从零开始建立实验室,探索生命科学前沿奥秘,仅来校一年多时间就发表了哈工大首篇《自然》,成立哈工大生命科学中心,7年间人才汇聚、成果丰硕……今天与我们一同走进哈工大生命科学中心黄志伟教授的结构免疫学世界,探索高水平生命科学基础研究背后的攻关故事——
黄志伟,哈工大生命科学与医学学部主任,生命科学中心主任,长期从事免疫与感染疾病方向的基础研究,包括人适应性免疫细胞的免疫功能与分子机制、细菌适应性免疫系统的分子机制等,在《自然》《科学》《细胞》等顶级期刊发表重大原创性研究成果,获科学探索奖、中国青年科技奖、谈家桢生命科学创新奖等,入选首批新基石研究员项目。
不预想、不确定
于无人处更进一步
“什么是科学研究?无法规划、无法预想,以理论研究为基础,以揭示规律为目标,我觉得这就是科学研究。在生命科学领域,现在还有太多重要的科学问题和生命规律没有解释,这个时代将是推动生命科学基础研究突破的最好时代。”
2014年是黄志伟印象里的第一个高光时刻,刚刚来到哈工大不满两年,他便带领四五个人的小团队发现了艾滋病病毒毒力因子结构。“感受最幸福的时刻倒不是发了《自然》,而是‘发现’梦寐以求的病毒结构那一刻的成就感,一次次实验终于指向了答案。”
尽管30多年前就有研究揭示艾滋病病毒的Vif蛋白对病毒的复制具有重要的作用,但Vif自身或其功能性复合物的结构解析一直没有进展。
“想在科研领域有所建树,就必须敢于挑战那些重要的科学问题,做学科最前沿、最有科学意义的研究方向。”黄志伟说。
本科时学习化学的黄志伟,为了自由探寻“感兴趣且有意义”的重大科学问题而频频“跨界”。2012年,哈佛大学博士后黄志伟“非主流”地选择放弃美国的工作邀请,来到哈工大开启独立研究。小到一个试管,大到一台离心机,他在哈工大从零建起实验室。
除艾滋病病毒毒力因子结构外,黄志伟团队还在免疫与感染疾病方向取得多项意义重大的研究成果。
2016年,黄志伟团队通过结构生物学和生化研究方法率先揭示出Cpf1的工作机理,对认识细菌如何通过CRIS?PR系统抵抗病毒入侵的分子机理具有十分重要的科学意义,让人们可以更加高效地对植物、动物、人类等细胞的目的基因进行“关闭”“恢复”和“修饰”等精准“手术”。
2024年4月,黄志伟团队发现新的RNA引导DNA内切酶家族,为基因编辑提供新的酶工程模板……
“当时看到文章说年轻人回国未必非要回到北上广这样的城市,即使是偏远一些的地方,能够建立自己的实验室做出成果,也许对于个人或者对社会的意义更大。我认为哈工大有能力支持我做研究,事实证明也的确如此。”作为一名普通的青年科研工作者来到哈工大,黄志伟从零开始做出了成果,给学校年轻人带来了很大的鼓励。
2017年,黄志伟获批建立了哈工大首批青年科学家工作室,学校给予的支持给他进一步前进的助力。在病毒结构与免疫方向,很多世界瞩目的难题陆续在黄志伟团队的实验室里找到了答案。
“当你解析一个领域内一直期待了解的重要分子的结构,揭开了它的神秘面纱,通过发表文章与同行们分享了这一精妙的结构机制,你就是最幸福的。”
不功利、不浮躁
在生命科学前沿躬身探索
“科学研究有时如同走进了一个迷宫,怎么选择路线很关键,这需要数十年的科研经验和知识积累。很多时候学生没有这样的判断能力,就会与唯一的正确路线失之交臂,所以我的方法就是——始终像一个博士生一样亲自参与实验、判断结果、确定方向。”
生命科学基础研究是世界级的竞争,在同一条跑道上与顶级实验室比拼,只要稍有松懈就会被反超。倘若研究成果被别人捷足先登,就意味着所做的一切努力都前功尽弃。
“客观情况如此,但是我们做研究很少考虑这个研究有多少人在做,又有多少人做不出来,这没有意义,只会影响判断。”
艾滋病病毒毒力因子相关研究成果发布后,外国学者飞到哈尔滨,来到黄志伟的实验室探寻究竟。“那个时候他对我说,美国至少有20个实验室在进行这项研究,全世界可能不止100个实验室在做。如果当初知道这么多人在做,可能就很难纯粹地专注科学研究。”
身在哈尔滨,让黄志伟静下心来与学生一起投身实验一线,亲自判断实验结果,为研究把舵定向。他几乎每天总在实验室和同学们分析实验、安排实验、讨论实验结果,很多科研“新兵”跟着黄志伟成长为了独当一面的科研工作者。
每当人们问起:“黄老师最严格的是什么?”大家会异口同声地说:“记笔记!”黄志伟不厌其烦、甚至三令五申地对学生强调笔记的重要性。
他说:“实验记录一定要记得详细、要清楚,不好好做记录,将来有些实验就不能重复出来。”黄志伟认为科学是非常严谨的,并将这种严谨带到学生培养过程中。他相信科学精神和研究习惯无需言传,只用身教。
“你不需要告诉一名学生什么是好的研究,当出了高质量的研究成果,经过专家评审发表在专业的学术期刊上,学生自然而然就会有自己的判断。当他看到你怎样严谨地对待实验,他自然而然会模仿、学习。”
窗外安静地飘着小雪,办公室对面就是实验室,学生们在忙碌着实验,不必被外面有多少人在做同样的实验而困扰。“这就是我在年富力强的时候最应该做的事情——专注地做研究。”黄志伟说。
“还记得艾滋病病毒力因子论文发表后,很多艾滋病患者打电话来询问,像抓到了救命稻草。”黄志伟回忆道,这一研究成果为研制抗艾滋病药物提供了结构基础。
“目前,我们最缺少的还是从0到1的源头创新,虽然我们并不会只为应用而功利地进行研究,但有了最初的基础研究,创新成果也会顺理成章地推进转化,让生命科学提升人类生活质量,真正惠及人类。”黄志伟说。
尊重学术创新规律
做好服务
“最初我还非常犹豫,请教了许多前辈,他们都对我说,一个人做好是一方面,能在这里带领一批人建立新的学科方向,将生命科学发展起来,这个意义非常大,所以我才选择在科研的黄金时期里兼做服务,建立了生命科学中心。”
不久前,生命科学中心研究员陈政发表了哈工大2025年首篇《科学》。他正是2018年加入生命科学中心的学术负责人(PrincipalInvestigator,下文简称“PI”)。
“寒冷的地方有了适合的小环境,一样能够开出科学的小花朵。希望更多黑土地、黄土地迎来科学的春天。”看到论文成功发表,黄志伟兴奋地祝贺道。
作为哈工大首个“学术特区”,2016年在黄志伟的主导下成立的生命科学中心已然成为生命科学优秀人才和科研成果的“蓄水池”。一些名不见经传或是曾被“拒之门外”的科研工作者,带着有潜力的研究想法,同样可以在这里生根发芽。
生命科学中心尊重“十年磨一剑”的规律,给予科研工作者自由探索的宽松科研环境,也从未放松对科研成果的要求,每5年进行一次国际同行评审,只问3个问题:这名科研工作者5年来的成果在该领域是什么水平?如果他在你们的学校能否得到晋升?你认为他未来的潜力怎么样?“这就足够考量科研工作者的成果,让大家心无旁骛地投身基础研究,创造引领性原创成果。”
随着学校深化人才培养改革,在生命科学与医学领域,一系列加速提质的科学研究与人才培养创新举措也逐步推出。
“因为大二提前进入了实验室,接受了系统性的科研训练,养成了做研究的习惯和直觉,我得以更早地进入科研‘正循环’。”2022级博士研究生林智滢说。
通过黄志伟牵头的本博贯通培养模式进入团队,提前开展课题研究,很多本科生也能在高水平科学研究工作中取得顶尖的科研成果。
“看到大家一份份成果拿出来,一篇篇高质量的文章发出来,比我自己发了文章更高兴,学科评估成绩逐年上升,引进更多优秀人才,我认为我们迎来了最好的时期,不断地在见证历史。”黄志伟说。
加强基础研究,是实现高水平科技自立自强的迫切要求,是建设世界科技强国的必由之路。“面向世界科技前沿、面向经济主战场、面向国家重大需求、面向人民生命健康,这是最符合生命科学领域的价值目标,我们追求的就是为全人类创造价值。”黄志伟说。
瞄准世界前沿不断探索,带动科技创新和人才培养加速提升,推进高水平科研成果转化,哈工大将以服务国家高水平科技自立自强和建设世界科技强国的“尖兵”担当,努力推动生命科学领域基础研究走在世界前列。
(本报记者 阚思邈)