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未来科学大奖新晋得主李文辉:科研不是绕操场跑步,而是登山 |
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接到未来科学大奖
奖获奖电话时,李文辉正在和大家一起给自己的博士导师过生日,席间十分热闹,他的心情却颇为平静。发现乙肝病毒(HBV)受体钠离子-牛磺胆酸共转运蛋白(NTCP),被誉为乙肝病毒研究领域四十多年的里程碑,距今已有十年。比起接受访谈,他更想把时间花在具体的科研工作上,取得更多的进展。
获奖后实验室的聚会上,李文辉乐呵呵地向学生们讲起了“老故事”。2008年4月,从美国归来入职北京
研究所半年多,他就开始忙着找实验动物树鼩。这是唯一能够自然感染人类乙肝病毒的非灵长类哺乳动物,最初所里还没有建立专门的饲养设施,而是寄放在仓库,晚上有野生动物跑进来,树鼩们受到惊吓,有些竟撞得头破血流而死,还是所里支持他们加建了树鼩饲养设施。
经过五年的潜心攻坚,李文辉团队发现了NTCP,帮助揭开了乙肝领域的历史几大谜团,包括乙肝病毒感染肝脏细胞的组织特异性、感染的易感人群以及种属特异性。
“做正确的事情,即使它很难。碰到困难,解决困难,你自己也在成长。”李文辉在获奖后接受媒体群访时表示,探索性科学研究就像一场登山探险,需要一步一步往上走,而不是绕着操场跑步。他最看重的是对科学的实质性贡献,希望团队的年轻人具有科学品味,向高峰挑战,“有的人可能每走几步,就停下来写游记,但我们更期望一直往上走,看到前所未见的风景以后,再给大家汇报。”
广谱抗新冠药物背后的“科学洞见”
选择
为毕生志业,有一段家学渊源。李文辉的父亲是生物学老师,母亲是医生,小时候家里书架上放的都是生物和医学的书,他会随手拿起来翻读。他对显微镜下的东西尤其感兴趣,随手画出来之后,妈妈还会称赞“看起来像模像样”。
早在兰州医学院预防医学系读大四时,李文辉在传染病科实习,每天查房都会看到大量乙肝患者,那时的医生还会善意隐瞒肝炎可能会发展为肝硬化、肝癌的事实。面对病人痛苦而无助的表情,李文辉心里埋下了一个心愿:中国的乙肝患者这么多,而又缺乏有效的药物,我们应当去面对它、解决它!
在念完医学本科后,李文辉先后攻读了免疫学硕士和病原生物学博士学位。2001年,他来到美国哈佛医学院从事博士后研究。由于乙肝在美国并不是特别处于疾病谱前端的疾病,资金支持有限,因此李文辉最初从事的是艾滋病病毒研究。
2003年非典肺炎疫情暴发,为李文辉的研究带来新的转折。他和同事们紧张地投入到SARS病毒研究中,当年11月便发表论文,宣布发现SARS病毒的受体ACE2,引起国际同行关注。此后,他们还深入研究了SARS病毒的刺突蛋白受体结合域(RBD),RBD和ACE2的结合,重组ACE2的阻断作用,以及病毒可能如何利用动物ACE2进行演化等等。
“这一系列的工作我现在回想起来,还是蛮坚实、蛮有意义的。”李文辉告诉澎湃新闻(www.thepaper.cn)记者。可惜非典疫情以后,后续制药的工作也就搁置了。目前来看,新冠病毒和SARS病毒感染在分子和细胞层面的表现没有本质的不同。
新冠疫情暴发后,李文辉延续了他惯常的思维,“要做就做难而正确的事,如果大家都做我们就不做了。”他的实验室一开始就瞄准了新冠病毒容易突变、逃逸中和抗体的特性,认为最好的选择就是利用ACE2受体开发药物,“这需要一定的科学洞见,也是基于我们原来研究SARS时和同事们一起尝试,及经过充分思索的结果。”
李文辉团队和合作伙伴华辉安健在短时间内就优化设计和生产出“HH-120分子”,在面对变异毒株时仍具有很强的中和能力。目前开发的雾化吸入剂和鼻喷雾剂已在中国、澳大利亚、南非等地开展临床试验,其给药方式可以适用于孕妇、肝肾功能有问题的患者。
“从零开始”攻克世纪难题
虽然SARS病毒研究取得重大突破,但当年的李文辉心里最放不下的还是乙肝病毒研究。“我希望发现基本的科学规律,最好也能解决实际的疾病问题,两者结合起来最好的例子,可能就是乙肝。”
乙肝病毒几乎是世界上最小的病毒,直径只有40纳米,很难捕捉;病毒蛋白也非常复杂,前后4次跨膜,在病毒的感染模式中非常特殊,很难用已有的实验体系进行研究。全球顶尖科学家历经四十多年寻找HBV受体,无功而返。
极高的难度和风险,却也给李文辉带来真正的思想智识挑战的快乐。2007年,他回国加入北生所。作为科技体制改革的试验田,北生所为实验室提供长期稳定的研究经费,实验室主任对课题选择有绝对的自主权,在考核上实行五年一次的国际同行评估,不必考虑每年必须发多少论文——这正是李文辉向往的科研环境,如果没有体制机制上的宽容,很难想象他可以像这样“从零开始”。
李文辉带领由严欢、钟国才等组成的年轻团队坚持不懈,在北生所各有专长的研究中心的帮助下,经过无数个加班加点的日夜努力,乙肝病毒受体 NTCP2012年终于浮出了水面。
NTCP的发现,也为建立体内感染的动物模型和体外培养的细胞模型铺平了道路:如今除了树鼩之外,基因编辑改造猴子的NTCP序列,也可以使其成为感染动物模型;而稳定表达人NTCP的HepG2细胞系,业已成为全球乙肝病毒研究和药物研发的重要平台—,大大提高了研究的便利性。
“因为科学发现能够赋能你领域里的同行,共同去探索一些新的未知的东西,使大家都能够做一些新的科学发现,这个还是很重要的。NTCP的发现,我们很高兴做到这一点。”李文辉在获奖后接受媒体群访时表示。
临床治愈乙肝的曙光
丙肝从病毒发现到临床治愈,只花了二十年左右的时间,原因是它和乙肝病毒的机制截然不同,“就像拿猎枪打一头大象和一只兔子的差别,靶点和目标性差很多,兔子藏在地下,地下还有三个窟窿,难度特别大。”
李文辉介绍,目前治疗乙肝的核苷类药物,主要用于抑制病毒复制,但乙肝病毒藏在细胞核内,很难根治,即便用最好的核苷类药物,肝脏内仍然存在病毒的往复感染,此过程绵延不断支持活跃cccDNA池的持续存在,“这是目前很关键的治疗短板,需要被补上。”另一类干扰素可以使一部分人临床治愈,但大部分反应和疗效不佳。
李文辉团队新研发的药物将堵上病毒感染的“大门”——也就是阻断病毒和NTCP的结合,同时调动人体免疫,再加上已有的药物,希望最终可以达到临床治愈乙肝的效果。
目前团队在研的HH-003药物,已进入了临床二期试验阶段,有多个试验在进行。其中,在已初步完成的临床试验中, HH-003显示了良好疗效,对乙肝合并丁肝治疗效果尤其突出。而类似机制的HH-006采取皮下注射,已开始国外临床试验。
李文辉表示,他们近年来在单细胞水平探索病毒感染的机制,试图了解清楚每一个关键步骤过程是如何发生的:比如每个细胞中HBV的DNA模板分子cccDNA是如何建立的,它的基因表达调控是如何实现的,它的沉默是怎么达到的,在此过程中,病毒感染的内外部因素,是如何维系体系平衡的。这些研究可帮助在临床中更好地有针对性地组合药物,实现治疗目标。
“我喜欢追求知道事物的本质,比如在
领域,微生物或病毒感染人体的过程中,在分子层面真正的机制是怎样的。”李文辉在研究中接触过许多病毒,无论是HIV、SARS还是HBV病毒,他相信在最根本的层面上,病毒感染和致病机制是共通的,而他所要做的正是发现归纳这些本质的规律,借此指导疾病的防治。
值得一提的是,美国国立卫生研究院(NIH)于2019年制定了指导意见,将乙肝治愈作为其重要战略目标,其中特别提到了2012年李文辉实验室发现NTCP的工作,这些基础科学的突破,燃起人们治愈乙肝的信心。
十五年弹指一挥间。李文辉回顾回国后的经验时说道,创新需要杜绝“想赢怕输”的心态,“无论是走通这条路,还是发现此路不通,都是在实际的工作里头,最重要的是坚持实事求是。在对事实建立批判性分析的基础上,勇于出发探索边界。”
他不太喜欢论文“产出”这个概念,“发表论文是希望给别人看的,但真正你自己会知道,在领域里到底前进了没有,对科学问题的认识边界一步步向前推进才是有意义的。”
“我们可能还需要更好的科学,或者更深层的科学,不光是针对某一个疾病,或者某一个领域,而是对于整个
和健康领域带来颠覆性变化或者极其深远影响的发现。”谈及对未来科学大奖的期待,李文辉举了DNA双螺旋和青霉素的发现等例子,“像这样的发现,希望在我们中国同行里能够产生。”
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