“接受失败是做科研的必备素质!”邵思达在做这项再生医学新药研究的时候,90%都是失败的,他差点被接二连三的不顺利击垮。
对干细胞研究的热爱,以及想要研发出真正惠及人类健康的药物的初心,激励着邵思达在一个又一个低谷中重拾翻越高山的动力和决心。这场拉锯战,他耗时8年才终于迎来曙光,研发出一种肺部靶向的类药物小分子,可以激发肺部干细胞的生长。
近日,他以第一作者和共同通讯作者的身份在《美国国家科学院院刊》(PNAS)上发表了这项研究成果。该研究提出,在药物刺激的作用下,机体的再生功能可以被激活,从而修复受损的肺组织。他们开发的药物将在今年夏天进入I期临床试验,有望为严重肺部疾病的治疗提供新的方案。
一直心系我国干细胞领域发展的邵思达,很想贡献自己的一份力量。在外求学10年后,他毅然决然回国加入西湖大学理学院,建立起自己的实验室,带着8人的年轻团队,继续探索干细胞和组织再生研究领域更多的可能性。
邵思达
近年来,肺部疾病发病率越来越高,对于许多退行性肺部疾病,如特发性肺纤维化(IPF),一个关键问题是修复和逆转损伤的干细胞供应不足。这些细胞负责再生和促进健康组织的生长。如果没有它们,肺纤维化会持续恶化,肺功能也会不断下降,最终导致呼吸衰竭。
然而,目前还没有再生受损肺组织的可用治疗方案。
大多数药物的作用都是减缓疾病的进展。“我们的想法是制造控制细胞命运的药物,以阻止或逆转疾病过程。”美国国家科学院院士、斯克里普斯研究所所长Peter G. Schultz表示。他是这篇论文的共同通讯作者。
“我们意识到,化学分子在这个过程中可能具有更多潜力,于是想找到一类分子去调控肺泡干细胞的再生,并增强其再生能力。”邵思达在接受《中国科学报》采访时说。
为了解现有的药物机制是否可以促进肺泡干细胞的生长,研究团队从斯克里普斯研究所临床转化部门建立的药物再利用库中,筛选上万种具有生物活性的分子。
最终,他们把目光锁定到二肽基肽酶Ⅳ(DPP-4)抑制剂上,它经常被用作2型糖尿病的药物来控制血糖。研究人员在实验中发现,该抑制剂可以加速Ⅱ型肺泡上皮细胞(AT2细胞)的生长。
然而,新的困难接踵而至。“我们发现DPP-4抑制剂治疗糖尿病的剂量,根本无法在人体肺部起作用,如果要起效,起码得多用5~10倍的剂量。现有的抑制剂进行肺部修复所需的剂量太高,对人类不安全。”邵思达说。
基于老药新用的初始方案走不通了,难道这个项目要被判“死刑”了吗?
几番挣扎后,邵思达和导师Peter G. Schultz,以及做药物研发的团队伙伴坐下来商讨破解之法。经过长时间的争论和商讨后,他们最终确立了一个新的方案——设计吸入式的药物制剂,能将靶向药物直接送入肺泡。
“这可以大大提高疗效。因为口服药需要跨越多层屏障,才能抵达肺泡干细胞的作用位置,其有效浓度会层层递减。”邵思达说。
有了这个方案后,研究团队反复尝试,不断对DPP-4抑制剂进行结构改造,以实现通过吸入作用于肺泡。在设计了几百种分子结构后,终于获得了一个安全性很好的药物结构——CMR316。CMR316可以通过喷雾器直接输送到肺部,在各个疾病模型以及IPF病人的肺样本上都表现出很好的效果,而且从肺部出去后会在血液里被立刻降解掉,不会对人体健康产生影响。
随着CMR316即将进入临床,研究团队也在开发具有新机制的化合物,帮助心脏细胞再生和修复心力衰竭造成的损伤,以及使用小分子药物补充角膜、肾脏和结肠等器官中的细胞,为造福人类作贡献。
1990年,邵思达出生在天津的一个普通家庭。成绩一直很好的他,2009年以优异的成绩考入北京大学
学院。
大二那年,我国著名干细胞生物学家邓宏魁教授的一堂课,让邵思达对干细胞“一见钟情”。
“干细胞真的太酷了!例如胚胎干细胞可以增殖分化,长成一个器官和组织。而且在骨髓、皮肤、肠道等部位都有干细胞的存在。当我们生病时,器官里的细胞死去后,干细胞能快速开启再生程序修复损伤的组织。干细胞就像一个随时待命的‘修复师’,时刻保护着我们的身体。”
“如果把一个人皮肤上的一些细胞取出,种到特殊器皿里,通过实验操作将它变成这个人自己的干细胞,把这种干细胞再重新植入母体子宫内,再生出来的个体将会和这个人一模一样……”课堂上,邵思达沉浸在天马行空的想象中,科幻小说里的场景似乎能在实验室里实现了,他感到无比兴奋。
对干细胞研究的兴趣瞬间被点燃了!他积极加入邓宏魁实验室,在那两年里,对干细胞的热情有增无减。
而且,邵思达十分喜欢化学。他想用一些化学手段继续研究干细胞。2013年从北京大学本科毕业后,为了满足这个科研愿望,他申请到斯克里普斯研究所Schultz教授团队攻读博士学位。
斯克里普斯研究所有着极高的学术声誉,在有机化学和化学生物学方向非常出名。邵思达从事的方向正是化学生物学。其导师Schultz教授是化学生物学的先驱,更是横跨学术界和产业界的大牛,是多家高科技及生物科技公司的创始人。
由于本科期间都是生物学背景,对化学知识一窍不通的邵思达,在前几年过得很是艰难,他常常废寝忘食,深埋书海努力去消化每一套全新理论。而且Schultz教授实验室很大,里面的设备和器材都要靠他自己一点点慢慢尝试和摸索。
后来,随着化学短板被补齐,邵思达所做的课题也有了起色。彼时,对干细胞“情有独钟”的他又开启了肺泡干细胞再生的研究。
在做这项老药新用的研究时,邵思达已临近博士毕业,为了研究不中断,他选择留在斯克里普斯研究所临床转化部门做研究员,继续深耕肺泡干细胞再生的临床转化研究,努力把自己的研究成果开发成为新药。
“一项研究就像自己的孩子一样,养孩子都希望他能茁壮成长、好好学习,将来有一番作为,我也希望我发现的分子,能在我手里不断优化,继续探索其潜力,发掘其价值。如果把它交给别人来做,就像把孩子交给后爹后妈一样,感觉很难受。”邵思达觉得,哪怕不成功,至少也为自己的这一趟科研之旅画上一个句号。
在他和团队成员不懈坚持下,这项历时8年的研究,交上了一份满意的答卷。2023年8月,邵思达回国全职加入西湖大学理学院,任特聘研究员,继续从事干细胞和组织再生方向的研究。“这辈子,就扎根在干细胞领域了!”
邵思达对待科研的态度、思维和理念,深受两位恩师的影响。
作为我国干细胞研究领域的领军人物,邓宏魁很早以前就想到用小分子手段解决干细胞问题。这在当时几乎无人敢想。因为细胞的语言是基因和蛋白,而化学小分子更像是另外一种语言,就好比在一群中国人里加入一个外国人一样。
彼时,小分子手段简直就是天方夜谭。但邓宏魁实验室投入大量人力物力,不畏艰难,耗费数年才攻关成功,实现了利用小分子将体细胞制备成多能性干细胞。
“邓老师教会了我要瞄准重要的科学问题,不畏难题,不怕失败,要有一个高标准来要求自己。他为人非常正直和纯粹,这点也值得我学习。”邵思达说。
平时性格大大咧咧、十分开朗的邵思达,在读博期间也经历过失败的捶打。“那时候做实验,当别人成功,而我做不出来的时候,压力就会剧增。90%都是失败,我有几次还在实验室里大哭,那时遭遇的不顺利差点把我击垮。”
科研的训练其实是一个怎样面对失败的训练,接受失败是做科研的必备素质。邵思达表示,在面对诸多不顺时,他的导师Schultz教授就做了很好的榜样。
对Schultz教授而言,这一天顺不顺利,并非只关乎实验能不能做出来。他作为所长和公司创始人,要对挂心研究所的发展,很多时候,在很多事情上都有可能碰壁。“就在我们的文章被其他杂志拒稿那天,与他见面时,他对我说:‘今天,从早上开始就一件坏事接着一件,而且越来越坏。’”在邵思达看来,“一个人的位置越高,烦心事就越多,但他依旧能保持着对生活和工作的积极与热情。”
“我们都要学会积极乐观,学会一点点吸收那些不顺利。打击多了,只有坚韧不拔的毅力才能支持你翻过那一座座丘壑,坚持到柳暗花明的时刻。”
在国外“打磨”十年,邵思达的科研能力有了极大提升。在美国结婚生子有了幸福的家庭后,他依旧选择回国,主要有两大原因:一是这些年国内科研实力突飞猛进,科研发展机会很多,他想回来试试看能否有一番作为,而西湖大学的理念和硬件都恰好符合他心中期望的做科研之地;二是他希望孩子能在中国长大,这样才会对中国文化有认同感和自豪感。
目前,邵思达的团队有8位成员,有博士生也有博士后。深受两位导师的影响,邵思达很重视对学生思维模式的训练。他经常把自己的思考分享给学生,也会引导学生高屋建瓴地看科学问题。“我希望他们在耳濡目染中能形成开阔的思维模式,在深耕自己研究领域的同时,更要培养对科学的全局观。”
邵思达团队
在带学生时,邵思达倾注了大量心血,他会手把手带着学生做实验。“我们是一个年轻的研究组,趁我现在有精力,我想把每一位学生都教好。欢迎对化学生物学和干细胞生物学感兴趣的小伙伴加入我们的团队,如果你也对使用化学分子解构组织再生过程感兴趣,可以随时联系我。”
而且邵思达非常不提倡大半夜还在搞研究。“我习惯了早来早走,早上六七点钟到,晚上七八点钟回家,我经常跟学生说不要把实验搞到深夜一两点钟。他们就像我的孩子一样,没有父母会喜欢孩子因为熬夜伤身体的。”
参考链接:
https://doi.org/10.1073/pnas.2400077121
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