【教授的影响力系列报道之七】
破译基因和健康的密码
记者 程 毓
张同存 生物医学研究院院长,教授,博士生导师,湖北省中青年突出贡献专家。主要研究心血管、肿瘤等重大疾病转录调节异常的分子机制和肿瘤免疫细胞治疗。
张同存通过显微镜观察细胞分化
人类大约有2-3万个基因。医学上认为,人类的疾病因为“基因表达”异常造成。如果掌握了基因表达的调控,就相当于掌握了人类健康的密码。美高梅集团生物医学研究院院长张同存教授,就是致力于蛋白质转录因子“Myocardin家族”研究的“揭秘”者。
Myocardin存在于细胞核中。实验证明,如果在胚胎时“敲掉”它,心脏就会停止发育,造成胚胎死亡。Myocardin与人类的发育和心血管疾病、癌症等重大疾病相关,其表达及调控是当前国际生物医学界的研究前沿和热点。
全球首次揭示Myocardin诱导心肌肥厚
“请检测我的Myocardin指标。”一位中年男人在单位组织的体检中提出“特殊”的要求。他的家族患有遗传性心血管疾病,检查结果显示指标偏高,医生给他开了药。三个月后,他来医院复检,显示恢复正常。依靠这样的定期检查,他成功地控制住疾病。
这个故事是虚构的。
心血管疾病是50岁以上中老年人健康的常见病,全世界每年死于心脑血管疾病的人数高达1500万人,居各种死因首位。随着张同存和同仁在Myocardin家族研究领域上的不断突破,“对因检测”和“对因下药”防治心血管疾病在不久的将来会变成现实。
张同存从2003年开始从事Myocardin家族研究。当年,他作为研究助理教授,进入美国北卡大学医学院心血管研究所。该研究所于2000年在全球首次披露“发现Myocardin家族”。
通过艰辛的研究,他发现Myocardin诱导心肌肥厚。研究成果2005年发表在该研究领域的高水平学术期刊《循环研究》上,在全球首次披露。为此,该杂志编辑部专门发表述评:“该研究成果是对心脏功能研究的重大突破。”从此,奠定了他在国际上重要的学术地位。
2014年张同存又在全球首次证明Myocardin家族与乳腺癌发病以及进展密切相关。研究成果发表在癌症研究领域国际顶级学术期刊《癌症通讯》和国际生物化学和生物物理学会会刊上,引起国内外学者的广泛关注,收到来自多个国家学者期待学术交流的邀请信。
他主编关于“生物工程技术进展”的英文学术专著两部,还担任6种SCI学术期刊审稿人。
近十年,他先后赴美国佛罗里达大学、英国剑桥大学和牛津大学、德国慕尼黑大学做学术交流,这些大学在基因转化调控的研究处于国际领先。
如此显著的成就,与他多年海内外研究经历分不开。2000年张同存获中科院生物物理所理学博士学位,同年获美国科学院国家研究委员会博士后研究员奖,进入美国人类健康与环境效应研究所。期间做出的研究成果发表于该研究领域最高水平的《致癌》杂志,获得2004年美国环保局科技进步二等奖,还在《生物化学》《癌症快讯》等国际一流学术期刊发表论文。
填补国内Myocardin家族研究的多个空白
2006年张同存从美国回国,成为国内开展Myocardin研究的“先驱者”,在心脏病、肿瘤和糖尿病等研究上不断取得突破,其学术成果填补了中国在该领域研究的多个空白。
由于其研究意义重大,创新性强,方法先进,先后获国家自然科学基金4项,863项目2项,973项目1项,省市级课题8项。截止目前,在国际学术权威期刊《循环研究》《生物化学》《干细胞》等发表论文36篇,其中SCI论文31篇,EI论文6篇,研究水平处于国际领先。
在他的社会兼职履历表里写着:湖北省生物化学与分子生物学学会常务理事,湖北省生物物理学会常务理事,中国细胞生物学会理事,美国癌症学会高级会员,美国心脏学会会员。
带着“耀眼”的学术成就,张同存频频受邀出席国内外的学术交流活动。仅今年春节至今,他就参加了3场国际学术会议,并作主题发言。
今年4月,美国北卡大学医学院心血管研究所负责人、美国科学院院士Eric教授看了他的研究成果,点头称赞:“Myocardin研究越深入,就越复杂。你坚持至今,取得了很好的进展。”
去年,在美国举行的Myocardin国际学术交流会上,张同存作专题报告后,主持大会的美国康奈尔大学教授评价说:“张同存教授的研究推动了Myocardin研究国际水平的提升。”该会议在中国仅邀请张同存一人参加。
“做研究,是我感到最幸福的事。”他和学生交流学术问题,常常从下午聊到深夜,晚餐师生一起,边吃着盒饭边聊。
在家读文献,经常感到兴奋时,拿出纸笔,边画边讲给做财务工作的夫人听。“在他的熏陶下,我这个‘门外汉’成了半个‘专业人’。”夫人笑称。
痴迷研究的张同存介绍,人体内有成千上万个转录因子,要在它们之中“筛选”能与Myocardin结合的,研究工作如“大海捞针”。还要研究结合后,哪些增强,哪些减弱,对人体健康的影响。实验如无限扩张的网络,无穷无尽。
“我这一辈子,就是研究Myocardin家族。”张同存用缓缓地语气说,神情仿佛在说一句神圣的誓言,慎重而坚定。
一个国际化研究团队在与时间赛跑
张同存回国后,随后创建了美高梅集团生物医学研究院。
翻开研究院的教授名单,惊讶地发现,团队成员相当“国际化”。有曾在英国剑桥大学桑格研究所任高级主管的比尔教授,有曾在日本东京大学、美国哈姆纳健康科学研究院工作的董坚教授,有曾在英国卡迪夫大学、曼彻斯特大学和伦敦大学工作过的邓文生教授,还有曾在法国国家科学应用研究所、美国德州大学工作过的辛化伟教授……
“我们都是被张同存教授吸引来的。”教授们异口同声。
来自英国剑桥大学的比尔教授,与张同存相遇在2012年天津举办的国际生物工程技术学术会议上。当听完张同存“关于Myocardin与生物材料协同诱导干细胞分化”的报告后,他主动要求加盟。之后连续两年,他们联合成功申请国家外专局项目,并在《自然》杂志发表高水平的论文。
这个国际化的大家庭有着明显的“国际范”学术氛围。
“为什么做这个”“为什么用这个方法”“这个方法是否可靠”“这个方法有什么毛病”,在研究院的会议室里,几乎每天下午都有这样的“唇枪舌战”。“学术交流迸发创新的火花。”张同存鼓励大家“学术争鸣”。
早上8点半到晚上11点半,实验室里随处可见师生的身影。做实验,写报告,看文献,个个神情专注,心无旁骛,仿佛进入无人之境。就连平时的周末、节假日和寒暑假也毫无例外。博士生徐尧介绍:“没有人要求这样做,但大家都很勤奋。”
“每个人都在与时间‘赛跑’。”徐尧讲述了学术界存在的一个“残酷”的现象。全球做相同领域研究的学者很多,甚至研究的思路也相同,当有学者的研究成果在世界上第一个发表,很有可能其他成千上万的学者数十年的心血都白费了,“就像国际田径比赛,谁第一个打破世界纪录,就载入史册。而后来平了世界纪录的,其意义就不可同日而语”。
翻开研究院发表的论文目录,发现所有师生“无一例外”发表的是英文论文,而且发表在国际公认的权威学术期刊上。前不久,他们分别在国际顶尖的学术期刊《癌症研究》和《生物化学》上发表了论文。
生物医学研究院在张同存教授的带领下,如今不仅是国内唯一系统深入研究Myocardin家族的“学术高地”,而且成为国际上该领域研究的 "重要平台"。
【记者手记】
勤奋 敏锐 坚持
程 毓
优秀学者应该具备怎样的品质?面对记者的提问,张同存思考了一会,神情凝重地说:“勤奋、敏锐和坚持。”
“勤奋不一定成功,但不勤奋肯定不会成功。”张同存讲述自己做博士后时的经历。研究所要求每周工作不少于86小时,而他实际上每周工作达100小时,每天工作13-15个小时,睡眠时间平均不到6个小时,有时做实验甚至通宵达旦。
每天做研究,感到枯燥吗?张同存笑了笑说:“做自己感兴趣的事,就不会有这样的感觉。我做研究乐在其中。”他的笑容里满是热爱。
“做学术研究要有敏锐的观察。”对此,张同存举例说明。2010年他带团队做Myocardin对血管有无作用,是否诱导雌激素增长的实验。预期是“促进”,结果试验了一年,无论在细胞上,还是在动物上实验,都显示“降低”。
面对与预期相反的结果,团队成员都很沮丧,张同存也陷入困惑:“理论上怎么解释这个结果?”深入研究后,他发现内皮与间质细胞之间相互转换对机制研究有重大意义,研究成果发表在该领域国际权威期刊《生物化学》上。“如果没有敏锐的观察,很多重要的成果就‘漏掉’了。”他强调说,“相反的结果,也许是新的重大发现。”
“如果想做出重大突破,需要坚持一个方向,系统深入地研究。”张同存解释说,做研究,有时结果相反或与预期的没有任何关系,“这是任何学术研究无法避免的,唯有坚持”。他的目光里透着一股让人感动的坚韧劲。