国家蛋白质科学研究(上海)设施正式运行“双满月”

03.10.2015  14:37

这是全球生命科学领域第一个综合性的大科学装置,追踪“生命密码”的科学家们来到这里便不用再东奔西走,安心享受“智能工厂”的“一站式服务”。十余位诺贝尔科学奖得主和更多国际一流的科学家,来过这里并连连点赞;来自世界各地的参观者络绎不绝,来自全国各科研机构的课题申请源源不断……位于浦东新区海科路的国家蛋白质科学研究(上海)设施(简称“上海设施”),无疑已成为张江、浦东、上海乃至中国科技创新一张挺括的“名片”。

从试运行算起,上海设施已累计运行5万余小时,执行用户课题近600个。如今,上海设施通过国家验收、正式开放运行已“双满月”,吸引千余个用户申请入驻开展研究。该设施负责人、国家蛋白质科学中心·上海(筹)主任雷鸣,面对这张颇为漂亮的成绩单却并不满意。他总在想,这么棒的国家大科学设施是否物尽其用,科学家们是否在这里人尽其才。

分秒必争的自动化时代

蛋白质研究,派啥用场?作为所有生命形式与生命活动的主要物质基础和功能执行者,蛋白质的研究能破译关乎生命本质的重大密码,阐明疾病机理,为诊治提供新的途径。未来的“精准医疗”,不再是诊治什么病,而是精确到哪个基因编制的哪种蛋白质出了什么错以及该如何纠错。

蛋白质研究,有多不易?在生命科学界曾有句话叫做“oneprotein,onecareer”,意思是一个科学家一辈子只够研究透一个蛋白质。这是老黄历了,尤其是有了上海设施之后:第三代同步辐射光源、原子力显微镜、核磁电镜质谱等众多国际一流设备聚在一块儿,九大技术系统涵盖了各种空间尺度和时间尺度的蛋白质研究,能让科学家足不出户就遍用各种先进科研手段。比如,规模化蛋白质制备系统自主设计五套大型自动化设备,让蛋白质生产从“手工作坊时代”进入“自动化时代”。看清一个蛋白质结构,不再以年为计时单位,而是2分30秒。在这个平台上,一年可以解析上千个蛋白质结构。

好钢当然要用在刀刃上

媒体喜欢问雷鸣数字,诸如开放时间、完成课题、发表论文、申请数量,云云。雷鸣却不喜欢过多地讨论数字,因为对上海设施这样的国家级重大科技基础设施而言,数字上的“吃饱”没什么稀奇,关键是能解决什么样的科学问题、可以做出哪些独一无二的贡献。用雷鸣的话说,上海设施不仅要打造提供标准化服务的“4S店”,而且要出“经典作品”。“想要研发一套高效的流行病抗体库,万一某种流行性疾病爆发,其中的抗体可快速量产。”“又比如,老药新用。一种药在人体内的作用靶点可能有若干个,已被利用的却只有一个。老药的安全性已通过实践检验,找到新的靶点与机理,便能迅速开发新用途。”如此才是上海设施的用武之地:一般实验室单打独斗无法完成的研究,可以在这个综合多种实验手段、实现自动化流水线操作的平台上寻求突破。因此,雷鸣希望,上海设施能拥有更加灵活的机制,在一些重要问题上给科学家更大的决策权。

科学家更看重上升空间

“在美国,我能看到自己退休时的样子,所以,是时候换个地方了。“2011年,雷鸣辞去美国密歇根大学医学院教授的工作,卖了美国的房子,带着妻子和孩子来到上海,吸引他的便是充满挑战的上海设施,以及它能带给自己的科研上升空间。雷鸣深信,对高端的科研人才而言,经济杠杆的吸引力有限,吸引他们加盟一个科研机构一个很重要的原因,是上升空间。“我们要营造一种宽松的科研氛围,让科学家们定心探索自己喜欢的研究方向,而不是让他们跟风追着热门课题跑,甚至沦为高级技术工人。

和雷鸣一样,上海设施质谱系统的高级工程师、技术主管彭超,也是被蛋白质科学研究中心的前景吸引而来上海。在中科院上海有机化学研究所获得博士学位后,彭超曾在美国芝加哥大学BenMay癌症研究中心工作了三年多。两年半前重返上海,他直奔上海设施的建设工地。“质谱,主要是测算微观粒子的分子量,在疾病监测、药物分析、食品安全、环境监测、刑侦破案、天文、考古等很多领域都有用武之地。对蛋白质而言,通过质谱可以分析出它在人体内有没有偷懒——是否很好地执行了各项功能,也可以分析出某些与疾病相关的信号通路、药物靶标。

彭超和同事们,扮演着“技术导师”的角色,应用新型蛋白质质谱技术为科研人员提供技术支持,设计合理的研究方案。“现在的质谱技术进步很大,检测灵敏度已经从微克毫克提升到纳克级别甚至更低,每小时鉴定效率也得到数倍提升。不过,很多科研人员对蛋白质的质谱分析还只有模糊的概念,有些连怎么准备样品都不太清楚。这就需要我们做大量的工作。”彭超对蛋白质新修饰的研究抱有浓厚的兴趣,服务好别人的研究课题的同时,他还有着自己的课题。在上海设施,像彭超这样的复合型人才有不少。雷鸣说,上海设施最大的创新是让这些人才有实实在在的被需要感和上升空间。

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有人说,今年是我国蛋白质研究的好年光。人工全合成结晶牛胰岛素50周年纪念在今年;国家蛋白质科学研究(上海)设施正式投入运行,也在今年。在总结“牛胰岛素精神”的成功经验时,很多人提到了科研组织方式的创新。今天,在多次采访上海设施的过程中,记者感受到了一股与“牛胰岛素精神”相似的自主创新的劲头,以及冲破既有藩篱的迫切愿望。祝愿上海设施能早日闯出它的创新之路,潜心锻造它的经典之作,也为上海建设国际科创中心提供一个与众不同的样本。