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探寻细胞深处的奥秘

来源:人民日报2025-02-13 09:35

  张辰宇在做实验。

  受访者供图

  人物小传

  张辰宇,1966年10月生,南京大学生命科学学院院长,国家杰出青年科学基金获得者。主要研究生物医药的基础和应用,长期从事非编码小RNA(核糖核酸)的研究。在国际上率先发现“细胞外小RNA”,证明其具有与蛋白质、细胞内核酸迥异的作用方式和生物功能,开辟了相关研究和应用新领域;系统证明细胞外小RNA的医学价值,相关产品实现技术转化。

  2024年6月,2023年度国家科学技术奖揭晓,南京大学张辰宇团队的“细胞外小RNA原创发现、功能与应用”项目获得国家自然科学奖二等奖。

  从在国际上率先发现“细胞外小RNA”、证明其具有特殊的生物功能,到创新以细胞外小RNA图谱为基础的疾病诊断范式、不断实现科研成果转化落地——几十年来,张辰宇从无到有找到了全新的科研领域,不断拓展人们对生命科学的认知。

  怀着浓厚兴趣开启科研之路

  1966年,张辰宇出生在一个教师之家。祖父、祖母、母亲都是教师,父亲张乃通是我国著名通信技术专家、中国工程院院士。长辈对科研的热爱,深深影响着他。

  1982年,张辰宇考入哈尔滨医科大学。接触临床专业后,张辰宇发现了生命科学的魅力,并产生浓厚兴趣。此后,他前往国外深造。在10多年留学过程中,他接受了严格的现代生物医学研究训练,为未来的科研工作打下了坚实基础。

  2001年,张辰宇放弃了国外顶尖学术机构的职位,回国就职于南京大学。他说:“我从小受到的家庭教育,就是以国家利益为重。”2002年起,张辰宇出任南京大学生命科学学院院长,并启动了自己在国内的研究。

  RNA是把遗传信息转化为蛋白质的“信使”。上世纪70年代,研究人员发现,RNA也有蛋白质的部分功能。在研究中,张辰宇发现,在心肌细胞和骨骼肌细胞里有一种线粒体上的蛋白,能够检测到完整的信使RNA,却检测不到对应的蛋白。

  为什么会出现这样的现象?为此,张辰宇带领团队查阅了国内外各种资料,并开始在实验室里做相关研究寻找答案。2003年,国外的一个学者发现,哺乳动物细胞中有这种非编码小RNA,只是阻止了蛋白质的翻译。张辰宇意识到,这很有可能解释了此前他在研究中的困惑。

  2004年起,他着手带领团队验证。实验证明,先前的想法没有错:心肌细胞和骨骼肌细胞中的特异小RNA抑制了该蛋白质的翻译表达。这也是国内最早开展的小RNA研究。

  大胆猜想开辟全新领域

  在验证猜想之后,张辰宇又继续把研究往更深入推进,不断探寻细胞深处的奥秘。当时,学界认为,RNA分子不能在细胞外环境稳定生存,从而不具有生物学功能。然而,通过对小RNA进化规律的深入分析,张辰宇大胆提出猜想:会有小RNA在细胞外稳定存在,并具有特定的生物学功能吗?

  但当他提出这个想法时,许多人都认为几乎不可能。

  2007年,张辰宇开始带领团队验证猜想。有团队成员曾质疑:我们是不是在沿着错误的方向前进?

  “科学的真相需要在研究中不断探寻。”张辰宇鼓励团队成员。随着第一个实验的成功,大家信心倍增。

  2008年,张辰宇团队在国内生物学期刊《细胞研究》杂志发表关于“小RNA可在人类和动物的血清和血浆中稳定存在”的原创发现,引发了学界轰动。由此,张辰宇及团队开创的“细胞外小RNA”生命科学新研究领域,被《自然》杂志称为是“改变生物学研究范式”的发现和研究。

  “还有太多的谜题等待着我去解开。”有了阶段性成果,张辰宇并没有停下脚步,而是继续带领团队埋头做研究。在他们的坚持下,“细胞外小RNA”这个从无到有建立起来的新领域,朝着生物前沿探索方向不断深入。

  “回头想想当时的那个猜想,与其说是灵感一闪的结果,不如说是一步一个脚印、环环相扣的过程。”张辰宇说,科学研究本就不是一条平坦的道路,原创性、颠覆性的发现刚开始难免会引发争议,只要成果立得住脚,渐渐就会被大家所接受。

  推动更多成果转化落地

  在南京大学生命科学学院展厅玻璃柜中,记者看到一个小方盒。张辰宇介绍,这是他们团队科研成果落地的第一个产品:诊断试剂盒。

  “生命科学研究有其特殊性,要将‘从0到1’的原创发现转化为对医学有帮助的技术产品,才能让百姓受益。”张辰宇说。

  2011年,张辰宇团队绘制出首个基于细胞外小RNA的人类疾病图谱,并在此基础上建立了疾病诊断新范式——通过检测特定血清中的小RNA浓度和表达谱,来诊断疾病、预测疾病的转归与复发,判定用药的精准疗效。张辰宇还带领团队研发出“新一代小RNA”体内递送技术,使得相关成果的大规模临床应用成为可能,治疗神经退行性疾病的新药已获批临床应用……越来越多研究正朝着实际应用不断迈进。

  做科研,搞转化,还要处理教学与行政工作。时间如何分配才能统筹兼顾?

  “其实,科研、教学与学院管理之间是相辅相成的,不是对立和排斥的。”张辰宇从自身科研经历出发,鼓励学院更多教师做好基础研究、促进成果转化、重视人才培养。

  “过去20多年,我国生命科学领域发展非常快。”回望走过的科研之路,张辰宇骄傲地说,一批批科研工作者在找到真正感兴趣领域的同时,也悄然改变着世界科研格局,“作为中国科学家,我们正不断开辟新领域、拓展新课题,为提升我国综合科研实力作出积极贡献。”记者 姚雪青

[ 责编:肖春芳 ]
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