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蔡华清:中国科学院生物物理研究所研究员、博士生导师,中国科学院大学教授。本科毕业于北京大学,博士毕业于耶鲁大学,之后在约翰霍普金斯大学从事博士后研究工作,2016年回国建立独立课题组。入选国家海外高层次人才项目,获得国家自然科学基金委杰出青年科学基金资助,现为中国细胞生物学学会女科学家工作委员会和中国生物物理学会亚细胞器结构与功能分会委员。
尽管许多同学和同事半开玩笑地说,我们是受到“二十一世纪是生物学的世纪”这一口号影响而选择生物专业的,但对我来说,生物确实是高中时期最喜欢的学科。我对书本知识和实验都充满兴趣,因此在选择课外班时,毫不犹豫地选择了生物班而非对高考更有帮助的数理化班。原本想学医的我,最终被北京大学录取,成为生命科学学院细胞和遗传学专业的学生。
经过两年密集的数理化和普通生物学学习,大三时终于迎来了专业课学习。当时,细胞生物学课程由刚从国外回来的陈建国老师讲授。虽然课堂上的具体情形在记忆中已模糊不清,但陈老师的课一定讲得非常好,因为正是从那时起,我似乎对细胞生物学有了特别的感情。本科毕业时,我申请出国攻读博士学位。感谢当时在耶鲁大学的邓兴旺教授,他在负责生物学系研究生工作时,为国际学生争取了更多的机会。我最终顺利获得耶鲁大学的全额奖学金,开始了在大洋彼岸的博士训练。
耶鲁大学生物学系当时的博士学位项目非常开放,允许学生在生物学系和医学院几乎所有院系中自由选择导师。出于对细胞生物学的特殊兴趣,在三轮轮转后,我决定加入以酵母为模式研究囊泡运输的Susan Ferro-Novick教授课题组。小小的酵母细胞对整个学科的发展功不可没。我的选择很大程度上受到了利用酵母遗传筛选鉴定分泌途径调控基因的经典文献的影响,觉得这样的研究实在太酷了。
在博士阶段,我的课题聚焦于拴系因子的细胞功能。这类因子以大复合体或长棒状结构存在,负责远程捕获细胞中介导脂质和蛋白转运的囊泡,将其定位至目标膜附近,从而促进其定向运输。最初两年并不顺利,经常遇到实验做不好或结果与预期不符不得不推倒重来的情况。但在慢慢的坚持中,到了第四年,实验好像突然顺利起来,也发表了第一篇论文。导师后来给了我一个更具挑战性的课题,需要使用同位素标记货物蛋白,追踪其进入内质网再经由囊泡运输至高尔基体的全过程。做这些实验需要精神高度集中,就这样又经过两年的努力,我们发现所研究的拴系因子可以通过识别囊泡包被蛋白来促进囊泡运输,提出了突破以往认知的新模型,我也得以发表第二篇论文。
Susan Ferro-Novick教授课题组合影(左一为作者)
博士毕业时,我曾考虑过去企业工作,但出于对自由的向往,想做自己感兴趣的事,想研究更为动态的细胞过程,我最终选择去约翰霍普金斯大学,在Peter Devreotes教授课题组进行博士后训练。他的团队以阿米巴细胞为模型研究细胞的迁移行为。这一过程是胚胎发育、损伤修复及免疫应答等多种生理活动的基础,同时也与包括癌症在内的多种人类疾病相关。
在Peter实验室,我获得了更为全面的训练。Peter极具耐心,也给予博士后充分的自主探索空间。博后期间的第二个课题让我印象深刻。从选题、实验设计、寻求合作,到撰写文章以及回复审稿意见,我逐渐能够独立完成所有环节。而且Peter总能在关键时刻给予帮助。记得当时我偶然发现了一个非常有趣的现象,但在将近一年的时间里,反复尝试都无法很好地重现。直到某次和Peter的讨论中,我忽然意识到可能是实验的时间点选择不当。于是我立刻调整实验设计,终于成功观察到了久违的现象。当时已是深夜,我一个人在空荡荡的显微镜平台高兴得跳了起来。这一发现不仅为后续在Science杂志上发表的论文奠定了最关键的基础,更让我第一次真切体会到科研的魅力——那种揭示未知世界的喜悦,是独一无二、无法替代的。
Peter Devreotes教授课题组合影(左四为作者)
博后快结束时,又一次面临职业抉择。尽管在之前的每个阶段都取得了不错的研究成果,但对于独立开展研究工作仍感到信心不足。2016年初,带着些许忐忑和期待,我在生物物理所开始组建自己的研究团队。我渴望做更有自己“标签”的工作,因此在独立不久后便逐渐舍弃更为熟悉的领域,转而利用阿米巴细胞为模型来研究巨胞饮这一独特的细胞胞吞现象。
巨胞饮由细胞骨架驱动质膜重塑,形成直径可达数微米的大型内吞囊泡。虽然该现象早在上世纪30年代就被发现,但历史上由于缺乏对其生理功能的认知以及合适的细胞模型和遗传筛选系统,相关机制研究进展缓慢。有趣的是,2014-2015年的几项研究指出,肿瘤细胞能够通过增强巨胞饮摄取蛋白质等营养物质,从而在肿瘤微环境中获得生长优势。这表明巨胞饮可能具有之前未知的重要功能。
正是在这样的背景下,我们开始了对巨胞饮过程的探索。但研究伊始,便遭遇了细胞培养的问题。细胞在我们配的培养基中似乎水土不服,不仅生长速度慢,还频繁突变,使得前期工作进行得异常艰难。直到后来一次到英国出差,我从MRC一位同事的实验室带回了培养基,才最终彻底解决了问题,实验也逐渐步入正轨。近年来,我们建立了基于信号分子动态变化的生化筛选方法和高内涵成像技术的正向遗传筛选系统,鉴定获得了许多新的巨胞饮调控基因,并在解析这些基因的作用机制的过程中,对巨胞饮发生的机制、调控网络和生理功能有了全新的认识。我们希望在未来的工作中拓展研究体系,深入探究不同病生理条件下细胞巨胞饮活性的精确调控机制和内吞网络的适应性变化,以进一步揭示调控基因的生理功能以及巨胞饮过程异常与人类疾病间的内在联系。
独立开展科研工作的过程中困难重重,但也得到了诸多帮助。生物物理所积极向上但又宽松人性的科研氛围使我能心无旁骛投入工作。所里细胞生物学团队的老师,特别是张宏、王晓晨和胡俊杰老师,在实验室成立初期进展缓慢时不仅给予我极大的精神鼓励,还在实验经费和仪器设备等方面提供了无私帮助,近距离学习他们的研究风格也让我受益匪浅。同时,也很感谢实验室的小伙伴们在过去几年中和我并肩成长。作为可能在提供情绪价值方面不太给力的导师,很多时候是他们的坚持给了我更多的勇气和动力。
希望我和团队成员们都能永远怀抱对科研的热忱,坚定前行,在科学探索的道路上勇敢迎接每一个挑战。也希望他们每个人都有机会真正领略到科学研究的独特魅力,当那一刻到来,相信他们会觉得所有的努力都是值得的。
蔡华清课题组合影
感悟
从事基础研究的我们,常常被问及这样的研究究竟有何用途。这种疑问不仅来自外界人士,有时甚至领域的同行和基金资助机构也会有同样的质疑。我从不否认应用研究的价值,但我相信,总需要有人以毫不功利的目的去拓展知识的边界,去探索未知的领域。否则,我们的世界将失去许多意想不到的惊喜和改变的可能性。分享我非常喜欢的一句话:There is no applied research without pure research and nothing to translate if there is no language spoken。
同时,希望"她与科学"这个专栏能鼓励更多年轻的女性追寻自己的热爱和梦想。我的博士导师也是一位女科学家,她使我认识到,阻碍女性从事科研的往往不仅仅是外部因素,例如社会对女性角色的偏见,更多的是内心的不确定感和缺乏自信。回顾我的每一段经历,似乎起步都比别人慢半拍,但我庆幸自己没有放弃,而是坚持了下来。毕竟"比你优秀的人可能还比你更努力",那我觉得,不妨就先试试尽自己最大的努力做好眼前的事情,也许,长远的目标慢慢就实现了呢。
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