足迹遍布美国顶级研究机构是一种怎样的体验?

约翰·霍普金斯、国立癌症研究所NCI/国立卫生研究院NIH、哈佛、耶鲁,在美国乃至世界医学界,这些名字都是响当当的存在,尤其是癌症研究领域。对于大多数人来说,能在其中的一个地方学习和工作,就足够幸运,但对于华裔科学家张春雨来说,他的足迹遍布这些顶级机构,在攻克癌症这个世界性难题上不断前行。

如果有人问,在美国多个顶级研究机构工作过是一种怎样的体验?那么张春雨无疑会是最佳回答者之一。

足迹遍布美国顶级研究机构是一种怎样的体验?

张春雨博士在约翰·霍普金斯大学医学院

“三无”博士赴美深造

张春雨祖籍湖南,出生江西。在高考那年,基于多方面的信息,预感21世纪将会是生命科学的世纪,加上家中变故毅然选择了北师大生物系,师从李庆芬教授和孙儒泳院士,从此走上了生命科学的研究之路。

他的天赋也逐渐展现出来,凭借着优异的表现,张春雨先后在中国科学技术大学研究生院(即后来的中国科学院研究生院和现在的中国科学院大学)和中国科学院动物所完成硕博连读,师从曾国庆研究员和刘以训院士。张春雨在一次聆听饶毅、鲁白和梅林3位在美国学有所成的科学家在中科院报告厅的讲座后,坚定了走出国门接触更多前沿科技的决心,为此他积极准备并在毕业前同时收到来自美国M.D.安德森癌症中心和耶鲁大学医学院的博士后研究邀请。

耶鲁大学作为美国常春藤大学早已名闻天下。M.D.安德森癌症中心作为美国最大的肿瘤药物临床试验基地,多次被评为全美最佳癌症医院。

经过多方比较权衡,张春雨最终选择进入耶鲁大学,师从被人类基因组计划负责人及NIH院长Francis Collins称为“他遇到的最聪明的人”、他的博士后导师Sherman Weissman院士,参与分子医学博耶中心分子肿瘤和发育项目。

为了尽快开始新的科学研究加上导师的催促,张春雨等不及参加几个月后的博士毕业典礼就飞往大洋彼岸。凑巧的是,学士毕业典礼因客观原因没举行,而硕士毕业又因提前攻博被跳过。因此,他自嘲自己是没戴过学士帽、硕士帽和博士帽的“三无”博士,这也成为他人生的一大遗憾。

美国文化流动创新

美国是车轮上的国家,其文化鼓励流动性,在不同的思想碰撞中更易擦出创新的火花。张春雨在耶鲁研究结束后,选择进入了耶鲁橄榄球队的老对手——哈佛。

在哈佛医学院、哈佛医学研究所及贝斯以色列女执事医疗中心与美国科学促进会院士卢坤平夫妇一起进行癌症生物学项目的研究。两年后,为了进一步拓展对癌症的研究,张春雨进入NCI/NIH,加盟肺癌顶级权威Phillip Dennis (后到霍普金斯担任癌症中心主任,现为阿斯利康肺癌全球临床试验副总裁)领导的癌症研究中心医学肿瘤科,成为一名联邦政府全职雇员和资深研究员。

这位华裔科学家创造着一个又一个成绩,一步一步深入研究癌症,从NCI/NIH到洛夫勒斯呼吸研究所LRRI,最后迈入美国现代医学圣地约翰·霍普金斯大学医学院,成为肿瘤系教师及悉尼·金梅尔综合癌症中心肺癌与衰老研究项目的首席科学家。

丰富的经历为他解开防癌延寿的基因密码打下了坚实的基础。对于不同选择所带来的感触,张春雨表示:“不同机构各有所长风格各异,耶鲁和哈佛比较适合年轻人闯荡,节奏快、压力大、竞争激烈,在这里会接触到最前沿的研究课题”。

早在2000年,张春雨博士在耶鲁首次观察到端粒酶在细胞核的核仁中有规律地聚集,投稿国际顶尖杂志《自然》遭拒理由是“结果超出想象,我们尚不敢贸然接受”,转投《实验细胞研究》,目前已有132篇论文跟随引用。张博士在耶鲁和哈佛参与研究的另外两篇分别发表在《美国科学院院刊》和《细胞》的论文,在公共医学文献库搜寻关键词,也分别是数百篇文献中的首篇!

NCI/NIH更加适合进行深入、宏大和长期的研究项目,比如跨度长达10多年的人类基因组计划和8年的癌症基因组图谱。在NCI/NIH期间,张春雨博士完成了几个大课题,通过比较人类正常、SV40病毒永生化、烟草致癌物NNK转化的支气管上皮细胞及来自重度吸烟者的非小细胞肺癌细胞的基因表达变化,表征了支气管上皮细胞从正常到永生、转化和晚期恶变过程中基因表达水平的改变,发现促进细胞增殖和逃避凋亡的基因被上调、而抑制细胞增殖和促进凋亡的基因被下调,并在蛋白水平证实这些变化。临床病理标本进一步证实一些促进细胞增殖的基因确实在病人的肿瘤细胞中高表达。

有趣的是,虽然CDK1在大多数癌症病人样品中高表达,但在有些样品中确有癌细胞胞浆CDK1低表达而且相应的病人预后生存显著比高表达的差,尤其在晚期癌症病人。因此,他们推论出CDK1作为促进细胞增殖基因,在癌症演化的早期阶段高表达的癌细胞胜出占据多数,在癌症进一步发展过程中,随着抑制细胞增殖的基因的不断丢失,CDK1高表达不再必需,因此有些癌细胞就在演化过程中减少了表达但并不影响细胞的不断增殖。这些细胞在靶向细胞有丝分裂中微管蛋白的传统化疗药物作用下,可以通过细胞周期停止暂时躲过药物的毒杀作用,而CDK1高表达的癌细胞却由于细胞周期继续运转,导致有丝分裂紊乱从而诱发细胞凋亡。后续的基因表达操控实验完全证实了之前的推论。

进一步在NCI60种癌细胞系中将CDK1相关的上下游蛋白分子的表达水平与传统化疗中的紫杉醇类药物的敏感性数据比较,发现确实显著正相关,证明CDK1在非小细胞肺癌细胞浆中丢失赋予癌细胞化疗抗性,从而造成病人的不良预后。这是一个横向广纵向深的大课题,在一般的基金期限内是很难完成的。由于篇幅过大,论文在《细胞》没接受的情况下发表在了没有篇幅限制的《科学公共图书馆综合》,已被29篇论文引用。

张春雨博士在NCI/NIH做的另一大课题是用基因芯片技术比较整个PI3K/Akt/mTOR信号通路所有抑制剂对非小细胞肺癌细胞基因表达的影响,进而表征这些抑制剂的异同点、作用机制和生物学效应。这个在大学的实验室是难以想象的。

LRRI地处美国西南边陲新墨西哥州地广人稀的沙漠地带,在做空气污染物、香烟烟雾、过敏粉尘甚至沙林毒气的暴露试验具有得天独厚的优势。张春雨博士在这里研究香烟抽提物对气道上皮细胞的DNA损伤,以及Noxa / HSP27复合物延迟气道上皮细胞中泛素化IkBα的降解以减轻肺部炎症。论文分别发表在《自由基生物学与医学》和《自然》旗下《粘膜免疫学》。

霍普金斯大学开创了美国研究型大学的先河,连续23年被评为全美最佳医院,其医学院更是医学圣地与哈佛医学院齐名,纽约市长迈克·布隆伯格冠名的公共卫生学院则一直雄踞全美第一。张春雨博士在霍普金斯成功地申请了NCI/NIH资助的肺癌与衰老项目并担任首席科学家,在完成课题的过程中,发现防癌和抗衰老是可以一箭双雕的。结合他在NCI/NIH的工作,证明在癌症细胞和正常细胞中重建内源性的肿瘤抑制基因RhoB是防癌抗衰关键的生物标记物和效应分子。

张春雨博士继续说道:“多种学术氛围的熏陶和工作背景的交叉对于进行创新性的研究很有帮助”。

他最近以第一作者身份在《自然》旗下杂志发表的长篇巨作,就得益于在耶鲁学到的分子生物学技术和在哈佛掌握的蛋白分析手段,呼吸道上皮细胞炎症通路研究,以及转基因和基因敲除动物模型分析则是他在LRRI的主要工作。

在张博士即将以第一作者兼通讯作者身份投稿关于肿瘤抑制基因RhoB转录激活机制的长篇论文中会有更加充分的体现。其中驱动子上转录因子结合位点的图谱和突变分析,主要启发于在耶鲁学到的基因分子克隆和结构分析,DNA与蛋白以及蛋白与蛋白间相互作用的确定得益于他在哈佛掌握的蛋白免疫沉淀和印迹技术,信号通路及其抑制剂分析涉及到的蛋白磷酸化以及细胞凋亡检测恰好是他在NCI/NIH的日常工作,而动物模型体内抗癌分析则是他在霍普金斯的强项。”

耳濡目染巨星风采

张春雨接着说道:“在美国顶级机构学习和工作可以遇到科学巨星,许多遥不可及的大牛可能就在你身边”。

毕业于霍普金斯的施一公最近领衔校长一职筹建西湖大学,招聘回去的副校长许田就和张春雨博士曾在耶鲁同一楼层,中午有时在一起吃饭闲聊。在耶鲁期间,张博士还遇到前来开会的蛋白磷酸化研究国际权威Tony Hunter并有幸合影,还再次见到受傅新元邀请前来演讲的饶毅。

在哈佛工作时,张博士和PI3K之父Lewis Cantley一起开信号传导组会。在NCI/NIH,张博士见识了诺贝尔奖获得者山中伸弥介绍诱导多能干细胞的发现过程。在LRRI,张博士有幸和肺癌泰斗级人物Steven Belinsky 和COPD的顶尖科学家Yohannes Tesfaigzi在同一楼里工作。和她导师Elizabeth Blackburn因发现端粒酶而同时荣获诺贝尔奖的Carol Greider就在霍普金斯医学院,近20年全球论文引用排名第一的癌症研究国际巨星Bert Vogelstein和张博士同在癌症中心,癌症表观遗传学结合免疫疗法的首创者Stephen Baylin常和张博士不期而遇。在张博士工作的同一大楼里有开创PD1/PD-L1癌症免疫检验点疗法的全球肿瘤免疫治疗先驱者、后去耶鲁执掌肿瘤免疫部主任一职的陈列平。张博士常在电梯里碰到癌症免疫治疗大牛Suzanne Topalian,在会议室楼梯口常遇比她更牛的MedImmune(被阿斯利康收购)创始人、她的丈夫DrewPardoll。

“在这样一个环境里,你会感到科学的传奇不再神秘莫测,而是一个个真实的存在。”张春雨笑着说。

多年的坚持,换来累累硕果,张春雨不仅完成了多个癌症领域的研究课题,并先后在国际顶级期刊及核心专业杂志发表论文近30篇,更是以华裔科学家的身份,通过对肿瘤抑制基因RhoB的表达和功能研究,在蛋白水平证明其在维护呼吸系统正常形态和功能中发挥重要作用,通过全新的RhoB转录激活机制及其相关信号通路,利用相应植物营养小分子在癌症细胞和正常细胞中恢复兼具抑制癌症和延缓衰老作用的关键肿瘤抑制基因的表达和功能,挑战防癌和抗衰难于兼顾的双重难题,推动人类抗癌研究再进一步。

“不论是在哪所研究机构,是待过一个还是多个,这并不重要,关键是要不断学习,永不言弃,尽快形成自己的独立想法并付诸行动。我之所以能够不忘初心,一直保持对癌症研究的激情和专注,源于我对癌症复杂多变的好奇心,和让更多人免受癌症之苦的使命感。” 张春雨最后总结道。


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