作者:药学院新媒体中心
孟晶博士与导师杨诚教授
5月23日出版的《Science Translational Medicine》报道了南开大学药学院杨诚教授课题组的核酸药物研究工作,该成果一经发表便引起了广泛的关注,被选为杂志官网的滚动封面,新华社和国内媒体也纷纷进行了报道。该论文的第一作者孟晶博士,今天特邀来向各位学弟学妹们分享了自己做科研的感悟和体会。
孟晶于2011年9月进入南开大学药学院,是药学院与天津国际生物医药联合研究院联合培养的研究生,硕士毕业后继续攻读博士学位,2017年毕业并进入南开大学药物化学生物学国家重点实验室进行博士后研究。
当我们来到国重D215实验室采访孟晶博士的时候,她正在细胞间帮师弟师妹们观察细胞。我们说明来意,她还有些紧张。但一问起这篇论文工作的灵感来源和研究过程,她便如数家珍。
“最初形成这个想法是因为看到近年来circRNA(环状RNA)越发受到学术界关注。circRNA有很多重要的功能,比如它可以吸附microRNA(miRNA),而miRNA可以调控多个基因的表达,所以我们就想到借助于这种结构,去调控多个基因。但是circRNA在体外特别不稳定,我们就想设计一种环状的DNA,通过杂合双链也可以吸附特定miRNA,然后对肿瘤细胞中的多个抑癌基因进行表达上调,从而起到抑癌的作用。”
孟晶博士作为第一作者在《Science Translational Medicine》上发表的论文
为什么这篇文章可以引起广泛的关注?孟晶博士也有自己的看法:
肿瘤细胞中既有促癌基因也有抑癌基因,促癌基因的过量表达都会导致相关蛋白的功能亢进而促进肿瘤生长和演进,这些相关蛋白是传统抗癌药物的靶点,针对该蛋白活性口袋去设计抑制其活性是一种典型的药物设计思路。但是抑癌基因就不一样,抑癌基因诸如突变、甲基化等,特别是表达量被抑制,都可能导致该蛋白缺失或功能丧失,癌细胞中常有多个抑癌蛋白表达的缺失或失活,没有明确的规律性,因此针对抑癌基因的药物以往非常难研发。上市的靶向抑癌基因的药物非常少。我们做这种上调抑癌基因的核酸药物就是想在上调抑癌基因表达药物上创新。我们结合多个抑癌基因的串联沉默特性来设计这个实验。通过导入预设计的环状核酸,就可以吸附抑制抑癌基因的miRNA为目标,来把多个抑癌基因在肿瘤中共沉默的现象解除掉。抑癌基因在癌细胞中高表达。正常细胞这些基因是高表达的,这预示这类药物的副作用应该会更小。”
但是这样一个匠心独运的课题,过程却是异常曲折,甚至差点中途夭折:“最开始是带着一个师弟做,效果没有达到我们预期的这么好,一度终止了这个课题。但是后来我们重新对这个课题进行认真梳理,我们觉得可以换个角度再尝试一下。所以我们就重启了这个课题。”孟晶博士对这个实验做了很大的改进,“苦心人,天不负”,这个倾注了她颇多心血的课题,最终取得了比预期更好的结果。
“其实这个实验,先后有很多师弟师妹参与了进来,做出了很大的贡献。”孟晶博士强调道。“在整个的过程中,包括后期的数据处理,搜集医院手术标本、荷瘤和分析病例,是一个很繁重的工作,而他们非常认真。大家一块提出想法,然后去做一些试验,然后不断的再补充。我觉得非常感谢他们的参与及帮助。”
孟晶博士觉得,这个课题的成功不是偶然,而是得益于整个实验室良好的氛围。“这个实验室主要是杨院长和孙涛老师负责。杨院长治学严谨,有着很强的转化思维,总是指导我们一定要从应用的角度反向审视科研idea,不能脱离实际应用。孙涛老师则是一位热衷于关注科研前沿热点的人,他也潜移默化的引导我们去关注这种热点,去多读文献,学习文献的优秀之处来提高自己。他经常会有很多新颖的点子,这敦促着我们更多地去学习或者开创不同的实验方法,头脑风暴去思考此前不敢想的新idea。”整个实验室是一个很团结很有爱的实验室,比如谁有问题去请教别人,他们都会抽出时间很尽心地去给你解答;每个人有什么新想法,都会拿出来互相商量、探讨。
“我特别享受这个实验室的实验环境!”孟晶博士不禁又露出了笑容。
如今的孟晶博士对于各种实验已经轻车熟路,但是她也曾在通往药学的大门外窥探。
“什么时候接触科研的啊,这可就说来话长了。”孟晶盯着远处的一片虚空,语速渐渐放缓,似是陷入了回忆之中。本科时期的孟晶学的是生物专业,那时的她并未过多接触科研,只是掌握了一些基本实验操作。她真正意义上地接触科研是在研究生入学后进入了杨诚院长和孙涛老师的课题组。初入科研路的她还比较青涩,做实验时很多地方都有所欠缺,但老师们特别有耐心,时常手把手地教导她,纠正她的操作错误。“令我印象非常深刻的是我以前学过怎样做western、养细胞,但是我的操作仍有些不规范。老师发现了我实验操作的问题,并没有一味责怪我,反而事无巨细地教我,细到western是怎么跑胶的、跑胶应该注意什么等各种具体的步骤,具体到怎么养细胞、怎么做实验、怎么转染等等。实验操作规范了,渐渐地,我也找到了做实验的感觉。不过熟练地掌握实验操作仅仅只是第一步而已,课题的方向与整体把握才是重中之重。”她认真地说着。
后来做实验如鱼得水的孟晶内心体会到了莫大的成就感,但她深知这还不够。于是她开始广泛地阅读文献,关注前沿热点,积极地与老师们探讨自己或疑惑或好奇的相关知识领域,更全面地认识理解了一些自己感兴趣的课题,对自己所要研究的课题方向有了较准确的把握。她对于科研的理解在自己的努力下以及老师的帮助下正逐渐成形。纵使过程中不乏困难险阻,但她在科研道路上的脚步却愈发坚定。
“其实说到底也是喜欢和执着吧,觉得这是一种人生追求,不然我怎么会坚持到现在呢。”她突然像是想到了什么似的笑出声来,“突然想起来科研中一些有趣、很吸引人的事情,大概这也是让我一直坚持下来的理由之一吧。”她眼里闪着亮光,兴奋地说道:“比如当前在研究环状RNA并且用原子力显微镜去观察它时,我惊奇地发现它会形成很漂亮的网状的环,而且环上还分布不同的亮点,亮点就是我们为了稳定它而加的G4结构,这和自己设想的一模一样,当时就特别惊喜。而且我们还可以进一步用不同的抗体或是不同的染料去标记细胞,相当于是更直观地看到细胞或是目标蛋白或是一些细胞器的样子。每当这时,我总会觉得实验技术的伟大,肿瘤细胞里的结构看似无序实则有序,这时也会觉得大自然特别的神奇。”
科研即生活。
在科研过程中的成与败,欢笑与泪水,荣誉与付出都给孟晶留下了深刻的印象。再回首,满怀欣慰。“刚做实验的时候,我仅会一些比较简单的操作,对于稍微难一点的实验,比如说之前我们做的捕获测序和蛋白钓取等实验,虽然原理挺简单的,但具体的操作步骤还是需要不断的摸索,因为细节还是很多的。有一次实验做了好多次都不成功,就是对照组和背景等的情况无法排除,导致那个结果一直不太好。我记得当时老师在百忙之中,还抽出时间来看我每一步是怎么做的,然后指出存在的问题,就是比如涡旋的时候需充分一点,吸液体的时候需充分一点等这种比较细节的问题。虽然都是小问题,但是对于整个的实验结果还是有很大的影响。”关于科研生活的往事依旧历历在目,回忆起自己在实验上的进步以及老师的悉心教导,孟晶更是感慨万千。
但科研生活从未一帆风顺,困境中及时调整心态,更显得尤为重要。对于平时实验遇到的问题,孟晶博士建议多查文献,多向老师和同学请教。“有时候投文章,并不是一投就中的,要经历很多修改、思考和提升,那个过程其实是很煎熬的。”为了能得到一个更好的结果,或发出更好的文章,她会一遍遍地修正自己的思路,“其实大家都是这样一点点过来的。我觉得文章回修的时候压力比较大吧,兴奋和焦虑并存,可能情绪就会受到波动。但做一些自己喜欢的事放松一下,转身投入紧张的补充实验中去。”谈及困难与压力时,她没有一丝焦虑与无奈,反而脸上挂着淡然自信的笑容。
孟晶博士还有一件令人津津乐道的轶事。3年前的天津港爆炸时,孟晶正在滨海新区的天津国际生物医药联合研究院做实验。当时别人都往外跑,只有她义无反顾地往里跑,抱着装有实验数据的电脑出来。她笑着回忆:“当时那段时间,我正在写文章,也有好多图和数据需要整理,突然听到外边特别喧闹,以为是地震了然后就往外跑,大家都跑出去了,我在想电脑如果坏了,我的实验数据就都没了,所以我就把电脑电源线一拔,抱着电脑出去了。然后出去一看发现大家都在院子里,就我自己一个人抱着电脑出来,现在想想还挺尴尬的。”对科研的执着与专注使她不顾危险,奋勇向前。
科研改变生活。
在科研道路上的摸索过程中,她经历了失败、寻找原因、解决问题的良性循环。尤其是当实验做出成果的时候,那种开心自信的感受也会感染到生活中。相反,如果这一段时间实验做不出来什么成果,还是会有点影响心情。科研早已成为了孟晶生活中不可或缺的一部分。孟晶开心的告诉我们一件有趣的事,“记得年初办婚礼的前一天晚上,正当忙着准备婚礼的时候,手机亮了,一条微信那么的熟悉,孙老师推送了两篇文献,当时我毫不犹豫停下手里的活,捧着手机津津有味的开始看文献,等抬头一看,我的未婚夫和家里人都瞠目结舌地看着我。”这几年来,随时随地的学习已经成为孟晶博士一种休息方式,用孙涛老师的话说“做实验累了,就看两篇文献休息休息。”
从一个对科研接触有限的本科生,到现在以科研为生活的博士后,一路走来,孟晶经历了许多,也成长了许多。谈及取得成功的关键因素,她娓娓道来:“做科研,想法、思路是很重要的,实验操作只是基础。要多看文献,多和老师沟通,最后确定想法、思路。实验设计和目标作为课题的灵魂一定得比较前沿。而且对课题需要有整体把握和深入了解。其次需要正确把握整体与细节的关系。因为有时系列实验中某一个步骤特别难,但那个细节其实在整个课题设计中只是很小的一块,而且这个细节可能用这个方法做不出来,但另一个方法却可以很好地解决。”
“坚持同样很重要。”她强调,“比如写文章,投稿是一个很漫长、艰难的过程,在这个过程中就要一遍一遍地把每一个细节都做好,这确实需要耐心。但只有你对自己的课题有一个负责的态度,把每一个细节都把握好、掌握好、处理好,才可能成就一篇文章。”
提起当时她是如何确定研究方向的,她说:“其实在本科的时候我也比较迷茫,并不知道自己以后会干什么,只想着继续提升一下自己。开始研究生生活以后,越来越觉得既然已经做这块了,为什么不再深入学习呢,然后就尝试了一下。对于找工作,本科毕业可以找工作,研究生毕业也可以找工作,但是对于个人而言,学习经历就不一样了。我当时对于考研究生还是比较坚定的,读研也是个顺其自然的过程。可能之前只是略微用到一些所学的东西,但读研之后,就会对它有慢慢有一个更深的理解,甚至会把它作为一个方向,纳入人生规划中。但如果你不去做,只是想想的话,你永远不知道哪个方向适合你,反而会越想越觉得迷茫。”
她接着说道:“其实我之前在联合研究院那边,最开始涉及的也并不是这一块。当时是做一些蛋白表达之类的,是比较宽泛的一些事。但随着后来进入肿瘤药物研发组,渐渐觉得肿瘤是一个全球范围内都比较关注的问题,也是目前急需解决的一类疾病,更是一门涉及多科学的大学问,觉得如果自己做这块的话,会很有价值,而且我自身对此也感兴趣,所以就选择了这个方向。”
当我们问到相对于经济,计算机这样的热门专业,她对药学专业怎么看时,她坦然地说到:“我觉得其实每一个专业都有它所对应的社会需求。我当时选这个专业,一方面是凭自身兴趣,另一方面是觉得药学也确实是一个有价值、有意义的专业,能改进药物或研发新药,从而为人类做贡献,造福社会,是我的荣幸啊。”这就是药学人的情怀吧,匠人医国,意即言此。
最后,孟晶还透露,她的另一篇肿瘤学研究论文已被著名肿瘤学期刊Cancer Research接收,将于近期发表。
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