶系发育完整,出露好,主要海洋生物类群的化石标本保存精美,给与会的各国专家留下了深刻的印象。随后不久,国际奥陶系地层分会成立了一个以陈旭为首的国际界线工作组,研究论证在“三山地区”确立奥陶系内第一个“金钉子”的可能性。然而,“三山地区”当时还是浙西赣东北最落后的地区,交通闭塞,生活和工作条件都很艰苦。在黄泥塘“金钉子”剖面工作时,南京古生物所的研究人员为节省经费,同时提高工作效率,有时就住在剖面附近的农户家,搭伙吃饭。每天日出而作,日落而息,可以工作10小时以上。1991年9月的一天,因为去考察相距较远的一条剖面,陈旭与其研究生张元动租了一辆机动三轮车前往,在途中爬一个陡坡时因为颠簸而翻进了路旁的一条水沟,陈旭身上多处受伤,鲜血直淌,所幸并无大碍,从车子里爬出来帮助司机把车子抬到路上继续前行,自己则去村卫生所进行了简单包扎,当天还完成了全天的工作计划。图为陈旭院士等在国内第一个金钉子剖面自然条件的恶劣、生活条件的艰苦都算不上什么,真正难的是科学上的突破。奥陶系形成于距今4.88-4.44亿年,是地球历史上海洋生物开始急剧多样化的关键时期。全球奥陶系的“金钉子”研究工作虽然从七十年代即已开始,但因面临诸多棘手难题而进展缓慢,毫无建树。直到中国学者介入,才在九十年代中后期实现了国际奥陶系年代地层研究的重大突破。当时世界各国的奥陶系基本都是参照已经沿用了100多年的英国传统划分,尽管这个划分存在着许多难以克服的严重缺陷。为解决这个难题,陈旭等选择了当时研究程度还很低、但是很有可能成为国际标准的一种名叫“澳洲齿状波曲笔石”的化石作为研究重点,对这一生物类群的结构特征、系统位置、演化关系和地层地理分布等进行了详细研究,确定了该类群的演化路线,揭示了它在区域内和全球范围内的对比意义,很好地解决了上述疑难问题。当时英国奥陶系研究的首席科学家理查·福蒂教授曾极力维护英国的传统划分,想通过厘定界线定义、深入研究新剖面等多种方式把该“金钉子”建在英国。但是,当最后把黄泥塘剖面的研究成果展现在他和国际奥陶系相关权威专家面前时,他知道英国已经离这枚“金钉子”渐渐远去。2000年,张元动应邀到他所在的英国自然历史博物馆进行合作访问时,他由衷地表示出对黄泥塘剖面的赞赏,并认为这枚“金钉子”的确立是全球奥陶系数十年来最突出的进展。中国每一颗“金钉子”的建立过程都有精彩“故事”,上面这些只是这一历史进程中的一点花絮和枝节,但却能从侧面体现出我国科学家穷且益坚的坚强意志、追求卓越的优秀品质和真挚殷切的爱国情怀。万事开头难,黄泥塘“金钉子”的确立,叩开了在中国建立更多“金钉子”的大门。之后,南京古生物所“金钉子”研究集体再接再厉,主持或参与在中国确立了系列“金钉子”:2001年,国际地科联批准由南京古生物所参与研究的浙江长兴县煤山D剖面为全球二叠系—三叠系界线的“金钉子”,这也是划分古生代和中生代的最重要的“金钉子”。2003年,国际地科联批准将南京古生物所彭善池研究员主持研究的寒武系排碧阶底界“金钉子”建立在湖南花垣县排碧乡,并正式将全球寒武系第4统命名为“芙蓉统”,其最下部的阶命名为“排碧阶”,使得中国的地名正式进入了国际年代地层表。2005年,由南京古生物所金玉院士主持研究的两个“金钉子”同时获批。即确立在广西来宾蓬莱滩剖面的二叠系吴家坪阶底界(亦即乐平统底界)“金钉子”,确立在浙江长兴县煤山D剖面的二叠系长兴阶底界“金钉子”。后者的确立,也使得长兴煤山成为目前为止全球唯一拥有两颗“金钉子”的单一地层剖面。2006年,由南京古生物所陈旭和戎嘉余院士主持研究的湖北宜昌王家湾北剖面被确立为奥陶系赫南特阶底界“金钉子”。2008年,由彭善池研究员主持研究的寒武系古丈阶底界“金钉子”被确立在湖南古丈县罗依溪。2011年,由彭善池主持研究的寒武系江山阶底界“金钉子”被确立在浙江江山县碓边村,使得中国后来居上,第一次成为拥有“金钉子”最多的国家。2018年,由南京古生物所参与研究的寒武系苗岭统乌溜阶底界“金钉子”,也就是最前面提到的寒武系第三统和第五阶的“金钉子”,被确立在贵州剑河县巴朗村,确立了中国作为拥有“金钉子”最多的国家的地位。图为南京古生物所主持确立的七颗“金钉子”剖面的标志这些“金钉子”的确立,都凝聚了南京古生物所“金钉子”研究集体科研人员数十年的心血,每一颗“金钉子”的后面,都有许多感人的故事,其中不乏失败和挫折、光荣与梦想。然而,每当看到中国的研究成果成为国际标准的时候,那种自豪感也是无与伦比的。

裨灶

中国生物物理学会、中国认知科学学会,联合中国科学院生物物理研究所在临沂华盛实验学校建立科普教育基地

9月26日,由中国生物物理学会、中国认知科学学会、中国科学院生物物理研究所院士、领导、专家一行来到山东省临沂市,与当地科技教育部门有关领导共同参加临沂华盛学校科普教育基地揭牌仪式暨科普报告会。中国生物物理学会理事长徐涛院士,中国认知科学学会副理事长马原野研究员,中国科学院生物物理研究所所长助理许航副研究员,中国生物物理学会科普工作委员会秘书长叶盛教授,山东省科协二级巡视员邵新贵同志,山东省科协科普部四级调研员王国晖同志,临沂市科协党组成员、副主任徐爱铎同志,中共罗庄区委副书记、政法委书记侯占夫同志,中共罗庄区委常委、宣传部部长王兆艳同志,罗庄区科协党组书记、主任蔡明清同志,罗庄街道党工委副书记、办事处主任董字亮同志,华盛江泉集团董事长王文涛同志出席活动,中共罗庄区委教育工委常务副书记、罗庄区教育和体育局党组书记、局长张灏主持会议。罗庄区各中小学分管校长和科技辅导员,临沂华盛实验学校2000多名师生参会。中国生物物理学会理事长徐涛院士致辞徐涛院士在仪式上祝贺了科普教育基地的成立,向大家介绍了中国生物物理学会的有关情况,学会科普教育工作的理念及院士领衔的专家团队,和多年来在科学普及教育方面取得的成就。在发言中,他强调高度重视科技创新和科学普及,把科学普及摆在前所未有的高度,是习近平新时代中国特色社会主义思想的重要内容和鲜明特征。在临沂华盛实验学校建立科普教育基地,是学会面向革命老区开展科普工作的首次尝试。希望通过科普教育基地建设,帮助革命老区营造讲科学、爱科学、学科学、用科学的浓厚氛围,让科学精神融入人民生活和精神文化血脉之中。助力科技教育事业的发展,促进全民科学素质的跨越提升。中国科学院生物物理研究所所长助理许航副研究员致辞许航所长助理代表中国科学院生物物理研究所发言。他介绍生物物理所作为国家级研究机构,对于生命科学领域人才培养和科学教育非常重视。联合两个国家级学会共同在临沂华盛实验学校建立科普教育基地,为进一步深入探索在基层校园开展科普活动以及科技扶贫的新形式,帮助老区的孩子们拓展科技视野搭建了良好的平台。也希望以此作为党群团组织建设工作中开展科学普及、调研国情、了解基层的窗口和基地,为地方社会经济发展建言献策,为科技兴国战略的实施作出努力和贡献。邵新贵同志在致辞中代表山东省科学技术协会对莅临地方的中科院领导、科学家表示热烈的欢迎和感谢,并向华盛实验学校的师生提出了三点希望。王兆艳同志代表罗庄区委区政府向出席这次仪式的领导、专家们表示了热烈的欢迎和衷心的感谢,并介绍了罗庄区基本情况和教育情况。她指出,临沂华盛实验学校成为中科院科普教育基地,这是罗庄区科技教育工作中的一件大事喜事,罗庄区将继续深入落实教育优先发展战略,倾力构建科普教育品牌。中共罗庄区委教育工委常务副书记,罗庄区教育和体育局党组书记、局长张灏作总结讲话,认为中国科学院生物物理研究所、中国生物物理学会、中国认知科学学会将临沂华盛实验学校确定为科普教育基地,是对华盛实验学校的充分信任和莫大鼓舞,也是对罗庄教育事业的有力支持和真情关爱,必将促进罗庄区的科普教育更上新台阶。随后,徐涛理事长与马原野副理事长向基地中小学生赠送了科普书籍。在与会来宾的见证下,徐涛理事长和华盛集团王文涛董事长共同为基地揭牌。揭牌仪式结束后,马原野研究员、叶盛教授为师生们带来精彩的科普报告。马原野研究员以《动物的智慧》为题,介绍了动物在工具使用、动物行为,以及动物的自我意识等方面的内容。通过说明研究动物的智慧来探索人类智力的起源和进化,探索动物和人类的分水岭等内容,来解说这些研究对建立人工智能技术的重要性;叶盛教授结合生活实际,以《从诺贝尔奖到药物研发—浅谈生物物理学》为题向大家介绍了近百年来,许多诺奖得主进行的与药物研发有关的工作,尤其是在诺贝尔化学奖和诺贝尔生理及医学奖这两个领域。他在报告中通过梳理这些诺奖得主的工作,说明了现代生物学背景下药物研发的发展历史,以及蛋白质这种生命物质的重要性。与会师生聚精会神地聆听了两位专家的精彩报告,低年级的学生认真记笔记,高年级的学生则通过描绘思维导图来记录知识点。报告会气氛热烈,达到了增强孩子们的求知欲和科研兴趣的目的。临沂华盛实验学校建于1991年,地处蒙山脚下、沂河之滨,是一所集义务教育阶段为一体的省级规范化学校。学校师生在国家及省市区各类比赛中多次获奖,并在国学、英语、艺体、科普教育等方面全面推进教育教学综合改革,实现了教师专业成长和学生综合素养的全面提升,促进了学校科学、优质发展。近年来,随着素质教育和创新教育的逐步深入,该校不断加大科技教育领导力度,提高投入,强化科技教师队伍建设,科技教育成果显著。此项活动是中国生物物理学会、中国认知科学学会与中国科学院生物物理研究所共同合作开展服务革命老区、助力地方科学普及工作的新探索,受到了中国科协“党建强会计划”的支持,得到了地方领导和校方的高度认可和赞誉。未来将以科普基地为平台,继续探索在基层校园开展科普活动,提高地方科学素养的新形式,让科学的种子开花结果。(科协改革进行时)

复于不惑

致敬生化所与细胞所的奠基者

自上世纪50年代起,分子细胞卓越中心(含前身)历经初创、分设、更名、撤销和整合,近70年的建设改革发展之路,始终秉持献身、求实、团结、奋进的研究所精神。饮水不忘挖井人,感谢前辈们为生物化学与细胞生物学研究所及其前身生化所、细胞所的建设与发展做出的杰出贡献。时值6月9日第十三个“国际档案日”,谨以此篇“历史档案”致敬生化所、细胞所的两位奠基者,研究所70年间传承的精神血脉必将为分子细胞卓越中心这支新时代的科研国家队注入灵魂、赋予新生。1950年政务院首批通过成立国立研究机构——中国科学院生理生化研究所、中国科学院实验生物研究所1958年中国科学院生理生化研究所分所后成立中国科学院生物化学研究所1978年中国科学院实验生物研究所更名为中国科学院上海细胞生物学研究所2000年上海生物化学研究所与上海细胞生物学研究所整合为中国科学院上海生命科学研究院生物化学与细胞生物学研究所2015年中国科学院分子细胞科学卓越创新中心成立,依托生物化学与细胞生物学研究所2020年中国科学院分子细胞科学卓越创新中心完成事业单位法人登记王应睐王应睐(1907.11.13-2001.5.5),福建金门人,著名生物化学家,我国现代生物化学事业的主要奠基人。王应睐先生于1929年毕业于金陵大学,1941年获英国剑桥大学博士学位,1945年回国任国立中央大学医学院生化研究教授。1950年任中国科学院上海生理生化研究所研究员兼副所长。1959年至1984年任中国科学院上海生物化学研究所所长,兼任中国科学院上海分院和上海科学院院长(1978年—1984年)。1984年起任名誉所长。1955年当选为中国科学院院士,曾任中国生化学会三届理事长、名誉理事长、《生物化学与生物物理学报》主编,美国生化与分子生物学会名誉会员,比、匈、捷等国科学院外籍院士。王应睐先生在办公室王应睐先生先后对营养、维生素、血红蛋白、酶、物质代谢以及酶与核酸相互作用进行研究,取得了一系列重要成果。不仅在基础研究方面,他在急国家所急的应用研究方面也作出了杰出贡献。作为国际知名的科学家,王应睐于1955年首批当选为中国科学院学部委员(院士),1981年当选为比利时皇家科学文学与美术院外籍院士,1986年12月获匈牙利科学院名誉院士称号,1988年12月又当选为捷克斯洛伐克科学院外籍院士。1982年,国务院副总理兼国家科委主任方毅到中科院上海生化所视察(王应睐先生为左三) 1982年,英国首相撒切尔夫人来访中科院上海生化所(王应睐先生为左一) 1958年奉命筹建中科院上海生化所并担任首任所长后,王应睐将更多的时间和精力用于组织研究所及全国更大范围内的科研工作,引进和培养生物化学和分子生物学科研人才,将生化所发展成为国内领先并颇具国际声誉的生物化学研究机构,总体推进了中国的生物化学研究。代表我国基础科学研究成就的两项重大成果—世界上首次人工全合成结晶牛胰岛素和人工合成酵母丙氨酸转移核糖核酸,皆以生化所为主力完成。王应睐先生为培植这两项成果倾注了大量的心血。图左:1982年“人工全合成牛胰岛素研究”获国家自然科学一等奖图中:1988年第20届迈阿密生物技术冬季讨论会授予王应睐“特殊成就奖”图右:1987年“酵母丙氨酸转移核糖核酸的人工全合成”获得国家自然科学一等奖朱洗朱洗(1900-1962),浙江临海人。中国杰出的生物学家,中国细胞生物学和实验生物学的创始人与奠基人之一。朱洗先生于1925年考入法国蒙彼利埃大学,1931年毕业获法国国家博士学位。1932年回国任中山大学教授。1935年任北平研究院动物研究所研究员兼中法大学教授。1945年兼任台湾大学动物系主任。1950年聘为中国科学院实验生物研究所研究员,历任研究室主任、副所长、所长。1955年当选为中国科学院自然科学部(生物学)委员。曾于1956年度评为全国劳动模范。从1954年起被选为上海市一、二、三、四届人民委员会委员和人民代表大会代表,1958年当选为第二届全国人民代表大会代表。1961年朱洗先生(左二)在分析和讲解蟾蜍人工单性繁殖研究的试验记录从1950年到1962年,朱洗先生长期从事卵球成熟、受精和人工单性生殖方面的研究,取得丰硕的成果。他创建了激素诱发蟾蜍和黑斑蛙卵巢体外排卵与成熟的实验体系;发现了低温休眠是中华大蟾蜍卵球成熟的决定因素和输卵管分泌物是蟾蜍卵球受精的决定物质,提出两栖类受精“三元论”;培养出世界上第一批“没有外祖父的癞蛤蟆”,证明卵球具有整套发育成个体的物质基础以及人工单性生殖的子代能传种接代;阐明了两栖类和鲤科鱼类不同成熟程度卵球受精与胚胎发育的关系,唯有适当成熟时期卵球受精后才能正常发育,共发表有代表性的学术论文60余篇,著作20余卷,共450多万字,有专著《生物的进化》,科普著作《现代生物学丛书》等。1958年国家主席朱德参观朱洗先生实验室,朱洗先生介绍家蚕混精杂交子代遗传变异所产生的不同形状以及颜色蚕茧的变化(如右上图),展示驯化的蓖麻蚕(右下图)的研究成果。朱洗先生以国家需要为己任,秉持科学救国的信念,以极大的热情投身科学事业,充分施展学识才能,做出了卓越的成绩,为社会主义建设作出了巨大贡献,实现了他毕业追求的事业理想1959年朱洗从理论上总结了两栖类和鱼类关于卵球成熟与受精的系统研究。图示卵球发育阶段、成熟程度、细胞学上的指示和反应,指明只有在适当时候受精,胚胎才能正常发育。“家鱼人工生殖的研究” 1977年荣获上海市重大科学技术成果奖来源:中科院分子细胞科学卓越创新中心

马永贞

「疫情科普系列之二」一半是天使,一半是魔鬼

冲上天际的哺乳动物蝙蝠是现有哺乳动物中唯一可以自由飞翔的动物,而诸如飞鼯、鼯猴、鼯鼠等哺乳动物,他们只具有滑翔能力,如同现在人们进行的翼伞运动,都不是自主的飞行。蝙蝠成为了继昆虫、翼龙、鸟类后第四类飞行的生物——翼手目。虽然在生物学分类中只是一个小分支,但是它们独占了哺乳动物五分之一的总量,是哺乳动物中仅次于啮齿目(老鼠为代表)动物的第二大类群。恐龙尤其是翼龙灭绝后,给哺乳动物腾出了向空中发展的可能。蝙蝠是由远古时期的真兽类动物进化而来的,是适应自然、提高生存空间和生存质量的必然选择。学会了飞翔的技能,蝙蝠在自然界找到了一席之地——它们聚集在罕有动物居住的阴暗潮湿的山洞。为了飞行,它们也进化出了一个“高端”功能:回声定位。通过发出高频声波并分析声波碰到物体后的回声,使得蝙蝠这个昼伏夜出的生物能够探测到物体和猎物,这比仅仅利用视觉要高级和有效的多。蝙蝠为了飞行也付出了很多代价。即使人类拥有翅膀也无法飞行的主要原因,就是在于空中飞行要耗费大量的能量,是在陆地行走的3-15倍,蝙蝠为了飞行不得不提高能量代谢。高耗能的增加,导致它们需要高新陈代谢率才可以为飞行提供足够的能量。然而,新陈代谢速度和生物酶的反应有关,当温度越高时,酶催化的速度就会越快,因此蝙蝠的体温达到了40度之高。病毒的散播者至今为止,科学家从蝙蝠身上找到了4000多种病毒,其中狂犬病毒、SARS病毒、埃博拉病毒的自然宿主都是蝙蝠。这些病毒相当于蝙蝠的“肠道微生物”。蝙蝠之成为“病毒散播者”,很大原因就是蝙蝠的超高体温让病毒很难适应而不会发病,同时作为群居动物,病毒会随时交叉感染,这样一只蝙蝠就可能同时携带着多种病毒。为什么蝙蝠可以和病毒共同生存?除了较高的体温外,它还拥有着特殊的免疫系统。人类的免疫系统只在应对感染时才开启,而蝙蝠的干扰素(一种免疫物质)是持续激活的。对于人和其他的哺乳动物来说,免疫响应持续开启会机体造成严重的影响,然而蝙蝠的特殊免疫系统却不会损伤组织和细胞。另外,蝙蝠对体内细胞的游离DNA也更加容忍。在正常的哺乳动物的DNA都紧紧“锁”在细胞核和线粒体内,细胞质内如果出现DNA将是一个明显的病毒入侵信号,免疫系统会立即启动用于清除这些入侵物。而蝙蝠高强度的体力运动产生的自由基在细胞内堆积、破坏DNA,产生游离的DNA片段,所以在蝙蝠体内存在少量游离的DNA片段是正常情况,长时间的进化发展中免系统就接受了这样的情况,与此同时,也接受了病毒的遗传物质在体内“逗留”。也就是说蝙蝠身体内的特殊的免疫系统让病毒可以在身体内和细胞“共生”。这就是为什么蝙蝠带毒却不发病,通过飞行在哺乳动物之间四处传播病毒,一旦与人类发生接触,便可以将致命的病毒传播给人类。病毒传播“中介”——中间宿主要知道,人类的大量传染性疾病都是来自于动物。新出现的人类传染病中,人畜共患病的动物源性疾病有60%,其中不少一部分是来自于野生动物(包括蝙蝠、黑猩猩、土拨鼠等),比如鼎鼎有名的艾滋病、鼠疫、SARS、埃博拉等。但是蝙蝠这种生物的生存环境和人类生存环境相差还是很大的,一般人接触不到蝙蝠,又何以能将病毒大量传播给人类呢?这就需要传播的中间宿主了,一些和人类密切接触的野生动物可能就充当着人和蝙蝠之间的“中介”,比如SARS病毒通过果子狸将病毒从蝙蝠体内传向人类;埃博拉病毒通过灵长类动物的血液传递给人;MERS(中东呼吸综合征)病毒先传给骆驼,再由骆驼传给人类。(埃博拉病毒的传播途径)动物身上或多或少都会有病原体,野生动物和饲养动物的区别是量的多少。饲养动物环境比较干净,不利于病毒传播,所以我们应该拒绝食用野生动物。同时还要选择检疫合格的养殖肉制品才能够确保安全!除了不吃野生动物外,也尽量不要饲养从野外抓来的野生动物。同时也尽量不要接触野生动物可能传播疾病的分泌物、粪便以及其他被污染的物品等。但,蝙蝠也是重点研究对象蝙蝠隐藏着哺乳动物长寿的秘诀。动物寿命往往与其体型大小密切相关,例如非洲象的寿命可达70年,而普通小鼠通常只能活一到三年,但与老鼠大小相似的蝙蝠平均寿命可以达到40年之久。长寿蝙蝠的端粒不会随着年龄的增加而缩短。换句话说就是:蝙蝠的细胞可以更大量地复制。研究清楚它就能破解长寿的奥秘。说到癌变,人类的癌症是仅次于心血管疾病的第二大致死因素,而蝙蝠恰恰又是一类具有抗癌能力的动物。新陈代谢快的细胞是非常容易癌变的,但经过长时间进化,蝙蝠奇迹般地拥有了DNA自我修复的超能力,细胞虽然代谢速度快但很少转化成癌细胞。它们很可能还具有某些独特的未知的抑癌机制,随着研究的不断深入,可以帮助人类开发出治愈或抑制癌症的药物。对于蝙蝠还有一样人类所没搞清楚的,就是语言功能。鸟类一直是研究语言最主要的动物模型,但鸟类毕竟不是哺乳动物,与人类的差距还是有些远,蝙蝠就成了最好的选择。目前所知道的具有声音辨别能力的动物不多,除大象和海豚外就是蝙蝠了。作为聚集生存且高度社会化的蝙蝠,个体之间是需要交流的,有趣的是当科学家尝试翻译它们的语言时,发现它们始终在“吵架”:争夺食物、争夺配偶、抢夺睡觉的地方和栖息地。这将有助于人们破解语言的奥秘。(文中图片来源于网络公开图库)

汤曰

人物访谈——中科院微生物研究所吴边研究员

文章来源:MaterialsViewsChina官方微信平台本周末WILEY人物访谈我们对话的是中科院微生物研究所吴边研究员。吴老师给我们介绍了课题组在生物催化和计算机酶设计方面的研究工作,并展望了计算机设计的非天然酶进入到生物医药领域应用的前景。养微生物是他的工作,也是他的爱好。他认为科研中的“一头一尾”常常是工作中最享受的时刻,想到一个idea,或者发表了一篇论文。他给我们介绍了实验室里的Friday afternoon experiment传统,也许对大家有所借鉴。吴边,博士,中国科学院微生物研究所,“百人计划”研究员,博士生导师,国家重点实验室副主任。主持基金委“国家优秀青年科学基金”,国家重点研发计划合成生物学专项等国家级项目。本科毕业于北京大学药学专业,2010年于荷兰格罗宁根大学获得博士学位,其后在荷兰帝斯曼集团与格罗宁根大学从事研发工作,2014 年回国工作至今。现担任中国生物工程学会合成生物学专业委员会委员、中国微生物学会酶工程专业委员会委员与中国生物发酵产业协会理事。研究主要致力于生物催化相关的元件挖掘、机理解析、酶工程改造、合成设计等工作。在Nat.Chem. Biol., Angew.Chem., ACS Catalysis等国际主流学术刊物上发表数十篇论文并获得中和多肽青年科学家奖、中国优秀青年酶工程学家奖等奖项。在此基础上构建出一系列化学品的生物合成途径,已有多项技术成功转化,实现产业化应用。IntroctionMVC:能否请您先简单介绍一下您课题组的科研工作?WB:我们课题组主要从事生物催化相关的元件挖掘、机理解析和设计应用等方面的工作。在理论方面,我们的研究主要集中在如何借助计算机技术对酶这样的生物大分子进行原子尺度的功能设计。在应用方面,我们则主要研究如何将设计的酶整合到微生物中,从而创制出能够进行工业化应用的新型菌株。MVC:当您还在上学的时候,您想未来从事什么职业?是什么把您吸引到科学领域的呢?WB:和我们那一代大多数人一样,我从小就梦想成为科学家。在上大学后,我开始接触真实的社会,思想也发生了很大的转变,甚至自以为是地认为做科学家这种事是被舆论给误导了。我一度想要去体验不同的生活,也通过实习或兼职去尝试了销售、培训等各式各样的工作。但是这些工作,都不能让我获得心里的真正满足。后来机缘巧合,我来到荷兰留学,有机会接触到真正的科研。才体会到于我而言,探索未知、获取真视的成就感,是其他职业所不能比拟的。于是我重新下定决心一定要从事科学研究。而这一次,我明白这是内心自己的选择,自此没有任何改变。MVC: 如果您没有走科研这条路,您现在会做什么?如果重新选择,您还会继续做学术研究吗?WB:我个人的意愿一定是从事科研,但若是条件不允许的话,我也许会成为一位滴滴司机或者滑雪教练。Main fields of interestMVC:是什么促使您选择计算机蛋白质设计与绿色化学为您的研究课题?WB:我本科是药学专业,按照北大药学院的大药学培养模式,我接受了包括药物化学、药物分析、临床药学乃至药事管理等各式各样的训练。其后,我到荷兰留学,在硕士阶段的一个实习项目中,我首次了解到药物不仅可以通过化学合成获得,还可以通过微生物(酶)来进行绿色的工业化生产。在十多年前,这对我是一个观念上的巨大冲击,因此我产生了学习生物催化的想法。荷兰虽然是个很小的国家,但却是生物催化领域不折不扣的强国,不仅有众多知名教授,也拥有帝斯曼这样的跨国大型企业。于是我选择了继续留在荷兰攻读生物催化方向的博士,自此长期从事这个领域的研究。在研究过程中,我逐步体会到生物催化是一个高度交叉的领域,需要有机化学、生物化学、化学工程、微生物学等多个学科的共同支持。除了实验科学以外,这个领域的发展也离不开理论科学的介入。于是我花了数年的时间,在日常研究之余,学习计算化学与计算机技术,并逐步开始将信息技术与生物技术进行结合。这个研究方向难度很大,在国际上也是处于萌芽状态,鲜有同行。但从我们目前取得的初步进展来看,这个方向应该具有很好的前景,至少我们保持乐观。MVC:您对于您的研究在酶催化,生物医药等领域的应用前景有何展望?WB:计算机酶设计在经历了近年来的快速发展后,已经从概念发展扩展到实际的工业应用领域。例如我们在去年完成的β-氨基酸合成酶设计,目前已经实现千吨级规模化生产。相信在未来会有越来越多的计算机设计出来的非天然酶进入到生物医药的实际应用之中。MVC: 对于发表的著作,哪些是令您最骄傲的?WB:最骄傲的永远是自己发表的第一篇文章(ChemBioChem,2009,10,338),标志着自己终于成为了一名合格的科研工作者。虽然发表的期刊影响因子不是很高,但是在写作过程中,两位导师不厌其烦地反复为我指导十几稿。让我真正地学会了什么叫做治学态度。而近期最喜欢的研究则是β-氨基酸合成酶设计的工作(Nat. Chem. Biol. 2018,14,664)。我们从无到有地创造出了自然界中不存在的生物催化途径,而且能符合工业化生产的诸多苛刻要求。国内外的同行们给了我们很多的鼓励。例如去年的诺奖得主F. Arnold在Chem .Soc. Rev.,上发表的综述中,评述我们的工作是计算技术在生物催化领域应用的一个巨大成功。我们非常开心能够得到自己非常尊重的科学家的认可。MVC:您认为在期刊中做审稿工作有什么意义或重要性?WB:我认为做审稿工作是非常有价值的事情。同行评议作为现代科学发展的基石之一,需要每一个科研工作者共同去努力维护。从青年科学工作者个人发展的角度来说,通过审稿进行批判性的阅读和对他人研究的积极评议,反过来能够极大地促进自己科研论文写作的水平。Work life balanceMVC: 什么时刻您最享受工作中的乐趣?WB:科研过程中的一头一尾是我最享受的。“一头”是指我们实验室有Friday afternoon experiment的传统。有时我们会冒出一些与目前正在进行的既定项目无关的“疯狂”想法。我们一般就安排周五下午来做做预实验。大多数的想法最终都不会产生任何结果,那么过完周末回来就可以抛在脑后了。但是偶尔也会有成功的时候,也许一条新的研究道路就能开辟出来,这种取得初步突破的时刻是一种寻求到未知的乐趣。“一尾”则是指团队经过几年的坚持,克服种种困难,最终一个项目取得阶段性成果,或是文章被接收,或是工业化产品正式投产,这是另一种如愿得偿的宽慰乐趣,就像长跑过后,感受到的所谓“runner's high”一般。MVC: 科研工作之余,您有什么爱好?WB:养微生物是我的工作,也是我的爱好。实验室之外,我自己在家也用微生物做酸奶或者酿酒。除了微生物,我也很喜欢植物和动物。我在郊区租了块地,有空就去种种庄稼,在家里养了猫和鱼。运动方面,冬季是滑雪,非雪季跑步。Work life balanceMVC: 您认为科研人员最重要的品质是什么?您对有志从事科学研究的青年学生有什么建议?WB:我认为科研人员最重要的品质是能够在长期缺少正面反馈的环境下,保持平和的心态,持续地按着既定目标前进。医生可能做完一台手术就拯救了一位病人,大厨做完一桌宴席就能看见食客们满意的笑容。但是科学工作具有很大的特殊性,可能需要长达数年甚至数十年的时间在未知中摸索。每天的工作结束后,没有特别值得一提的进展是常态。因此,我所知道的成功科学家们,或充满激情,或平静如水,但内心一定都是极其坚韧的。MVC: 您能否用简单的几个英文单词形容下拥有快乐的实验室生活的关键?WB:work hard, play harder

华佗

方荣祥:我只做一件事|院士风采

原载《复旦人》来自62级化学系的方荣祥主攻的领域是“植物病毒学和植物生物技术”,2003年他当选为中科院院士。年近七十的方荣祥身体有恙,行动不似年轻人那般自如。然而与笔者间隙谈天,他所展露出的科学家的思维和行事方式却十分典型:头脑清楚,逻辑严密,话语简洁利落,他的复旦情缘与人生故事便是在这样的“白描”中逐渐清晰起来。忆青春岁月入学后的方荣祥被分在化学系一班,住在八号楼,“我们的情况比较特殊,我和三班的两个同学住在一起,这很符合现在‘interclass’的理念”,他语气轻松地回忆起当年的宿舍生活,但瞬间又凝重起来,“其中三班一个同学因肝癌早早过世了”,惋惜之情溢于言表。谈到当年的学习方式和氛围,他表示那时“不像现在搞分数教育、搞排名,大家一起上课、一起讨论,气氛融洽,学的东西也比较扎实”。至于一年“四清”、两年“文革”带来的影响,方荣祥认为那是“迫不得已的政治形势”,而自己和许多同学之所以在遭受如此巨大的影响之后还能继续从事科研工作并做出一定的成绩,他认为“三年的基础教育太重要”。复旦学习的前三个年头不仅为方荣祥在化学这一门学科上打下了坚实的基础,数学、物理、英语这些基础课程同样使他受益匪浅。方荣祥回忆,“老师特别认真,水平特别高”。那时,化学系的外语由复旦外语系的老师亲自授课,用的也是外语系自编的教材。而那个外语老师第一次上课的情景至今还令他难以忘怀,“他穿着过时的衣服,裤子是‘大绑腿’,看起来一点也不洋化”。与外表形成鲜明反差的是,第一次来上课,他一言不发,先在黑板上画出整幅英国地图,准确和逼真程度让全班同学目瞪口呆。方荣祥感慨,“那是有真本事的!”现在的方荣祥看上去非常平和,他打趣年轻的自己有“一颗喜欢热闹的心”,当年的他是复旦民乐队的一员,拉二胡。每每有演出,“我们就在1号楼的医务室里排练”。毕业之后,系里办同学会,百忙之中的方荣祥宁做“空中飞人”也要脱身前往。“每次回到上海,总要看看家人,看看学校,特别是化学楼。”母校半个世纪以来的点滴变化他都看在眼里、记在心里。“我们那个时候,国定路到了晚上根本没有人,静悄悄的”,而去五角场吃一碗八分钱的阳春面或是小馄饨,就是穷学生们难得的美味享受了。今天的五角场,早已成为城市副中心,复旦校园内的变化同样在新世纪以后天翻地覆。然而看起来,方荣祥有点小小的不满,“太繁华也太乱,那时候更像校园,现在却像闹市区了”。想了想,方荣祥又补充道,“学校的生活是很值得回忆的,那时没有太多的物质引诱”。谈科研人生谈及自己的成就,方荣祥就轻描淡写,“那是因为我是占了很大便宜,单位几十年未变,工作比较稳定,受到的干扰少”。在离开复旦的近五十年里,和工作单位一样未变的,还有方荣祥做科研的恒心和毅力。1968年10月,甫一毕业的方荣祥被分配到中国科学院微生物研究所。旁人看来,这似乎是一次转行,然而方荣祥认认为,“化学与生物有天然联系”。如果说学校里的实验课还算“小打小闹”,方荣祥便是从这里走上了独立科研的道路。1979年,改革开放的政策拉动了国家和民族命运的转轮。这一年,他迎来了人生第一次出国的机会。他在国家统一的英语考试和研究所的业务课选拔中脱颖而出,被派往比利时。到了欧洲,那里的物质生活、工作和科研条件,都与刚从动乱中回过神来的国内有着云泥之别,也给了初来乍到的方荣祥深深的震撼。后来的方荣祥越走越远,他去美国,到纽约——那里的研究所有国际上最领先的实验室。“现在,我们的研究所非常国际化,实验室有来自欧洲、日本、中国大陆、香港、台湾的同事,大家不分国籍,做实验都十分努力,做到十一二点,甚至熬一个通宵也不稀奇”,方荣祥自然也是其中的一员。回国之后,方荣祥开始长居北京,也有了自己的实验室。从那时起至今,他的研究方向都围绕着转基因植物,这是一个在国内相当前沿的课题:“前沿”一方面意味着无限前景和可能性,另一方面却也暗示了经验的匮乏和源源不断的争议。方荣祥说,“研究植物病毒和转基因作物,烟草是基本的模式,它同时又是经济作物,但是对人类健康却伤害很大”,出于伦理道德方面的考虑,他便把同样的原理用在番茄和辣椒上。方荣祥在这一领域的研究多次取得重大突破,获奖无数。他觉得成绩很大一部分归功于在纽约研究所时打下的基础,又说,“感谢复旦的教育,复旦的教育是严谨的,它教会我执着,多年只做一件事”。1998年,方荣祥的学生罗宗礼获得院长特别奖现在的方荣祥还坚持带研究生,亲自参与实验室的事,更多的时候便交给这些年轻人。作为整个实验室的总舵手,他负责制定实验方向、总结实验结果和申请科研经费。方荣祥院士获得何梁何利奖(左一为方荣祥院士)在学生广场的活动结束之后,校友们移步大学路的餐馆,觥筹交错之中继续畅谈人生。而午餐结束之后,方荣祥就要率先离开了,他必须尽快飞回北京,毕竟实验室里的事情,一刻都不能耽搁。而这场短暂的相聚并不是一个句号,尽管人到暮年,依旧“夕阳无限”,带着不舍,带着憧憬和期盼,方荣祥和他的同学们将回归各自的生活和工作,也继续书写着各自的精彩。

打鸡蛋

中国科学院微生物研究所大学生夏令营暨推免生、直博生报名通知

为增进大学生对生命科学前沿的了解,拓宽科学视野,培养实践能力,开启创新思维,推动生命科学领域的人才培养,为大学生提供置身中国科学院高水平生命科学研究的机会,中国科学院微生物研究所2020年举办“戴芳澜”大学生暑期夏令营及推免生、直博生双选会。一、招收对象和招生规模面向全国各高校生命科学领域品学兼优的,按照学生目前的平均绩点及专业排名预计能够在2020年9月取得所在院系推免指标的大学三年级学生。我所录取的夏令营营员必须参加推免生及直博生面试。二、时间安排拟定于7月中旬举行(具体时间另行通知)。三、夏令营及推免生、直博生招生方向及导师信息四、活动内容本次夏令营活动拟包括特邀报告、专题讲座、特色参观以及其他学术文化交流等。受疫情影响,具体形式待定。五、报名与录取1.夏令营自即日起至2020年7月3日接收报名。邮件报名及网上报名均需要在7月3日之前完成,逾期不予处理。2.报名流程(以下三步骤缺一不可)(1)发送邮件报名(必须发给以下两个邮箱才算报名成功)在7月3日之前将本通知附件1“申请表”和附件2“汇总表”填写完毕,发送至我所招生邮箱enroll@im.ac.cn,邮件主题和申请表、汇总表名称均为“2020夏令营 - 申报导师姓名 - 本科学校 - 本人姓名”;同时,将申请表和汇总表务必同时发送到所申请的导师1和导师2的邮箱中。请注意:发送邮件所需要的“申请表”必须是本通知附件1的word申请表,“汇总表”必须是本通知附件2的excel汇总表;发送的“申请表”必须是word版本,“汇总表”必须是excel格式,不接受其他文件格式。(2)网上报名报名网址:http://zxsq.ucas.ac.cn/(此网址为中国科学院大学夏令营网上申报系统)请务必按照上述网址要求进行注册、网上报名并确保提交,再次说明,7月3日报名截止。再次说明,发邮件和网上报名二者缺一不可,缺少其中任何一项,视为报名无效!一旦营员报名材料有作弊行为,将取消拟录取资格!3. 录取(1)由于我所夏令营是按照导师报名及录取,每位老师的录取名额各不相同。研究所将根据学生申请情况,对接收导师进行调整。(2)录取结果以网上公布及短信通知两种方式并行(预计7月10日左右公布)。请注意提供有效的手机号码。六、联系方式 联系人:010-64806191、010-64807592 通讯地址:北京市朝阳区北辰西路1号院3号中科院微生物所研究生部 邮政编码:100101 报名邮箱:enroll@im.ac.cn网址:www.im.cas.cn附件1和附件2下载地址:https://mp.weixin.qq.com/s/SIWshn295WRezmKQkZKpdg

什么是ADE效应?

文章作者:中国科学院微生物研究所 马越 博士随着新冠肺炎继续在全球蔓延,人们对其疫苗的研发也在持续关注。但近期,有专业人士提出要警惕ADE效应,那什么是ADE效应呢?ADE的全称是:Antibody-dependent Enhancement,即抗体依赖增强,简单的解释就是病毒在感染宿主细胞时,由于某些原因导致相关抗体增强其感染能力的现象。在解释什么上面这段话到底在说什么之前,我们先来介绍一点背景知识(真的只有很少的背景知识 )。(图片来自网络)一、背景知识1. 抗原(Antigen)首先我们了解下什么是抗原。抗原是指病原体上任何可以被免疫细胞特异性识别的分子或分子的一部分。也就是说,抗原是病原体上任意分子或分子的一部分,但这里有个限制条件就是这些任意的分子中能被免疫细胞特异性识别的那些。大部分的抗原都来自于病原体的表面分子或者这些分子的一部分。这里也很好理解,本来就在表面的分子具有更大的概率会被免疫细胞特异性识别。2. 抗体(Antibody)抗体分子是一个Y型结构,如图1。Y字型两臂顶端是这个抗体分子主要识别结合抗原的位点。这一部分被称为Fab(Fragment antigen binding),原意就是结合抗原的片段。Y字型主干被称为Fc(Fragment crystallizable),这一片段不含有能结合抗原的部分,它的命名是因为最初在实验中观察到这部分很容易产生结晶,所以就将它命名成了可结晶的片段。将Y两臂端与主干连接在起来的是具有柔性的片段,被称为铰链区。Fc和铰链区在不同的抗体中也存在着差异。然而,针对同种之内各病原体的特异性抗体,这些抗体的结构大体上是相似的。图1 抗体结构示意图3. 补体(Complement)补体系统是由多种不同的蛋白组成,主要由肝脏产生。在病原体或抗体与病原体结合的复合物存在时,补体系统会被激活。特定的补体蛋白相互作用,形成几种不同的补体激活途径,所有这些途径的最终结果都是杀死病原体,并诱导炎症反应,帮助抗感染。补体激活的途径有三种。最早发现的是由抗体作为介质触发的激活途径,被称为经典激活途径;其次被发现的被称为替代途径,即仅有病原体的存在就能将补体系统激活;第三种是凝集素途径,通过凝集素型蛋白识别并与病原体表面分子结合从而激活补体系统。4. 抗体作用机制抗体是宿主用来抵御病原体感染的主要防御手段。目前已知的作用机制有以下三种(图2):a. 中和作用(Neutralization):病原体进入宿主细胞前,需要与细胞表面的特定分子结合。而与病原体结合的抗体可以防止这种情况的发生;b. 调理作用(Opsonization):抗体在病原体的表面聚集,并促进吞噬细胞的吞噬作用。其主要机制是吞噬细胞通过其表面的Fc受体识别与病原体结合的抗体进行吞噬;c. 激活补体(Complement activation):覆盖在病原体表面上的抗体可以激活补体系统。与病原体结合的补体通过与细胞上的补体受体结合,促使病原体消亡。部分补体可以招募吞噬细胞到感染部位,有些补体的末端成分可以在病原体表面打孔,形成孔隙直接将其裂解。图2 抗体三种作用机制好了,到这里枯燥的背景知识就结束了,不知道你已经理解多少了呢?全理解了当然是最好的,如果一点也没理解的话,那么对于下面将要探讨的内容你只需要记住下面这段话就好了。抗原是来自病原体的;抗体可以识别并结合抗原,然后通过各种机制阻止病原体侵染宿主细胞;补体系统可以帮助抗击病原体。二、ADE效应研究人员最早在登革热患者中观察到ADE效应这一现象。登革热是由登革病毒(Dengue viruses)引起的急性传染病,其传播媒介是蚊子(我国登革热的传播媒介是白纹伊蚊和埃及伊蚊,俗称“花蚊子”)。登革病毒有四种血清型(种以下的分类),在本例中类似于同一个人换了4件不同的衣服,然后抗体是通过这些衣服来识别的,但是这4件衣服之间又具有一定程度的相似性。当一部分患者在接受治疗后,其相关症状得到了改善并痊愈后。其中部分不幸的人会被另一种血清型的登革病毒再次感染,而这次的感染后不论是发病率,还是病症都会在短时间内急剧升高加重。这种现象被确认是由于第一次感染后患者体内产生了针对这种血清型的抗体;然而这个抗体并不能很好的制止另一种血清型的病毒毒株。更糟糕的是,这个抗体会帮助新血清型毒株侵入宿主细胞,从而让病毒在更快的速度下完成繁殖-入侵-再繁殖这一过程,加重了病症程度。科研人员解析了下面三个产生ADE效应作用机理。1. ADE效应最初的阐释——Fc介导的ADE效应Fc我们在背景知识里已经了解到了,它就是抗体的主干,我们也知道这块结构是不参与病毒结合的。这里Fc起到了关键作用,其中的机理是这样的:抗体和病毒结合上,但是抗体并没有将病毒完全中和,这样导致病毒还是处于具有感染侵入宿主细胞能力的状态,导致这种结果的原因是这里结合病原体的抗体其实不是特异性的,如登革病毒中4种血清型都对应着各自特异性的抗体,都是对各自的血清型能进行有效完全中和,对于其他血清型就无法完全中和。这时候能识别Fc的免疫细胞(表面有Fc受体,可以与Fc结合)来主动去结合这些他们认为没有毒力的抗体——病毒复合物,准备对病毒进行最后一步的清理。这时候一直在“装死”的病毒发动了它的攻击,在借助了Fc结合在免疫细胞上后,病毒离这些原来要消灭病毒的杀手们更近了,于是通过各自的手段侵入这些免疫细胞,在它们体内进行大量同类病毒的繁殖,从而加速了感染的进程。然而一般拥有Fc受体的细胞都是来源于骨髓细胞系的免疫细胞 。代表病毒:登革病毒。2. 补体介导的ADE效应我们知道补体系统中有几种完全不同的补体激活途径,但不论是哪种激活途径,这都不重要。这里最重要的是补体系统被激活了。补体在未被激活之前就是游离在血液中的蛋白质,本质上安分守己的老实人。在被激活之后也是社会的一块砖,哪里需要哪里搬。但是这块砖有时候会被别有用心的病毒们盯上给利用了,宿主细胞中广泛存在着表面具有补体受体的细胞,也就是能和补体结合的细胞其实要远比能结合Fc的细胞多。这一事实暗示能利用补体介导的ADE效应的病毒的威胁要更大,其威胁更难消除。和Fc介导的ADE效应类似,这里主要是补体和病毒(或病毒-抗体复合体)结合了。但是这个补体,或者这里补体所结合的抗体其实不是特异性的针对这个病毒的,没有做到完全抹去病毒毒力。但是这时候宿主体内却有很多不同细胞系的细胞可以和这种补体-病毒(或补体-抗体-病毒)复合物中的补体相结合,让病毒有了更多的可乘之机。导致了病情的急剧发展。代表病毒:West Nile virus,HIV-1和Ebola virus。3. 一个新的机理——可产生ADE效应构像变异:在最新的体外实验研究中,科研人员们揭示了一种全新的产生ADE效应的机理。首先研究人员们设计了一种全新的抗体,这个抗体可以结合在冠状病毒的S蛋白上,并且可以完全中和。但是这里完全中和病毒的抗体对冠状病毒的S蛋白构像产生了影响,使S蛋白构像发生了变异,拥有了即使已经被抗体结合上去了,但S蛋白还是能结合到宿主细胞上的能力。使得拥有Fc受体的免疫细胞在这种情况下更容易被感染,这导致了类似Fc介导的ADE效应,说类似是因为之前不论是Fc介导的还是补体系统介导的ADE效应都是二次感染不同毒株的病毒时才会出现的现象。然而这一体外实验结果直接向我们展示了另一种全新的机制:即使是在初次感染的时候,不适当的抗体也会直接导致ADE效应的产生。令我们欣慰的是该研究团队只是在体外实验中发现了这一现象。但是即使在体内实验中目前还没发现这种机制的ADE效应,我们还是应该谨慎小心为上,特别是在应用抗体进行治疗的时候要警惕ADE效应的产生。代表病毒:严重急性呼吸道综合症冠状病毒和中东呼吸综合征冠状病毒。已知有ADE效应的相关病毒:登革病毒(Dengue viruses),西尼罗河病毒(West Nile virus),人类免疫缺陷病毒(HIV-1),埃博拉病毒(Ebola virus),罗斯河病毒(Ross River virus)。在体外试验中显现出ADE效应的严重急性呼吸道综合症冠状病毒(SARS-CoV),中东呼吸综合征冠状病毒(MERS-CoV)。ADE效应对人类健康最大的威胁是把我们用来保护自己的盾变成了刺杀自己的矛。以己之盾,化矛攻之。这盾就是疫苗。所以我们看到了疫苗研发周期长,而且一步一步的精确设计规划,就是因为疫苗的研发不能操之过急,实验中任何一次没有照顾周全的操作,都可能对结果产生严重影响。ADE效应也正是我们需要随时检测新冠病毒亚型出现的原因之一,因为绝大部分ADE效应的产生,往往是由多种不同血清型的病毒在两次感染同一个患者之后出现的,我们现在还没有确凿的实验证据或临床证据表明不同血清型的新冠病毒会产生ADE效应,同时我们也不能证明一定不会产生ADE效应。所以,我们还得好好的保护好自己,不管是感染过新冠病毒还是从未感染过。我们已经知道的是新冠病毒有5种亚型,但是我们不知道同一个人会不会二次感染并产生ADE效应,所以小心为上,保命要紧!一个抗体的自述:我以为我是个好人,有时我在做坏事,但我确实是个好人。给我个机会,以前我没的选,我只是想帮你。以后再遇见那个人,我还是无法保护你,我没的选。一个补体的自述:俺也一样!(图片来自网络)参考文献:1. Murphy, Ken, and Casey Weaver. Janeway's immunobiology. Garland Science, 2016.2. http://www.srx.gov.cn/cgjwsczt/bmswfz/content_2600933. Taylor A, Foo S S, Bruzzone R, et al. Fc receptors in antibodydependent enhancement of viral infections[J]. Immunological reviews, 2015, 268(1): 340-364.4. Wan Y, Shang J, Sun S, et al. Molecular mechanism for antibody-dependent enhancement of coronavirus entry[J]. Journal of Virology, 2019, 94(5).5. Takada A, Kawaoka Y. Antibodydependent enhancement of viral infection: molecular mechanisms and in vivo implications[J]. Reviews in Medical Virology, 2003, 13(6): 387-398.