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黃志偉: 給基因編輯系統(tǒng)裝上“安全閥”
“做科研,不時有新的發(fā)現(xiàn),而我們是世界上第一個發(fā)現(xiàn)的人,這很酷。”
黃志偉(右二)檢查團隊成員的實驗筆記,指導他們開展實驗。
黃志偉(右二)檢查團隊成員的實驗筆記,指導他們開展實驗。
黃志偉(前)帶領(lǐng)團隊成員一起查看實驗結(jié)果。
人物名片
黃志偉,生于1979年5月,系哈爾濱工業(yè)大學生命科學與技術(shù)學院院長。他長期從事免疫與感染疾病方向的基礎(chǔ)研究,包括艾滋病病毒與人的蛋白復合物結(jié)構(gòu)與功能研究、細菌適應性免疫系統(tǒng)的分子機制等。
“7-11”——所有認識黃志偉的人都知道,多少年來,他都堅持著這樣的生活,即從早7點工作到晚11點。
即便忙到“7-11”的程度,這位哈爾濱工業(yè)大學生命科學與技術(shù)學院教授還是覺得“時間不夠用”。“快節(jié)奏”是同事和學生對這位教授一致的印象。不久前,在《自然》上發(fā)表論文的喜訊,也沒讓他慢下來。
“第一個問題是什么?”這不,還不等記者發(fā)問,他已經(jīng)要開始“搶答”了。
這是個跨界“玩家”
在黃志偉團隊實驗室的桌子上,堆滿了幾十本《自然》《科學》《細胞》雜志,黃志偉堅持每天抽時間看文獻,國際頂尖學術(shù)雜志更是每期必看。
這位“7-11”教授,本科讀的是化學工程與工藝專業(yè)。大學老師的一句“你對有機化學感興趣,對生命化學會更感興趣”,讓他敲開了生物的門。本科期間,黃志偉便開始自學細胞生物學、遺傳學、生物學等相關(guān)知識。研究生和博士后階段又先后從事生命科學的結(jié)構(gòu)與功能、免疫與感染方向研究。
“越強調(diào)應用,科研越做不下去,做科研不能太功利。”黃志偉及其團隊從事的是基礎(chǔ)研究,或許就源自他對生命科學的純粹。
2014年1月,黃志偉團隊揭示了艾滋病病毒毒力因子(Vif)結(jié)構(gòu),所寫論文《艾滋病病毒Vif“劫持”人CBF-β和CUL5 E3 連接酶復合物的分子機制》在線發(fā)表于《自然》。
知己知彼,百戰(zhàn)不殆。在黃志偉看來,要想殲滅“敵人”——艾滋病病毒,首先要摸清它的“底細”。
該項研究闡明了Vif如何“劫持”免疫細胞的分子機制,為研制抗艾滋病藥物提供了結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)。“該成果發(fā)表后,很多艾滋病患者打電話來詢問,像抓到了救命稻草。”黃志偉回憶道。
而這一年,距他從零開始,組建哈工大結(jié)構(gòu)分子生物學與天然免疫信號轉(zhuǎn)導研究室,還不足兩年。
耳邊傳來實驗儀器的轟鳴,望著滿屋子的瓶瓶罐罐和大型試驗設(shè)備,黃志偉感慨道:“我是從一張桌子,一個試管開始,一點一點將空屋子填滿的。”
艾滋病病毒毒力因子的三維結(jié)構(gòu)到底是什么樣的?這是困擾業(yè)界30多年的問題。而僅用一年多的時間,這支15人的隊伍就突破了這一研究瓶頸。黃志偉告訴科技日報記者,一個實驗有無數(shù)個步驟,每一步都會遇到不同的問題,任何一步判斷錯了,都可能與成功失之交臂。
按黃志偉的說法,他從不考慮他研究的方向有多少人在做,又有多少人沒做出來。“這些都會影響判斷,好的科研都不是計劃出來的。”這位操著南方口音的跨界“玩家”,帶著一顆童心,瀟灑地在世界級的舞臺上叱咤風云。
不當“甩手掌柜”
在他辦公室的墻上,粘著一沓卷角兒的粉紅色便利貼。“做科研和在公司朝九晚五不同,每天早上來到實驗室都會有新的期待。”黃志偉在家的時間與在實驗室相比只是個零頭,按他的話說,好習慣想要改變也很難。
科研工作者就像運動員一樣,職業(yè)黃金時間短暫。而進入狀態(tài)的黃志偉無疑步入了“正循環(huán)”。
2016年4月,他的團隊揭示出Cpf1(Cpf1是一類CRISPR細菌免疫系統(tǒng)的效應蛋白,現(xiàn)被用作新型基因編輯工具)的工作機理,該研究論文《CRISPR-Cpf1結(jié)合crRNA的復合物晶體結(jié)構(gòu)》在線發(fā)表于《自然》。
科學家目前已初步了解,某些疾病的出現(xiàn)是由于DNA序列出現(xiàn)了問題。但如何精確地改變和操控這類DNA,人類還只能“攤手”。
這類致病DNA也正是誘發(fā)癌癥、艾滋病等疾病的“元兇”,而CRISPR-Cpf1則可修復這些“出了問題”的DNA,但CRISPR-Cpf1的分子機制一直無法揭示。
此次,黃志偉團隊破譯CRISPR-Cpf1的運行機制,對認識細菌如何通過CRISPR-Cpf1系統(tǒng)抵抗病毒入侵的分子機理具有十分重要的科學意義,而且為進一步改造Cpf1系統(tǒng),使之為全新的基因編輯系統(tǒng)提供了結(jié)構(gòu)基礎(chǔ),離戰(zhàn)勝癌癥和艾滋病等疾病更近了一步。
黃志偉生動地將Cpf1基因編輯系統(tǒng)比作“基因剪刀手”,這是中國人第一次解析該類型的基因編輯機制。
“當承包老板,做科研沒意義。”黃志偉直言不諱。他認為,團隊中科研經(jīng)歷豐富的教授,理應比學生更勤奮,不能當“甩手掌柜”。“教授對自己的實驗室最熟,重要的實驗要親手操作,要親眼看到每個實驗變化。”他邊說,邊接過一旁學生遞給他的材料,在上面簽字。
“因為沒時間打理,他經(jīng)常‘胡子拉碴’。對自己的形象不大上心,但他對學生的實驗卻格外上心。親自給我們示范試驗動作和流程。甚至我的試驗筆記都認真看,每天都會批評我!”黃志偉的一位學生對科技日報記者說。
做科研是件很享受的事
今年4月28日,黃志偉團隊揭示鏈球菌基因編輯“剎車系統(tǒng)”分子機制的相關(guān)研究成果再次在《自然》上刊出。
“雜志只是載體上的體現(xiàn),重點還得看成果。”雖已在《自然》發(fā)表多篇論文,黃志偉卻顯得十分謙虛。
該論文揭示了Anti-CRISPR蛋白AcrIIA4抑制鏈球菌活性的分子機制,有助于揭示細菌免疫系統(tǒng)與噬菌體防御系統(tǒng)的共進化分子機制,為精確控制鏈球菌基因編輯活性提供結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)。
在黃志偉看來,基因編輯或許能改寫生命的藍圖,但也要認識到,人類不僅需要利用基因編輯系統(tǒng),還要對其進行控制,減少基因編輯“脫靶”帶來的負面作用。
“可以把鏈球菌SpyCas9基因編輯系統(tǒng)比作一枚‘導彈’,RNA(遺傳信息載體)就像‘制導系統(tǒng)’,負責把‘導彈’引導至目標,鏈球菌SpyCas9核酸酶是‘炸藥’,用它摧毀目標DNA。”黃志偉告訴科技日報記者,當基因編輯“脫靶”時,這枚“導彈”將有失控的可能。
多年來,保持著“7-11”習慣的黃志偉并沒有覺得累,反而總是說:“沒覺得很辛苦,真正做科研的人,差不多都是這樣吧!”如果哪天在辦公室看不到他,學生們就會好奇地問:“黃老師去哪里了,這不像他的風格啊!”
十幾年如一日的堅持,正是源自內(nèi)心的熱愛。學生們向科技日報記者說:“一旦聊上他喜歡的生命學科,黃老師就會滔滔不絕,聊一兩個小時還是意猶未盡。”
在黃志偉眼里,做科研是件很享受的事。“做科研,不時有新的發(fā)現(xiàn),而我們是世界上第一個發(fā)現(xiàn)的人,這很酷。”他說。
編輯:位林惠
關(guān)鍵詞:基因編輯 科研 安全