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【特稿】建设国际一流的化学生物学中心——北大合成与功能生物分子中心(SFBC)工作掠影
日期: 2018-09-04  信息来源: 本网编辑部

【编者按】促进学科交叉与融合一直以来都是北京大学学科建设的重点工作。5月2日,习近平总书记在北京大学师生座谈会上的讲话中提到“大学要瞄准世界科技前沿”“要下大气力组建交叉学科群和强有力的科技攻关团队,加强学科之间协同创新”。为更好地展现学校交叉学科发展中所取得的成就,总结过去多年建设的经验,主动引领、专注未来,新闻中心特推出北京大学交叉学科发展系列报道。本篇文章为您带来北京大学合成与功能生物分子中心(SFBC)的工作掠影。

“大家基本认为我们是国际上一流的化学生物学机构。”北京大学合成与功能生物分子中心主任何川坚定而自信,“我们现在的PI也好几次被邀请给美国前10的学校提供教授晋升评估的推荐信。我觉得这是对我们学术能力和鉴赏力的肯定。”

时间拨回到八年前,那是中心初创的时间。

SFBC成立仪式

2011年8月,北京大学化学与分子工程学院学术报告厅,在时任北大校长周其凤院士、原校长许智宏院士、副校长王恩哥院士、化学与分子学院高松院士和国内外专家学者的共同见证下,北京大学合成与功能生物分子中心(Synthetic and Functional Biomolecules Center,SFBC)宣告成立。

中心被北大列为“985”三期工程中重点建设的一个跨学科实体研究中心,承载着学校建设世界一流的生命科学与化学前沿交叉研究机构的重大希冀。

白手起家,筚路蓝缕——初创时的艰辛依然让大家记忆犹新。

人手短缺、队伍不齐、仪器缺乏是摆在大家面前的首要难题。那时中心只有何川教授和刚刚回国建立课题组的年轻PI陈鹏和陈兴研究员。

通过各种渠道宣传和招募研究人员,在化学与分子工程学院和生命科学联合中心招收研究生,在学术和人才论坛上发帖招聘实验室技术员……中心的队伍班子在大家不遗余力的招募和宣传中渐渐有了雏形。

“人欲善其事,必先利其器。”化学生物学的研究主要是和蛋白质、核酸、糖和脂类等生物分子打交道,高精度的仪器对于工作的开展尤为重要。

研究员贾桂芳对中心成立之初的设备匮乏记忆深刻:“2012年回到北大工作之初,化学与分子工程学院化学生物学系研究核酸修饰方面的仪器基本没有,得益于学校对交叉学科平台建设的支持,我们购买了开展这方面工作所必需的仪器设备,完成了核酸修饰平台的建设,保证了我和其他核酸相关课题组研究的顺利开展。”

2013年加入中心的伊成器研究员不得不借用化学与分子工程学院质谱平台的液质联用设备,才完成了关于假尿嘧啶修饰的鉴定工作。

八年,在人类科研史上可能是一段微不足道的时间,却足以让一个青年学者找到自己的研究兴趣所在,也足以让一个科研机构生根发芽、伸枝展叶、开花结果。

经过八年的发展建设,如今的中心不仅形成了一支布局合理、充满朝气的国际一流学术团队,建成了质谱平台、小分子平台、纳米抗体筛选平台及核酸平台,还于2015年底提前进行了国际评估,并得到了国际专家和学者们的一致好评。

 
 
 
 
中心部分仪器设备

“陈鹏的新生物正交断键反应、陈兴的糖蛋白标记、雷晓光的小分子探针开发、伊成器的核酸修饰研究、王初的定量生物大分子质谱方法……都有国际领先的工作。”何川对于中心几年来取得的研究成果如数家珍。

仅过去5年内,中心7位全职PI有1位教授荣获了“长江学者奖励计划”,4位PI获得过“国家杰出青年科学基金”的资助,其他年轻PI和Co-PI也都是国家青年千人计划入选者或基金委优秀青年科学基金的获得者。

这些项目的资助使得这群年轻科学家们可以在一段时间内集中思考和稳定探索重要的科学问题,为其后来的学术研究和个人成长奠定了坚实的基础。

“SFBC需要敢为天下先的人才”

分子生物学最核心的规律“中心法则”认为,遗传信息是从DNA传递到RNA,再传递到蛋白质中的,RNA只是其中的传递者,并不参与基因调控。

 
 
mRNA上的化学修饰(下图源于Nature Methods

2011年,何川在芝加哥大学的团队首次发现,在一种酶的作用下,RNA甲基化是可逆的,表明基于RNA的基因调控系统的存在。这一结论,丰富了人类对基因表达的认知,也开创了生物学的全新领域——RNA表观遗传学。

之后,何川和中心的研究团队不断探索RNA表观遗传背后的机理,并在此基础上把研究扩展到生物正交反应的开发、生物大分子的化学修饰、功能分子的设计合成、化学蛋白质组学等领域,并着手在植物化学生物学、免疫化学生物学等领域力争产生重大社会效应。

得益于学校对交叉学科发展的高度重视和大力支持,依托完备的研究平台、硬件设施、优质的研究生生源,以及中心内部对交叉合作的鼓励,中心课题组顺利搭建起了以RNA表观遗传学为核心的研究体系。

在中心副主任陈鹏看来,除此之外,“中心在人才方面的发展最为明显”。

“中心的PI已经真正走向了国际舞台。” 陈鹏2009年就回到了北大,于2017年获得了国际生物无机化学会早期职业奖(SBIC early career award),并将在2019年召开的国际生物无机化学会学术年会上作大会报告。同样在中心成立之前就回到北大的陈兴教授说:“中心的功能之一是吸引人才、培养人才和珍惜人才。在这我们能安心地做最前沿的化学生物学研究。”他于2016年获得了美国化学会David Gin New Investigator Award。

雷晓光于2014年底加入了北大,为中心在化学遗传学、小分子筛选平台的建设方面奠定了基础,他说:“我之所以离开国内生命科学领域著名的研究机构——北京生命科学研究所,来到北大工作,一个重要的原因就是希望能在SFBC和我的同事们一起建立国际上最好的化学生物学研究团体。”他于2017年获得国际四面体青年科学家奖(Tetrahedron Young Investigator Award),并且连续两年被邀请在国际四面体大会上做大会报告。

王初说:“通过中心的平台,我可以招募到更优秀的学生,接触到更多的国际权威专家和同行进行学术交流,这些都帮助我的课题组在短时间内迅速成长!”

中心最年轻的PI邹鹏也说:“在课题组创立之初,我自己的部分研究设备还没有完全到位,而借助中心的小分子平台、质谱平台和核酸平台所提供的仪器条件,我得以迅速开展研究工作,为起步赢得了时间。中心的午餐会文化也为老师们之间的学术交流提供了宽松、自由的环境,促进了我和同事建立研究合作关系。”

“回到北大5年多的时间里,在SFBC中心和化学与分子工程学院的支持下,我们课题组在植物中开展RNA化学修饰的研究体系已经搭建起来,也有了一些产出。”贾桂芳说。

中心的另一位Co-PI林坚说:“在中心以及各位老师的大力支持下。我们也在重大疾病如癌症以及心血管疾病的诊断、预警及治疗上做出一些新的发现。”

当年初创时的三个课题组,现在已经成长为八个大课题组,每个组的研究员、博士后、博士生和技术人员都很齐整,每个组的研究水平和成果也都在近几年达到了国际一流或领先的水平。

“我希望每个课题组都能顶一片天,都能在国际上站得住,做到国内和国际影响同步发展;希望引领和发展未来方向而不是过去方向,这一点极其重要。”何川说。

“为北大造血而不仅是锦上添花”

何川希望中心“为北大造血而不仅是锦上添花”。

在生命科学领域,有很多科学家在交叉领域中取得了突破性的研究成果。何川自己就是一个典型的交叉学者。

为了适合自己的研究领域,他的研究先后切换了几个专业领域:化学生物学、核酸化学和生物学、遗传学、分子生物学、生物无机化学、结构生物学、微生物学以及基因组学。

化学生物学的学科交叉性要求研究者必须同时具备生物学、化学、生命科学、分子工程等多领域的知识背景,对于团队交流和协作的要求非常高。

近三年来,在何川教授与化学与分子工程学院院长高毅勤教授的倡导下,中心每个月的第一个周一会组织PI午餐会,同时也吸收了化学与分子工程学院从事与生物交叉的年轻老师们一起参加,每次午餐会由一名老师介绍课题组未发表或即将投稿的工作,大家一起讨论、提建议意见。

 
中心研究团队

中心还从2011年起每年组织SFBC化学生物学年会,并组织成员外出与中科院有机所、香港大学、中山大学等兄弟院校和科研单位一道举行研讨会,进行双边交流,让大家受益匪浅。

“不仅了解到同行们的工作,也加深了彼此间的交流,为今后的合作建立了良好的基础。”伊成器对中心的交流氛围大加赞赏。

有一件小事让贾桂芳印象深刻。有一次,何川专程从美国回来给大家作讲座。傍晚一下飞机,何川就直接来会议室,给大家讲他在美国课题组最新开展的一些研究方向和课题,跟大家交流还有哪些重要的生物学问题需要从事交叉领域的人关注和发掘。

何川招收研究生有着严格的标准:“有独立思考能力,同时必须有执行力,缺一不可。”作为何川曾经的学生,陈鹏也赞同老师的观点,认为独立思考的能力对拓宽今后的学术道路非常重要。

 
2018年化学生物学暑期学校

在这里,学生们的能力和思想得到了充分的提升和释放。

伊成器的第一个学生李笑雨主攻方向是RNA修饰的检测技术。她在哺乳动物转录组中鉴定假尿嘧啶修饰的课题中一度因为合成的标记物富集效率的问题陷入困境,踟蹰不前。当时正值暑假时间,她和课题组的同学们都放弃了休息时间,夜以继日,终于突破瓶颈,解决了技术上的难题,在这个竞争激烈的领域赢得了时间上的先机。

早期贾桂芳课题组缺少植物研究背景的工作人员,组里最早开始做这个方向的两名研究生段洪超和魏连环就从头学习,他们的刻苦和努力,填补了课题组植物研究的空缺,使课题组顺利地搭建了在植物里研究RNA化学修饰的体系。

 
 
模式植物拟南芥和水稻

王初和中心同事陈兴教授共同指导的研究生秦为勤奋刻苦,擅于思考,充分利用两个课题组的优势资源,在短短三年内就有两篇重要的研究成果发表,另外还有几个工作正在进行中。

王初课题组每周都有做文献阅读的习惯,三年前的一天,研究生王浩博同学突发奇想,提议把大家选取的前沿文献通过微信公众号分享出去。在之后的两年多时间里,大家持之以恒,共同努力,目前公众号成为已经发展为超过5000个粉丝的热门账号,为宣传和推动国内化学生物学学科发展贡献了力量。

何川和贾桂芳课题组的博士生肖雨在来中心之前学的是化学专业,对化学和生物交叉研究知之甚少。来课题组后,她很快成长为组里的骨干学生,深度参与到RNA的核苷酸修饰的应用研究中。

中心培养的学生有多位在国际顶尖大学的实验室从事博士后工作,并有部分学生已经在国内的著名大学开始了自己独立的学术生涯。 “比如我们中心毕业的博士林世贤去年在浙江大学生命科学研究院开始了自己的独立PI实验室, 要和我们竞争了,这是好事。”何川说。

“北大的交叉学科有很大的希望”

促进学科交叉与融合一直以来都是北大学科建设的重点工作。2017年学校第十三次党代会以及今年习近平总书记在北京大学师生座谈会上的讲话都提出要“下大力气组建交叉学科群与强有力的科技攻关团队,加强学科之间的协同创新”。

中心受益于北大的交叉学科发展理念颇多,“中心的建立和发展都直接源于学校发展和重视交叉学科”;也为北大的交叉学科建设贡献了自己的力量——“中心确立了北大在化学生物学学术上的领导地位”。

何川介绍说,生命科学有大法宝:测序、成像、质谱,中心担负了质谱的建设和维护。“我们开发了一系列新的研究生命科学的方法,也同时在RNA生物学和表观遗传方面建立了队伍,确立了学术影响。”

2013年,在美国Scripps研究所化学生理系博士后出站的王初,加入合成与功能生物分子中心。对于学校为中心提供的大力支持,他印象深刻。

“我们课题组的核心研究工具手段和设备是高精度生物大分子质谱,价格昂贵,交叉学科平台建设为我们提供了充足的资金保障,在短短几年内购买了两台这一类型的质谱用于中心平台建设,在满足我们的实验需求之外,还为中心其他课题组提供了必要的科研服务。没有交叉学科平台的建设,很难想象我课题组能在短时间内迅速成长起来。”

 
王初研究员

伊成器也表示赞同:“我们通过和化学生物学、计算化学及发育生物学方面的专家合作,在化学标记、分子模拟及单细胞测序等方面均取得了研究成果,没有这种多学科的交流与合作是不可能完成的。”

尽管中心在生物正交断键、糖蛋白标志、新正交反应、核酸修饰、生物大分子质谱等领域“全面开花”,中心PI们也越来越受到国际同行们的认可,但何川对于中心的发展定位还是有着清醒的认识——“目前还缺乏真正有重大基础或社会效应的原创工作,还需要积累和努力。这个量级的工作本来就需要五年、 十年或十几年的积累,不会是每天都上新闻的。我们有些方向已经很近很近了, 我也很期待。”

“交叉学科建设北大已经走在了国内高校的前列,接下来就要看谁能真正做出有重大基础或社会效应的创新。我觉得北大的交叉学科发展有很大的希望。”何川表示。(文/新闻网记者 高雷)

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编辑:凌薇


   
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