足跡遍布美國頂級研究機構是一種怎樣的體驗?

約翰·霍普金斯、國立癌症研究所NCI/國立衛生研究院NIH、哈佛、耶魯,在美國乃至世界醫學界,這些名字都是響噹噹的存在,尤其是癌症研究領域。對於大多數人來說,能在其中的一個地方學習和工作,就足夠幸運,但對於華裔科學家張春雨來說,他的足跡遍佈這些頂級機構,在攻克癌症這個世界性難題上不斷前行。

如果有人問,在美國多個頂級研究機構工作過是一種怎樣的體驗?那麼張春雨無疑會是最佳回答者之一。

足跡遍佈美國頂級研究機構是一種怎樣的體驗?

張春雨博士在約翰·霍普金斯大學醫學院

“三無”博士赴美深造

張春雨祖籍湖南,出生江西。在高考那年,基於多方面的信息,預感21世紀將會是生命科學的世紀,加上家中變故毅然選擇了北師大生物系,師從李慶芬教授和孫儒泳院士,從此走上了生命科學的研究之路。

他的天賦也逐漸展現出來,憑藉著優異的表現,張春雨先後在中國科學技術大學研究生院(即後來的中國科學院研究生院和現在的中國科學院大學)和中國科學院動物所完成碩博連讀,師從曾國慶研究員和劉以訓院士。張春雨在一次聆聽饒毅、魯白和梅林3位在美國學有所成的科學家在中科院報告廳的講座後,堅定了走出國門接觸更多前沿科技的決心,為此他積極準備並在畢業前同時收到來自美國M.D.安德森癌症中心和耶魯大學醫學院的博士後研究邀請。

耶魯大學作為美國常春藤大學早已名聞天下。M.D.安德森癌症中心作為美國最大的腫瘤藥物臨床試驗基地,多次被評為全美最佳癌症醫院。

經過多方比較權衡,張春雨最終選擇進入耶魯大學,師從被人類基因組計劃負責人及NIH院長Francis Collins稱為“他遇到的最聰明的人”、他的博士後導師Sherman Weissman院士,參與分子醫學博耶中心分子腫瘤和發育項目。

為了儘快開始新的科學研究加上導師的催促,張春雨等不及參加幾個月後的博士畢業典禮就飛往大洋彼岸。湊巧的是,學士畢業典禮因客觀原因沒舉行,而碩士畢業又因提前攻博被跳過。因此,他自嘲自己是沒戴過學士帽、碩士帽和博士帽的“三無”博士,這也成為他人生的一大遺憾。

美國文化流動創新

美國是車輪上的國家,其文化鼓勵流動性,在不同的思想碰撞中更易擦出創新的火花。張春雨在耶魯研究結束後,選擇進入了耶魯橄欖球隊的老對手——哈佛。

在哈佛醫學院、哈佛醫學研究所及貝斯以色列女執事醫療中心與美國科學促進會院士盧坤平夫婦一起進行癌症生物學項目的研究。兩年後,為了進一步拓展對癌症的研究,張春雨進入NCI/NIH,加盟肺癌頂級權威Phillip Dennis (後到霍普金斯擔任癌症中心主任,現為阿斯利康肺癌全球臨床試驗副總裁)領導的癌症研究中心醫學腫瘤科,成為一名聯邦政府全職僱員和資深研究員。

這位華裔科學家創造著一個又一個成績,一步一步深入研究癌症,從NCI/NIH到洛夫勒斯呼吸研究所LRRI,最後邁入美國現代醫學聖地約翰·霍普金斯大學醫學院,成為腫瘤系教師及悉尼·金梅爾綜合癌症中心肺癌與衰老研究項目的首席科學家。

豐富的經歷為他解開防癌延壽的基因密碼打下了堅實的基礎。對於不同選擇所帶來的感觸,張春雨表示:“不同機構各有所長風格各異,耶魯和哈佛比較適合年輕人闖蕩,節奏快、壓力大、競爭激烈,在這裡會接觸到最前沿的研究課題”。

早在2000年,張春雨博士在耶魯首次觀察到端粒酶在細胞核的核仁中有規律地聚集,投稿國際頂尖雜誌《自然》遭拒理由是“結果超出想象,我們尚不敢貿然接受”,轉投《實驗細胞研究》,目前已有132篇論文跟隨引用。張博士在耶魯和哈佛參與研究的另外兩篇分別發表在《美國科學院院刊》和《細胞》的論文,在公共醫學文獻庫搜尋關鍵詞,也分別是數百篇文獻中的首篇!

NCI/NIH更加適合進行深入、宏大和長期的研究項目,比如跨度長達10多年的人類基因組計劃和8年的癌症基因組圖譜。在NCI/NIH期間,張春雨博士完成了幾個大課題,通過比較人類正常、SV40病毒永生化、菸草致癌物NNK轉化的支氣管上皮細胞及來自重度吸菸者的非小細胞肺癌細胞的基因表達變化,表徵了支氣管上皮細胞從正常到永生、轉化和晚期惡變過程中基因表達水平的改變,發現促進細胞增殖和逃避凋亡的基因被上調、而抑制細胞增殖和促進凋亡的基因被下調,並在蛋白水平證實這些變化。臨床病理標本進一步證實一些促進細胞增殖的基因確實在病人的腫瘤細胞中高表達。

有趣的是,雖然CDK1在大多數癌症病人樣品中高表達,但在有些樣品中確有癌細胞胞漿CDK1低表達而且相應的病人預後生存顯著比高表達的差,尤其在晚期癌症病人。因此,他們推論出CDK1作為促進細胞增殖基因,在癌症演化的早期階段高表達的癌細胞勝出佔據多數,在癌症進一步發展過程中,隨著抑制細胞增殖的基因的不斷丟失,CDK1高表達不再必需,因此有些癌細胞就在演化過程中減少了表達但並不影響細胞的不斷增殖。這些細胞在靶向細胞有絲分裂中微管蛋白的傳統化療藥物作用下,可以通過細胞週期停止暫時躲過藥物的毒殺作用,而CDK1高表達的癌細胞卻由於細胞週期繼續運轉,導致有絲分裂紊亂從而誘發細胞凋亡。後續的基因表達操控實驗完全證實了之前的推論。

進一步在NCI60種癌細胞系中將CDK1相關的上下游蛋白分子的表達水平與傳統化療中的紫杉醇類藥物的敏感性數據比較,發現確實顯著正相關,證明CDK1在非小細胞肺癌細胞漿中丟失賦予癌細胞化療抗性,從而造成病人的不良預後。這是一個橫向廣縱向深的大課題,在一般的基金期限內是很難完成的。由於篇幅過大,論文在《細胞》沒接受的情況下發表在了沒有篇幅限制的《科學公共圖書館綜合》,已被29篇論文引用。

張春雨博士在NCI/NIH做的另一大課題是用基因芯片技術比較整個PI3K/Akt/mTOR信號通路所有抑制劑對非小細胞肺癌細胞基因表達的影響,進而表徵這些抑制劑的異同點、作用機制和生物學效應。這個在大學的實驗室是難以想象的。

LRRI地處美國西南邊陲新墨西哥州地廣人稀的沙漠地帶,在做空氣汙染物、香菸煙霧、過敏粉塵甚至沙林毒氣的暴露試驗具有得天獨厚的優勢。張春雨博士在這裡研究香菸抽提物對氣道上皮細胞的DNA損傷,以及Noxa / HSP27複合物延遲氣道上皮細胞中泛素化IkBα的降解以減輕肺部炎症。論文分別發表在《自由基生物學與醫學》和《自然》旗下《粘膜免疫學》。

霍普金斯大學開創了美國研究型大學的先河,連續23年被評為全美最佳醫院,其醫學院更是醫學聖地與哈佛醫學院齊名,紐約市長邁克·布隆伯格冠名的公共衛生學院則一直雄踞全美第一。張春雨博士在霍普金斯成功地申請了NCI/NIH資助的肺癌與衰老項目並擔任首席科學家,在完成課題的過程中,發現防癌和抗衰老是可以一箭雙鵰的。結合他在NCI/NIH的工作,證明在癌症細胞和正常細胞中重建內源性的腫瘤抑制基因RhoB是防癌抗衰關鍵的生物標記物和效應分子。

張春雨博士繼續說道:“多種學術氛圍的薰陶和工作背景的交叉對於進行創新性的研究很有幫助”。

他最近以第一作者身份在《自然》旗下雜誌發表的長篇鉅作,就得益於在耶魯學到的分子生物學技術和在哈佛掌握的蛋白分析手段,呼吸道上皮細胞炎症通路研究,以及轉基因和基因敲除動物模型分析則是他在LRRI的主要工作。

在張博士即將以第一作者兼通訊作者身份投稿關於腫瘤抑制基因RhoB轉錄激活機制的長篇論文中會有更加充分的體現。其中驅動子上轉錄因子結合位點的圖譜和突變分析,主要啟發於在耶魯學到的基因分子克隆和結構分析,DNA與蛋白以及蛋白與蛋白間相互作用的確定得益於他在哈佛掌握的蛋白免疫沉澱和印跡技術,信號通路及其抑制劑分析涉及到的蛋白磷酸化以及細胞凋亡檢測恰好是他在NCI/NIH的日常工作,而動物模型體內抗癌分析則是他在霍普金斯的強項。”

耳濡目染巨星風采

張春雨接著說道:“在美國頂級機構學習和工作可以遇到科學巨星,許多遙不可及的大牛可能就在你身邊”。

畢業於霍普金斯的施一公最近領銜校長一職籌建西湖大學,招聘回去的副校長許田就和張春雨博士曾在耶魯同一樓層,中午有時在一起吃飯閒聊。在耶魯期間,張博士還遇到前來開會的蛋白磷酸化研究國際權威Tony Hunter並有幸合影,還再次見到受傅新元邀請前來演講的饒毅。

在哈佛工作時,張博士和PI3K之父Lewis Cantley一起開信號傳導組會。在NCI/NIH,張博士見識了諾貝爾獎獲得者山中伸彌介紹誘導多能幹細胞的發現過程。在LRRI,張博士有幸和肺癌泰斗級人物Steven Belinsky 和COPD的頂尖科學家Yohannes Tesfaigzi在同一樓裡工作。和她導師Elizabeth Blackburn因發現端粒酶而同時榮獲諾貝爾獎的Carol Greider就在霍普金斯醫學院,近20年全球論文引用排名第一的癌症研究國際巨星Bert Vogelstein和張博士同在癌症中心,癌症表觀遺傳學結合免疫療法的首創者Stephen Baylin常和張博士不期而遇。在張博士工作的同一大樓裡有開創PD1/PD-L1癌症免疫檢驗點療法的全球腫瘤免疫治療先驅者、後去耶魯執掌腫瘤免疫部主任一職的陳列平。張博士常在電梯裡碰到癌症免疫治療大牛Suzanne Topalian,在會議室樓梯口常遇比她更牛的MedImmune(被阿斯利康收購)創始人、她的丈夫DrewPardoll。

“在這樣一個環境裡,你會感到科學的傳奇不再神秘莫測,而是一個個真實的存在。”張春雨笑著說。

多年的堅持,換來累累碩果,張春雨不僅完成了多個癌症領域的研究課題,並先後在國際頂級期刊及核心專業雜誌發表論文近30篇,更是以華裔科學家的身份,通過對腫瘤抑制基因RhoB的表達和功能研究,在蛋白水平證明其在維護呼吸系統正常形態和功能中發揮重要作用,通過全新的RhoB轉錄激活機制及其相關信號通路,利用相應植物營養小分子在癌症細胞和正常細胞中恢復兼具抑制癌症和延緩衰老作用的關鍵腫瘤抑制基因的表達和功能,挑戰防癌和抗衰難於兼顧的雙重難題,推動人類抗癌研究再進一步。

“不論是在哪所研究機構,是待過一個還是多個,這並不重要,關鍵是要不斷學習,永不言棄,儘快形成自己的獨立想法並付諸行動。我之所以能夠不忘初心,一直保持對癌症研究的激情和專注,源於我對癌症複雜多變的好奇心,和讓更多人免受癌症之苦的使命感。” 張春雨最後總結道。


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