寻找细胞里的生命之钥

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从0到1的“寻找者”在寂静中辨认一个孤独的信号孤核受体如同身份不明的孤儿,功能成谜,更关键的是,当时学界普遍认为它们没有配体,即没有能与之特异性结合并调控其功能的“钥匙”。

  本文转自:厦门日报

  在微观世界与“孤儿”对话

  寻找细胞里的生命之钥

  厦门大学医学院抗癌研究中心教授、博士生导师占艳艳将显微镜下晦涩的分子语言,“翻译”成对抗肿瘤与代谢疾病的希望密码

  文/本报记者 何无痕 图/本报记者 林铭鸿

  

    名片

    占艳艳  

    厦门大学医学院抗癌研究中心教授、博士生导师,福建省杰出青年基金获得者,长期致力于肿瘤核受体信号转导及靶向药物研发。近年来主持国家自然科学基金及省部级项目13项,以第一和通讯作者(含共同)在《Nature Chemical Biology》《Nature Communications》《Cancer Research》《Cell Reports》等国际权威期刊发表论文20余篇;获得授权发明专利3项;作为主要完成人获福建省自然科学奖一等奖等。她积极服务学界,担任多个SCI期刊审稿人及中华医学会医学细胞生物学分会委员等职。同时,她挂职厦门市思明区卫健局副局长,主导大健康产业布局,积极推动医学检验、干细胞治疗等领域的科技成果落地转化。

    名词解释

    核受体和孤核受体

    核受体是人体的一种蛋白质,它控制人体中激素、维生素、营养素等是否发挥作用。

    理论上,体内的核受体,都会有一个配体,例如人体中的激素。受体要与配体结合才能激活其生物学功能。而那些至今尚未被找到体内配体的核受体,被称为“孤核受体”。

    文/本报记者 何无痕  图/本报记者 林铭鸿

    在生命科学的版图上,有些领域曾如寂静的荒原,少人问津。核受体家族中那些身份不明的“孤儿”——孤核受体,便是如此。而厦门大学教授占艳艳,在这片荒原上,一驻就是二十多年。她并非在“等待戈多”,而是执着地为这些“孤儿”寻找对话的可能,将显微镜下晦涩的分子语言,一点点“翻译”成对抗肿瘤与代谢疾病的希望密码。

    2月4日是“世界癌症日”,本报记者带您走近这位和“孤儿”对话的科学家,看她如何在寂静的微观世界里,努力开辟出一条充满现实回响的路径。

  从0到1的“寻找者”—— 在寂静中辨认一个孤独的信号

  孤核受体如同身份不明的孤儿,功能成谜,更关键的是,当时学界普遍认为它们没有配体,即没有能与之特异性结合并调控其功能的“钥匙”。

    时间回溯至2004年,厦门大学生命科学学院实验室。在选择研究方向时,占艳艳将目光投向核受体家族。这是一个庞大的蛋白质家族,像细胞内的“信号中转站”,著名的雌激素、雄激素受体都在其中。但占艳艳关注的,却是其中一类特殊成员——孤核受体。它们如同身份不明的孤儿,功能成谜,更关键的是,当时学界普遍认为它们没有配体,即没有能与之特异性结合并调控其功能的“钥匙”。

    “但Nur77这个受体,在肿瘤、炎症里明明有作用,只是没人知道怎么调控它。”占艳艳回忆。一种直觉攫住了她:它隐藏的“口袋”正等待被“投喂”。这份直觉,与其说是科学推理,不如说是一种近乎信念的共情——她“听”到了那个被主流忽略的、孤独的存在所发出的微弱信号。

    于是她的世界开始被试管、细胞和数据填满。寻找配体,如同大海捞针。需要设计精密的实验,进行高通量筛选。“把细胞种到96孔板上,加入不同的化合物,用一种类似萤火虫发光的原理来检测反应。”她描述道,过程机械而枯燥:种细胞,等待,转换试剂,读取数据,复盘……一批又一批,循环往复。

    实验室的夜晚常常只剩她一人,还有仪器运转的轻微嗡鸣和电脑屏幕的光。“心里知道,概率很低,但就是觉得,得找下去。”就这样,筛选了几百个化合物,花了三四个月,终于有一天,初筛数据跳出了一个阳性信号。

    然而,这只是开始。验证之路更加漫长:要证明化合物确实能与Nur77蛋白结合,要在计算机上模拟它们如何“嵌套”进那个理论上的口袋,要验证它对细胞功能的影响,还要在小鼠模型上观察疗效……“所有实验做完,再整理投稿,两年多就过去了。”占艳艳说。

    更艰难的是挑战根深蒂固的观念。2007年,当她和导师将成果投给顶级期刊时,一位审稿人断然否定:“这不可能是一个孤核受体的配体。”他们不得不回头,做了更多、更严谨的实验去论证。“就像你要向所有人证明,那个大家认为的失语者,其实会说话,而且说的内容至关重要。”

    2008年,论文终于在《自然·化学生物学》上发表。他们从微生物代谢物中找到的Cytosporone B,被确认为Nur77的第一个体外配体。这把“钥匙”的发现,为全世界研究这个靶点打开了大门。但对占艳艳而言,那更像是一场漫长对话终于建立的“基础语法”。她获得的第一个重要奖项——卢嘉锡优秀研究生奖,是对这份“倾听”与“翻译”工作的最初肯定。

    从1到2的“解密者”—— 看清Nur77的“双面人生”

    她不再仅仅是一个寻找“武器”来“攻击”靶点的“猎手”,而是努力成为一个理解系统运行规律的“观察者”和“调解者”。

    科学探索一旦启程,便无法止步于单点突破。获得博士学位后,占艳艳带领团队继续深潜。他们发现了Nur77的第一个拮抗剂(抑制剂)2-乙酸乙酯(TMPA),这为调控Nur77提供了另一个方向的工具。更重要的是,他们逐渐看清了Nur77远比想象中复杂的面目。

    “它就像一个拥有双面人生的角色。”占艳艳解释道。在某些情况下,Nur77会从细胞核迁移到线粒体(细胞的能量工厂),与那里的蛋白结合,触发癌细胞死亡;但在另一些环境中,它反而会促进细胞存活。这种截然相反的功能,让简单的“激活”或“抑制”变得充满风险。“你不能粗暴地把它当成一个简单的开关,开了就好,关了就行。你必须理解它在特定环境网络中的精确位置和角色。”

    这种认知的深化,彻底改变了她的研究视角。她不再仅仅是一个寻找“武器”来“攻击”靶点的“猎手”,而是努力成为一个理解系统运行规律的“观察者”和“调解者”。她的研究对象,也从Nur77这一个“点”,逐渐连接成复杂的“网络”。

    例如,在对被称为“癌王”的胰腺癌的研究中,她和团队发现了另一个核受体在癌症转移中扮演关键角色。“我们正在努力寻找能干预它的老药(已批准上市并投入临床使用的药品),希望加速转化。”同样,在恶性程度很高的浸润性黏液型肺腺癌(IMA)中,他们锁定了一个名为HNF4α的核受体作为关键驱动因子。

    肺腺癌约占中国肺癌的40%,而IMA是其中治疗手段匮乏的一种。“HNF4α很特殊,正常肺组织几乎不表达,但在这种亚型里却异常活跃。”占艳艳说。直接研发新药周期太长,他们转而从已上市的药物库中“大海捞针”,筛选了七八百种化合物后,惊喜地发现一款名为“霉酚酸酯”的老药能有效抑制HNF4α,并在动物实验中遏制了肿瘤生长与转移。

    “每筛到一个苗头化合物,心里就像亮了一下,就有动力继续做下去。”这份最原始的、破解谜题的好奇与快乐,支撑着她度过无数个重复与失败的时刻。这项研究于2021年发表后,吸引了一些晚期患者家属的咨询。“我们正在全力以赴,推动它走向临床。”她深感责任重大,但也明白,从“苗头”到“新使命”,还有漫长的科学山路要攀登。

    从2到N的“对话者”—— 享受科研“解谜”般的快乐

    对“异常”的兴奋,对“为什么”的穷追不舍,是她科研生命的核心燃料。

    当被问及为何能二十多年如一日,聚焦于一个曾经冷僻的靶点,占艳艳的回答异常简单纯粹:“驱动我的,就是对科学问题本身的好奇心。”她享受那种“解谜”般的快乐。她谈起一个有趣的发现:在一个公认的信号通路里,业界都认为上游和下游的作用是同向的,但团队得出的数据却显示是反向的。“我们当时绞尽脑汁想,为什么会这样?这里面一定有新的、未知的机制。”这种对“异常”的兴奋,对“为什么”的穷追不舍,是她科研生命的核心燃料。

    这份纯粹,让她得以静心聆听微观世界的“低语”。她这样描述自己的工作状态:“每天都在观察这些核受体,它们长得像一种极其复杂、精密的‘动态雕塑’,上面有个口袋,一旦遇见了对的配体,这个‘雕塑’会立刻改变形状,变得立体而稳固,然后精准地夹在DNA双螺旋的特定位置上,像一把钥匙卡进锁孔,告诉DNA:‘现在,执行这个指令’。蛋白本身是看不见的,我们要用抗体去‘染色’,像侦探一样,标记出它在细胞里的位置,看它是在细胞核发号施令,还是跑到线粒体去执行任务。”在她的描述里,冰冷的实验变成了充满画面感的探索。

    这种长年累月的“注视”与“对话”,潜移默化地塑造了她对生命乃至人生的理解。

    “21世纪被称为生物的世纪,我觉得是因为生物学在解析生命本身。”占艳艳说,从大学接触生物开始,她就对人、动物、植物体内精妙的运行机制着迷。“生命不像一个简单的化学反应,它是牵一发而动全身的。”她感叹于肿瘤细胞的“狡猾”:它不仅能自己疯狂增殖,掠夺营养,还能“改造”周围的正常细胞,为自己构建有利的微环境;当你用药物封死它一条路,它总能另辟蹊径。“癌症的治疗就像一场动态的博弈。”

    正是这种对复杂性的深刻认知,带来了敬畏与谦卑。“我们研究的,就是细胞为什么会不受控制地生长和转移。终极目标,是给癌细胞‘刹车’。”但她清楚,完全“治愈”或“消除”癌症或许道阻且长,更现实也更有意义的愿景,是将其转变为一种可控制的“慢性病”。“只要能把生存期显著延长,提高生存质量,就是巨大的胜利。”

    她的研究也让她对个体差异有了更深的体会。“癌症其实是‘千人千病’。”她以HNF4α为例,“这个核受体在不同的癌种里,作用可能完全相反。在肝癌里它的含量是下降的。在结肠癌里,甚至发现它似乎分化成‘两个阵营’,有的促癌,有的抑癌;然而在胰腺癌里,这两个阵营又都成为反派。”这意味着,未来的治疗必须走向更极致的精准。“如果能解析清楚,就能针对最直接的靶点进行干预,把治疗的范围和精准度都提升上去。”

    这份领悟,从实验室延伸到了她的人生选择。几年前,一个念头萦绕着她:“我做的事情,真的是国家和人民最需要的吗?”为了寻找答案,她做出了一个令同行意外的决定:暂时离开实验室,赴厦门市思明区卫生健康局挂职。那是一段全新的“实践课”,她深入一线,调研临床未满足的需求,推动科技成果转化。“这段经历让我明白,科学家的舞台不仅在实验室,更在广阔的社会天地间。我们的创新,只有与人民共振,才最有价值。”

    二十多年的光阴,占艳艳让“孤儿”Nur77不再孤单,也让HNF4α不再贫瘠,她也从一个执着的“寻找者”、耐心的“解密者”,逐渐成长为一名沉静的“对话者”。她不再试图单方面地“控制”或“征服”某个靶点,而是学会了理解它在生命网络中的精妙与脆弱,并尝试引导其回归健康的平衡。

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