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北生所李文辉团队:新发现比发论文更重要

科普小知识2022-07-30 23:10:02
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北生所李文辉团队:新发现比发论文更重要

李文辉正在观察实验结果。

北京生命科学研究所

乙型肝炎病毒是由已故的美国科学家巴鲁克·布隆伯格在20世纪70年代发现的,目前仍困扰着全球超过2.4亿人。以他名字命名的研究所是目前世界上顶尖的乙肝病毒研究机构。

不久前,北京生命科学研究院(以下简称“北盛研究院”)的研究员李文辉应邀到该院做交流讲座。讲座结束后,当时和现在都是白发苍苍的巴鲁克·布隆伯格的助手汤姆·朗顿拉着他的手激动地说:“我真的很高兴你告诉了我们40多年来一直想知道的事情。”

只要这个话题有价值和意义,我们就不应该害怕困难和风险。

2007年10月底,在美国哈佛医学院从事艾滋病和非典型肺炎冠状病毒研究的李文辉回到自己的祖国,在北盛研究所建立了一个新的炉灶。他决定带领新招募的助手和学生做一个许多同事都不敢做的课题——寻找乙型肝炎病毒(HBV)受体。

为了感染人类,乙型肝炎病毒在进入宿主细胞之前必须首先与细胞膜上的一种蛋白质结合。这种蛋白质是HBV受体。只有找到这种受体,我们才能深入了解乙型肝炎的感染机制,进而开发出有效的治疗药物。

自从发现乙型肝炎病毒以来,世界上许多顶尖科学家一直在寻找它的受体。然而,40多年过去了,科学家们失败了。

“我可以做一个相对容易和写得好的题目,但我想成为一个乙肝病毒受体,因为这是这个研究领域中最困难和最迫切需要解决的关键问题。”李文辉告诉北盛研究所所长王晓东,“即使我们最终做不到。”

李文辉做出这一决定,不仅是因为他在国内医院实习期间感受到了乙肝患者的痛苦,也是因为这项工作巨大而紧迫的现实需求:目前仍有超过2.4亿慢性乙肝患者,中国约有1亿人携带乙肝病毒,其中约3000万为慢性乙肝患者,每年约有35万人死于慢性乙肝相关疾病。然而,目前可用的药物都不能治愈乙型肝炎,患者必须终生服药。

李文辉知道成为乙型肝炎病毒受体是极其困难和危险的,而且很可能是徒劳的。然而,他告诉王晓东:“只要这个话题有价值和意义,我们就不应该害怕困难和风险。”

“你不怕失败。我们在害怕什么?”王晓东说,“研究所将全力支持你!”

这个团队已经4年没有发表论文了,并且经历了黎明前最黑暗的时刻。

话题选定后,李文辉带领学生们“打好基础”。他们搜索国内外发表的相关论文,鉴别真伪,分析方法,总结教训,寻找可能提供启示的线索...

在“基础”几乎被打破后,他们又买了两只树鼩,并试图喂养松鼠般的灵长类动物。最初,与其他病毒不同,乙型肝炎病毒只能感染人类、黑猩猩和树鼩。根据分析,研究小组认为,在现有条件下,树鼩是唯一的突破。因此,他们从树鼩中提取肝细胞,进行体外培养,并建立体外感染模型来研究乙型肝炎病毒,希望能找到乙型肝炎病毒的受体。

然而,等待他们的是一个非同寻常的挑战。

乙型肝炎病毒几乎是世界上最小的病毒,直径只有40纳米。在成千上万倍的电子显微镜下,导致乙型肝炎感染的病毒蛋白看起来像一个大脑袋短手柄的毒蘑菇。它被包埋在病毒的包膜中,短茎穿过细胞膜四次。这种现象在病毒中非常特殊,很难用现有的实验系统进行研究。

在高通量测序中心的帮助下,研究人员首次建立了树鼩肝细胞的基因表达图谱。之后,通过各种分析手段,在树鼩肝细胞中发现了可能与乙型肝炎病毒结合的相关蛋白。

他们被分为两种方式:一种是由博士生颜欢带领,他“钩住”了“小金鱼”(与乙肝病毒受体相比)。另一条路线由博士后钟领衔,经排除筛选。结果,几个月过去了,两支军队都失败了。

"这种受体根本不存在吗?"学生们深感困扰。

此时,整整四年过去了,团队还没有发表论文。作为队长,李文辉无疑承受着最大的压力。但是经验告诉他,他们可能在黎明前到达了最黑暗的时刻。

在一次研讨会上,李文辉对学生们说:“这种受体肯定在那里,但它非常隐蔽,藏在一个难以探测的地方。也许我们去过这个地方,但我们还没有找到目标。”

至于论文,他说:“虽然论文很重要,但比论文更重要的是你的学术能力在研究过程中是否有所提高。我认为学生毕业时最重要的收获是你在这个过程中学到了什么。只要你的能力提高,即使你这次没有成功,将来也一定会有成功的机会。归根结底,做出新发现比发表论文更重要。”

之后,每个人都再次鼓起勇气。当时,李文辉的爱人隋建华也在哈佛医学院从事病毒和抗体药物的研发,加入了北盛研究所。在她的帮助下,该团队改进了“渔具”:一个单克隆抗体位点被设计添加到“鱼钩”中,以方便定向追踪和捕捉。与此同时,颜欢在原来的“鱼钩”上加了一个“倒钩”,以防止狡猾的“小金鱼”逃脱。改装后的“渔具”不仅有很强的“双重保险”,而且还有高度灵敏的“追踪器”。

科学研究是一条艰难的道路,但是对它的享受不能被其他任何享受所取代。

李文辉团队使用改进的方法和“渔具”继续“捕鱼”。

2012年1月7日午夜后,在蛋白质组中心主任陈涉的帮助下,通过质谱分析,景观易在许多形状相似的“鱼”中发现了可能的“小金鱼”。

1月11日凌晨,初步验证结果显示,“小金鱼”——牛磺胆酸钠共转运多肽(也称为“肝胆酸转运蛋白”,英文缩写为NTCP)可能是他们寻找多年的乙肝病毒受体!

然而,这只是初步结果,需要进一步的可靠验证。近年来,严欢、钟、、徐光伟等四名学生放弃回家过年,继续与、隋建华一起加班。

1月27日是农历新年的第五天。那天晚上,李文辉离开后,严欢继续在实验室工作。凌晨2点,他得到了一个关键结果:受体被引入到不能被丁型肝炎病毒感染的肝癌细胞中(受体与乙型肝炎病毒相同),并实现了感染。

兴奋之余,他立即给李文辉打电话:“有一大堆确凿的证据,就是这样!”

李文辉并不像颜欢所想的那样兴奋:“这应该是真的。早点睡觉,明天继续。”

他知道这种验证必须以两种方式进行:一种是功能验证,另一种是功能损失验证。颜欢对丁型肝炎病毒的验证只是功能获取实验的一部分,还有许多工作要做。

他们继续验证乙肝病毒的功能。这一步更难,但它是证明NTCP是乙型肝炎病毒受体的关键证据。他们尝试了几个方案,直到三月中旬。通过改进细胞培养基的组成和培养方法,钟和颜欢先后成功地证实了乙型肝炎病毒对原不能感染的肝癌细胞的感染。

与此同时,钟和徐光伟等人分别用了几周时间完成了人肝细胞受体功能丧失的实验。

到目前为止,研究小组已经从充分性和必要性两个方面验证了NTCP是乙型肝炎病毒和丁型肝炎病毒特异性感染人类肝细胞的受体。

从那以后,该小组日夜做了大量实验,并添加了许多新数据,使结果更加可靠。

2012年11月13日,这篇文章最终在科学杂志《Elife》上发表,这是自李文辉实验室成立5年多以来发表的第一篇乙型肝炎论文。

每个人的快乐都可以想象。说到这里,隋建华引用了她的博士生导师宋增选教授写给她的一句话:“科学研究是一条艰难的道路,但它的乐趣不能被任何其他享受所取代。”

这一成就赢得了国际同行的认可。德国海德堡大学的斯蒂芬·乌本教授是乙型肝炎病毒感染研究领域的国际专家,他首先发了一封电子邮件:“这一杰出成就对HBV研究领域的影响不可低估。这将改变目前乙型肝炎病毒研究领域的研究模式,并可能有助于发现治疗乙型肝炎的新药,使乙型肝炎患者受益。”

科学中没有谬误。只有经过科学实践验证的东西才是可靠的。

"找到乙肝病毒的受体打开了一扇门."李文辉说:“事实上,门打开后,会有更多的新问题——所有重要的科学发现在这一点上都是相互联系的。我们有责任向前迈进,挑战新的前沿。我们的目标是继续尽我们所能,直到我们最终解决实际问题。”

李文辉和隋建华的团队分成不同的小组,各有侧重:前者继续深入基础研究,而后者侧重于抗体药物的研发。

“继钟之后,和颜欢,新同学们也都很用心,很有努力。我告诉他们晚上12点以后不要在实验室工作,但是他们继续悄悄地工作。我们已经选择了关键的方向。尽管他们中的一些人不熟悉它,但每个人都在尽最大努力。”说到这里,李文辉很欣慰,“我们的工作到目前为止还在前面。我们已经建立了更优化的细胞和动物模型,现在我们在世界各地的同事都在使用这个工具。同时,我们对慢性病毒感染的分子基础有了更多的了解,受体与病毒感染引起的肝癌等严重疾病之间的可能联系也越来越清楚。许多新发现非常有趣。”

在北盛研究所二楼生物制品中心,笔者见到了隋建华。她个子不高,看上去比实际年龄年轻得多。她总是面带微笑,从里到外都很能干。据她介绍,在北京市科委的支持下,抗乙肝病毒抗体药物的研发也相对顺利。这种抗体阻断受体和细胞之间的通道,从而阻止病毒进入新的宿主细胞,打破旧的循环,建立新的生态系统她微笑着说,两年前抗体的实验阶段已经完成,现在正在进行临床前研究。目前,结果较为理想,上下游生产技术已基本达标,可以尽快申请临床试验。“我们想在临床研究中单独或与现有的抑制病毒复制的药物结合使用来测试它,看看它是否能为患者提供更有效的治疗。当然,临床应用还有一段距离。”

谈到研发前景,他们都表示了谨慎的乐观。“做科学不能有任何虚假。你可以愚弄一会儿,但不可靠的东西在历史上是不存在的,甚至会变成一个笑话。”李文辉说,“只有经过科学实践验证的东西才是可靠的。我们提倡严谨的科学。”(原名:八年多来,北盛研究所的李文辉团队一直在全力以赴地研究乙型肝炎病毒感染的机制。新的发现比论文更重要(注意,为什么他们会领先)