在德国林道举办的高级研习班上,与诺贝尔奖获得者的一次交流使得三名年轻的研究人员倍受鼓舞,他们立志解决研发药物中所面临的一些最大挑战。
有机会接受科学界大佬们的谆谆教导,一直以来都是年轻研究人员的梦想――这场“高级研习班”开办于2011年林道市诺贝尔奖获得者大会的第二天,研习班尝试着由学生科学家唱主角。三位研究人员以海报宣传的形式把他们所做的工作展示给一位诺贝尔奖获得者。在研习班上,生化学家阿龙·切哈诺沃(Aaron Ciechanover)将对每位发言的学生进行点评。切哈诺沃明确表示,研习班开办之初即定位为:“与许多在此举行的讨论职业生涯发展的讲座不同的是,这次只讨论科学。”
阿龙·切哈诺沃,生化学家,来自位于海法的以色列工学院,由于其在泛素―蛋白酶体系统方面的发现共享了2004年的诺贝尔化学奖。在泛素―蛋白酶体系统里,细胞对不需要的蛋白质进行编号和销毁的过程受到严格的控制。这一蛋白质质量控制的机制对于诸如细胞分离、DNA修复等基本生命现象具有重要作用,在一些疾病的形成中很可能非常关键,如在老年痴呆症中,蛋白质发生聚集和囊胞性纤维症,因蛋白质的消耗过快而引发疾病。
切哈诺沃和年轻的研究人员在听取基塔·纳吉介绍她在糖尿病神经病变方面的研究
他为本次研习班选择的三名学生都在蛋白质折叠或加工的某一方面进行过研究。
但研习班很快就发展成节奏快速的课程,大家思考如何预防疾病的重要性而不是仅仅对疾病加以了解。切哈诺沃传递的信息是:对当今的全球性传染病进行响应需要具备把科学设想转化成有效治疗方法的能力。
聚焦全球性健康问题
年轻研究员们的发言集中在三类重要的全球性健康问题:帕金森综合症、糖尿病和肺结核(TB)。切哈诺沃的主张是:这三种疾病都属于现代社会的疾病。帕金森综合症是由于缺少可以产生多巴胺的神经原而导致的一种神经障碍,这种疾病很少发生于年龄低于50岁的人群。100年前人类的寿命短,很少有人有机会染上这种疾病。在全球范围内糖尿病的发病率在迅速增加,至少部分原因可以归咎于人们生活的富裕:摄入高脂肪和高糖含量的食品和久坐不运动的生活习惯。肺结核病发展的轨迹说明药物开发的强大作用和存在的缺陷:二十世纪中叶,使用强大的抗生素攻克了这一疾病;但在二十世纪末期,由于出现新的抗药体而使得这种传染性疾病的发病率迅速回升――这令人不快,却也在提醒人类,医疗方面取得的成就可能无法保持长效。
第一位发言的是来自德国图宾根赫尔特脑科临床研究学院的博士生莉娜·伯布拉(Lena Burbulla),她描述了致死蛋白――一种线粒体陪护蛋白质的质量控制在染上帕金森综合症后如何变异。伯布拉解释说,一般情况下致死蛋白帮助被错误折叠的蛋白质重新折叠并保护神经元不发生蛋白质聚集、氧化应激和线粒体损伤。在帕金森综合症患者体内发现了三种致死蛋白的变异体。帕金森综合症患者大脑中的神经元受到线粒体功能紊乱和蛋白质聚集的折磨,但其中的因果关系还不清楚。伯布拉说,通过研究这些基因变异体的功效可能能够明确该疾病的发病机理。
接下来发言的是基塔·纳吉(Geeta Negi),一名来自位于旁遮普帮印度国家医学教育和研究学院的学生,他的研究重点是糖尿病神经病变――一种糖尿病并发症,可导致感觉神经损坏――中转录因子NF-κB所起到的作用。纳吉说,目前没有任何治疗方法可以阻止炎性反应,即糖尿病神经病变的主要病因,所以对NF-κB进行干扰可能会是一种比较有希望的途径。
最后一位发言的是阿维谢克·阿南特(Avishek Anant),来自于新德里印度国家免疫学学院,他主要谈到了肺结核病的病原体――结核杆菌的药物靶标。为了更好地控制肺结核病,阿南特说,临床医生需要得到很多创新的成果:治疗多种药物抗药性TB,医疗点诊断测试和潜伏性感染者疫苗。这些需要看起来可能难以完全满足,但切哈诺沃认为此类范围的问题完全适合他举办的这个高级研习班,“我们这里不是解决问题,我们是在把问题罗列出来。”这三种疾病归纳为一个亟待解决的问题――流行病学的未来:发展趋势良好,但还没有找到明确的治疗方法。
切哈诺沃的精彩点评
切哈诺沃并没有把重点放在发言者所提到的一些具体问题上,他提议大家就如何设计最佳的治疗方案展开讨论。以纳吉关于NF-κB的想法为例,切哈诺沃指出把这种蛋白质复合体作为研究目标所存在的一个难题:这是迄今为止有具体描述的最为复杂的转录因子。这种混杂的转录因子存在于三种系统中――包括神经元存活、髓磷脂(包覆神经元的保护鞘)的生成和阻止细胞死亡(或细胞凋亡)的基因表达。他转身对着纳吉,问道:你会怎样在一个细胞里保护它的活动不受任何影响,而在另外一个细胞里篡改它?
切哈诺沃对科学的热情溢于言表
切哈诺沃随后又把纳吉的问题抛给了听众,要求他们想象自己是一名在一家医药公司工作的研究员。切哈诺沃鼓动着听众,并把手指向他们:我要你们想出解决方案。在会议室里的听众纷纷举起了手。一位年轻的癌症研究员建议在以组织中某个抗原为目标的抗体中附加一种毒素。“好主意!”切哈诺沃赞扬到。另外一个提议是:使用在一般情况下可以抑制转录因子背景值的内源性调节剂指向已经被高度活化的NF-kB。切哈诺沃的评价是:“这个方法缺乏特异性。”学生进一步阐述:也许一个可以把调节剂指向合适组织,并可以被活化和灭活化的带菌体能够提供必要的准确度。
切哈诺沃在讲台上走来走去,不时打断学生的发言,对每种看法提出表扬或进行详细的分析,充满激情地与到会人员交换意见,会议室内的听众听得非常投入。学生们踊跃提出建议,在已没有时间听取每个人发言的时候,很多人仍然举手。切哈诺沃把讨论向超出某种NF-κB的细节方向发展,去解决更广义的问题,如对生物过程进行有选择性的抑制。他说:这不仅仅是一个转录因子的问题,而是关乎药品的问题。”癌症是一个最明显的例子:化疗不仅杀死癌细胞,但同时也对其他细胞造成了比较大的附带损害。怎么才能避免这种负面效应呢?
在接下来的时间,切哈诺沃对每位与会者的想法提出批评性意见以及建议。有一个方案是通过一个携带病毒的带菌体运送可以钝化目标体的蛋白质。蛋白质的序列将在带菌体内部进行编码,并被一个启动子――一段可调节的DNA,具有组织特异性――所控制,因此蛋白质也将只会在目标器官中被活化。
切哈诺沃思考了一番,指出启动子很有可能由于甲基化而被灭活,从而无法长时间发挥效用。另外一个建议是口服某种制剂,使用诸如光敏化的技术使其在目标区域转变成可以发挥作用的药物。切哈诺沃赞成的一个想法是制作一种可以有选择性地通过癌细胞中相对比较薄弱的脉管系统的药物,并指出开发楷莱/阿霉素――化疗制剂阿霉素的脂质体胶囊――的时候使用了一种类似的方法。因为阿霉素对于心脏的毒性很大,需要把药物封装在人造的脂质体中以降低对心脏的毒性。
实验室里的真实生活
学生发言者因为有与诺贝尔获奖者进行精神层面的交流而显得异常的踊跃。阿南特会后说,“超过一个硕士研究生的正常发挥。”纳吉持相同的看法:那是一种荣誉,切哈诺沃的热情和乐观主义非常具有感染力,激发了她更多地思考如何把现有科技运用到人类其他疾病的治疗当中去。她说:切哈诺沃使听众席里年轻的研究员们去思索实际的解决方案。
这种形式灵活、气氛自由的对话使学生们深受鼓舞。来自伦敦癌症研究院的吉金·林(Gigin Lin)说:学术性很强,讨论会的气氛非常热烈。德国哥廷根大学生化专业的博士生克里斯汀·舒尔茨(Christian Schulz)持有相同的看法,并补充到:不同之处还在于学生们有更多的机会发表个人意见。
最后,尽管借鉴了文艺复兴时期的教育学理论,但讨论会并没用过多沿袭学生和老师进行一对一授课的高级讲习班的模式。尽管如此,还是形成了这么一种原则――学生通过实例而不是明确的指导去进行学习。讨论的广度――从泛素系统的复杂性到医药开发的最大障碍,给年轻的科学家们提供了一张极富价值的知识蓝图供他们去探索。切哈诺沃说,最理想的情况是导师不用告诉你下一个实验的内容,但通过观察导师如何处理问题和思考解决方法,他的思维模式将深深地留在你的脑海当中。
资料来源Nature
责任编辑 彦 隐
诺奖得主的中肯建议
“交换座次”的讨论会
仅仅是因为获得了诺贝尔奖并不能使你远离科学界的日常生活。在林道市,名为“交换座次”的讨论会的主要特色是一个由诺贝尔奖获得者和一些年轻的研究员所组成的小组进行的讨论。获奖者们有机会向学生们询问他们的兴趣和计划。在随后的对话中,科学界的几位精英提出了一些非常中肯的建议。
辛勤工作学生组员在回答2009年诺贝尔化学奖获得者托马斯?施泰茨提出的问题时说,他们通常在工作日里工作的时间很长,但不是每个周末都会去实验室。施泰茨在备注中写到自己在周末工作是家常便饭。
注重交流施泰茨非常推崇20世纪60年代末期英国剑桥分子生物实验室的文化。在那里,吃饭和茶歇始终是交际的场合,并能够产生新的构想和合作的机会。“现在的人们在他们自己的办公室里吃午饭,发电子邮件。这在我看来是一种极不可取的从事科学工作的方法。”
直抒胸臆保持与你的导师的联络――即使他的管理风格是放手型的。舒尔茨说,最不成功的学生和博士后就是那些平常默不作声的人。
创造力得益于多种资源的滋养1981年诺贝尔生理学或医学奖共同获得者道斯滕?威塞尔说,让大脑工作的最好办法是对所有不同的事物采取开放式的态度。威塞尔例举自己终生以艺术为乐,并把它作为灵感的来源。“我看到我的同事们工作得非常辛苦,忙于各种琐碎的事情。他们的生活还缺少一些品味的快乐。”
[资料来源:Nature][邢鸿飞/编译][责任编辑:彦 隐]