作者:王兆昱 来源: 中国科学报 发布时间:2025-3-13
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33岁海归博导:建一个“没有毒”的实验室

陈子博

陈子博(最后排左一)实验室团队合照。

陈子博准备开飞机。受访者供图

■ 本报记者 王兆昱

2019年6月,28岁的陈子博度过了一个不太开心的假期。他精心规划的课题研究被同行率先发表在《自然》上,这对于初到美国加州理工学院做博士后研究工作的他来说,是个沉重的打击。站在智利复活节岛的巨人石像前,陈子博瞬间没了玩的心情。

回到实验室后,导师Michael Elowitz却给出了不同的看法:“首先,这证明你有能力提出高质量课题,而且幸运的是,尚未投入过多沉没成本。”闻言,陈子博沮丧的心情好了一大半,开始迅速寻找新的课题。

2024年12月,已经回国并全职加入西湖大学的陈子博在《科学》上发表了一项历时5年的成果——首次在哺乳动物细胞中用蛋白质合成了神经网络。陈子博是论文第一作者兼共同通讯作者。

这位年轻的课题组组长(PI)承袭了导师的乐观和豁达。在他建立的“没有毒”的实验室里,学生可以不打卡,可以对他直呼其名,他则经常和学生一起写论文。

33岁的陈子博人生履历丰富:经历了14年在海外做科研的日子,师从诺奖得主David Baker和麦克阿瑟天才奖得主Michael Elowitz。他的业余爱好是驾驶小型私人飞机、玩《塞尔达传说》。正如他所说,做科研就像在游戏中“开地图”,发现未知的那一刻最美妙。

在细胞中构建生物神经网络

发表于2024年12月的这篇论文是陈子博的第四篇《科学》论文。该研究证明了利用合成蛋白在活细胞中构建模拟人工神经网络,进行复杂信号分类的可行性。

人体内的细胞每天都在做“选择题”——它们天然地处理多种分类线索,例如应激和发育信号,以启动接下来的细胞功能,最终产生不同的结果。比如,免疫细胞根据它们检测到的信号对威胁做出反应;p53信号通路决定了细胞是修复损伤还是自我毁灭,从而预防癌症。

科学家一直在努力创造能够在细胞内复制这种决策过程的人工系统。现有的大多数尝试依赖于DNA或RNA,而DNA或RNA还需要进一步翻译为蛋白质来执行功能,致使整个过程缓慢且“不那么直接”。

陈子博等人并未使用基于DNA或RNA的系统,而是在活细胞,比如人的肾脏细胞中设计了一个完全基于蛋白质的系统。这个系统可以处理多种信号并根据这些信号作出决策,例如决定是维持生存还是接受程序性细胞死亡。

谈起课题灵感的来源,陈子博提到了一位同行——美国加州理工学院生物工程系教授钱璐璐。

2018年,钱璐璐实验室在试管中实现了基于DNA的神经网络,可以识别手写数字,该成果曾引发科学界关注。而陈子博的这项成果,则是在活细胞内实现了基于蛋白质的神经网络,可以对细胞内的信号进行分类。

早在2010年,在新加坡国立大学 系读本科的陈子博通过学校提供的暑期研究机会,进入加州理工学院Erik Winfree实验室进行DNA纳米技术的研究。在Erik Winfree实验室,陈子博第一次领略到DNA在试管中可以被构建成各种美妙的形状,譬如一个纳米级的笑脸、几纳米的三角形,甚至用DNA做纳米机器人。

年轻人的脑海中总会蹦出新想法。陈子博开始琢磨:除了在试管中,能否在细胞中构建起生物神经网络?这就需要使用另一种不同于DNA的生物分子——蛋白质来完成。

在Erik Winfree的建议下,陈子博决定本科毕业后申请David Baker(2024年诺贝尔化学奖得主)的博士生。

从那时起,同一领域,不同的研究方向,命运的齿轮开始转动。

当记者问及研究的实用价值时,陈子博提出了一个“遥远的愿景”——未来若能在免疫细胞中构建神经网络,就可以更精确地识别癌细胞,治疗癌症。

“当然,这还是一种设想。”陈子博补充说。

“出走”14年

幼时,陈子博梦想当名宇航员,飞往无垠的星空。

1991年出生于杭州的他,从小就意识到自己是个“i人”。比起和人打交道,他更沉浸于对物质世界的探索中。百科全书和科幻杂志堆满了他的书桌。

爱看书的习惯给少年陈子博添了一副近视眼镜。这让他放弃了做宇航员的梦想,将飞行之梦埋在心底。在高中学习期间,他逐渐对生物课产生了浓厚兴趣。

17岁那年,他背起行囊,前往新加坡国立大学读本科。专业是 ,辅修生物物理——用物理视角探索生物问题,比如建模、对生物分子做受力分析等。

作为世界顶尖大学,新加坡国立大学为本科生提供了很好的平台。充实的学习生活冲淡了异国他乡给陈子博带来的不适。大一暑假,陈子博就进入实验室接触科研。大二暑假,他前往加州理工学院Erik Winfree实验室,研究DNA折纸技术。

2013年,陈子博本科毕业,申请到美国华盛顿大学读博。他的导师有两位:一位是上文提到的David Baker,其实验室方向是蛋白质设计;另一位是擅长编程以模拟蛋白质的Frank DiMaio。

陈子博这样评价David Baker:“他是我见过最纯粹的科学家。”这位诺奖得主在生活中有些不修边幅,衣服、鞋子破了洞,就拿透明胶粘住。然而,他却能记住当时实验室80多个人在做的各种课题。

为了保持专注,David Baker雇佣了多位助理来做科研之外的事,如写基金申请、日程安排、与工业界建立联系等。他将所有精力都投入课题研究,以及指导实验室的成员中。

“前一天和谁聊了什么,他第二天都记得。”陈子博告诉《中国科学报》,David Baker将实验室比作一个巨大的神经网络,每个人都是神经元,他则确保神经元和神经元连在一起,产生新的东西。

另一位导师Frank DiMaio曾跟随David Baker从事博士后研究工作。在美国,做完博士后能留在同一所学校担任教职非常困难,Frank DiMaio却因其突出才能,成为华盛顿大学的副教授。陈子博回忆,这位年轻的导师对学生非常“supportive(支持)”,教会自己很多编程知识。

陈子博在加州理工学院的博士后导师Michael Elowitz也是一位“大佬”,被认为是现代合成生物学的关键奠基人。2000年,还在读博的Michael Elowitz就在《自然》上发表了合成生物学领域的第一篇文章。他还是美国霍华德·休斯医学研究所的研究员,同时也是麦克阿瑟天才奖得主。

Michael Elowitz丝毫没有架子,他思维开放,随性灵活。面对“课题被抢发”这样的事,他似乎天然地能看到硬币的“B面”,做出更乐观的解读。这种好心态自然也影响了陈子博。

在Michael Elowitz实验室的那些日子,陈子博找到了“家的感觉”。

从本科到博士后,14年的海外生涯历练了这位年轻的科学家。陈子博坦言,正是这段经历让他获得了更广阔的国际视野,形成对科研的独特理解。

“你会发现,这个世界有许多不同的想法,它们可以并存并互相激发。不同的想法、性格和行为方式都可以被包容,这是科研的魅力之一。”陈子博说。

一个“没有毒”的实验室

2022年8月,陈子博回到杭州后,全职加入西湖大学,任特聘研究员、西湖大学孟学助理教授。

杭州,不仅是陈子博心心念念的家乡,也承载着他的小小心愿:建立一片沃土—— 一个“没有毒”的实验室,培养一批纯粹的、正直的、对科研充满热情的年轻科学家。

“没有毒”的实验室,意味着导师和学生互相尊重、没有恶性竞争和“非常”压力的环境。在这里,大家可以自由探索科学问题,愉快且包容地合作。

2024年冬天,一名学生的产出几乎为零,不做实验、不改论文。在后来的交流中,那名学生告诉陈子博,那段时间背部不舒服,搜索查询后怀疑自己得了绝症,因此意志十分消沉。

陈子博听后非常共情。他想起自己有次脚疼,通过一番搜索查询,也怀疑自己得了骨癌。在将这段经历分享给学生后,师生俩一起哈哈大笑。

陈子博的办公室永远对学生敞开。办公室中有一张大大的沙发,对着显示屏。在这里,陈子博常常与学生一起写论文,“并肩战斗”。学生大多喊他“子博”,不加“老师”二字。

有一次,一名学生写论文时,靠在陈子博办公室的沙发上睡着了。陈子博忍住笑,偷拍下学生的睡颜,发到课题组群里。学生一觉醒来,才发现自己“出名”了,群里一片欢乐。

陈子博闲暇时间喜欢玩《塞尔达传说》这个游戏。“未知的东西就是一片云,里面有什么你也不知道,只能向不同方向伸出手。”对陈子博而言,只要能够探索未知,无论是科研还是游戏,都一样有趣。

除了打游戏,陈子博还有项更酷的爱好——开飞机。

在加州理工学院做博士后工作时,陈子博在一位中国校友的介绍下,加入了学校的飞行俱乐部—— 一个由飞行爱好者创立的非营利性俱乐部。在这里,租赁飞机的价格比市场价低很多。

从此,他开始了飞行训练。

2019年,陈子博拿到了私人飞行执照,这意味着他可以驾驶小型飞机并带人飞行。他的理论考试得了满分,这让俱乐部教练大吃一惊——这个中国小伙子是他见过的第一个考满分的人。

比私人飞行执照更高一级的是仪表飞行员执照。它意味着飞行员可以不依赖目视而仅靠仪表驾驶飞机,从而在恶劣天气条件下能安全飞行。2022年1月,就在他儿子出生前一周,陈子博考取了仪表飞行员执照。

那个小时候想做宇航员的男孩,并未停止飞行。

《中国科学报》 (2025-03-13 第4版 人物)
 
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