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专访 | 王攀教授:高考状元的一路攀“生”

  • 2019.08.28
  • 新闻
王攀博士于2019年8月加入香港中文大学(深圳)生命与健康科学学院,担任助理教授。

人物简介

王攀教授2005年于清华大学生命科学学院获得学士学位,而后赴美国堪萨斯大学医学院攻读药理学博士学位,博士在读期间获得美国国防部的乳腺癌研究项目研究生奖学金,2010年博士毕业后进入中国科学院动物研究所开展科研工作。2019年8月被香港中文大学(深圳)生命与健康科学学院聘为助理教授。

王攀教授的主要研究兴趣是致力于揭示类固醇激素(及其类似物)及多种环境化合物在体内外多器官药理学及毒理学的作用及它们的分子作用机制。王教授在计算分子模型(用以精确研究小分子与靶点蛋白的相互作用),细胞及分子生物学,内分泌系统、神经系统等的药理学、毒理学,药物代谢、肝脏疾病及肿瘤生物学等领域具有雄厚的科研实力。王教授已经在国际顶尖药理/毒理学杂志上发表四十余篇有影响力的论文。

Q1. 您曾经是2001年河南省高考状元,在总共80万考生里面排第一,能讲一讲当年是怎么做到的吗?

我们那年刚好是高考改革,之前几年的高考都是文理分科的3+2形式,那年改成了3+文理大综合,不分文理科。我因为平时的兴趣比较广泛,求知欲比较强,各门功课都很愿意去学习,不仅是课本上的东西,包括课外书和以及纪录片我也很爱看,所以各学科很平均,没有偏科的情况。而且心态上比较稳,没有说一定要和其他的同学比,能尽自己最大努力,严格地要求自己就可以了。

其实到了大学之后,面对着非常激烈的竞争,很多同学是有心理落差的,因为“强中更有强中手”,有些竞赛生更加厉害。这时候如果抱着要跟别人比较的心态,就很容易郁闷痛苦,所以我建议同学们要知道自己学习到底是为了什么,是为了分数、名次或者奖学金,还是为了自己学到知识并体会到学习的快乐。平衡好自己的心态才能更好地度过大学这几年宝贵的时光。

Q2. 您是状元,可以选择任何一个专业,为什么选择生物呢?

我选生物是受了家庭的影响。我父亲是钻井工程师,经常在野外工作,我母亲是医生,所以我从小在医院里长大。经常在药房里,看到西药的外包装和说明书上画着分子式,而中药更是五花八门,各种石块、树皮还有壁虎、海马,就觉得很有意思,很好奇这些药为什么这么神奇可以治各种不同的疾病,也对人体是如何运行的产生很大兴趣,所以报了生物系。

后来也有好多人问我选专业是否后悔,我的同学里面也有很多人转行。其实高考报志愿的时候大家都不太了解这些专业,到大学发现自己并不喜欢这个专业,或者有其他的原因而转专业也是很正常的。实话实说,现在生物也并不是最“热门”最“火”的专业,但是我认为并不需要跟其他专业或者同学比较,一句老话,“听从自己的内心”,而不是盲从,就可以了。而且我认为经过这些年的发展和积累,广大人民对于健康越来越重视,生物医药产业也正在越来越壮大。举个例子,前几年有个大学校友的孩子感染了一种耐药的细菌,医院把所有的抗生素都试了,完全没有效果,所以他们只能求助校友,寻找实验室中在研究的新型抗生素。确实有很多新型抗生素在实验室中是有效的,比如蝎毒或者蛇毒中的一些短肽,只是由于开发力度不够,对其安全性没有完全了解,并不能上市使用,所以受耐药菌感染的病人只能束手无策。所以这些生物医药产业的巨大需求是切实存在的,我们从事的各种研究工作也是非常有意义的。

Q3. 您博士阶段研究的内容是什么呢?

由于我一直以来对药物机制的兴趣,我博士选择了药理学专业。真正学了药理学之后才知道,虽然“药理”Pharmacology这个词和代表“药房”的Pharmacy很像,实际上药理学研究的对象比药要广泛得多。药理学研究的是所有的小分子物质的生物学作用,例如体内的激素、神经递质还有包括环境中的小分子的生理学及病理学作用。大家都知道生命科学主要是研究大分子物质的,比如蛋白、DNA等,但是其实小分子物质也是非常重要。比如我们生活的环境中、日用化工品中及食品中都有种类繁多的小分子物质。很多小分子物质虽然含量不多,比如水果中的各种维生素,但是在体内发挥重要的作用。

药理学主要研究思路

我博士就读于美国堪萨斯大学医学院的药理、毒理和疗法系(Pharmacology, Toxicology and Therapeutics)。起初我当时觉得这个系名很奇怪,包含三个不同领域。后来了解到所谓的“药”和“毒”只不过是人为根据小分子物质对身体的作用进行的划分,而且很多时候药物和毒物之间可以相互转化,关键的是剂量(dose)。但是无论是药物还是毒物,研究的方法都是很类似的。研究药理、毒理都是为了更好的治疗,也就是Therapeutics。所以Pharmacology, Toxicology, Therapeutics这三者有着紧密的联系。

我博士时期的研究内容主要是性激素及其代谢产物在不同的器官、组织中的不同的生理作用。我们都知道激素属于人体的内分泌系统,但是不同的系统只是人为的划分。实际上雌激素受体不仅存在于生殖系统,而且广泛表达于各个器官。研究发现雌激素在神经系统、脂肪代谢及骨代谢中有重要的作用,女性绝经后雌激素水平大幅下降,导致神经退行性疾病、肥胖及骨质疏松的发病率显著上升。

雌激素在体内的多种生理作用

雌激素并不是单一的物质,雌二醇是活性最强的雌激素,但是它合成的路径上有很多前体,代谢了之后又产生很多代谢物。所以我研究这些雌激素前体及代谢物的生理作用,很有意思的是我发现它们中有一些作用和雌激素本身并不一样。我发现雌二醇的代谢物对脂质代谢的调节的作用比雌二醇本身还要强,因此我们将该物质做为治疗肥胖的可能药物申请了专利。另外,我们还研究了雌激素及其代谢物的致癌作用,包括乳腺癌、前列腺癌、垂体癌等。我还做了一些雄激素的研究。雌激素是由雄激素经芳香化酶转化来的,只是在雄性体内芳香化酶表达量很低,因此雄性体内雌激素的量非常低。但是我们发现某些雄激素的代谢物具有很强的雌激素活性,命名为“雄性特异性的雌激素”。这个发现的意义在于男性高发的前列腺癌不只和雄激素有关,还和雌激素有关,并且雌激素诱导前列腺癌的作用比雄激素还要强。所以这些雄性体内的雌激素物质可能与前列腺癌的发生密切相关。在做实验的同时,我也自学了使用计算模拟的方法研究小分子和靶蛋白之间的相互作用。我发现模拟的结果可以很好地预测小分子和蛋白结合的构象,为后续生化研究或者小分子结构优化提供很明确的参考。“干”“湿”实验结合能够产生“1 +1 > 2”的结果。

雄性特异性雌激素(1-6号化合物)及其与雌激素受体的结合(分子模拟计算预测的结合构象)。E2, 雌二醇; E1, 雌酮。

Q4. 可以讲讲您在中科院的经历吗?

2010年我博士毕业后回到北京,加入了中国科学院动物研究所。中国科学院在我们国家的科研体系中非常重要,现在全国一共有一百多个研究所。中科院研究的特色是强调学科的交叉和综合,并且鼓励做应用性很强的研究,整体的科研实力也很强。动物所是一个历史很久的研究所,创始于民国时期,包括多样的科研方向,如动物进化、生态学、分类学、癌症、干细胞、生殖生物学等很多方面。

我在动物所主要关注农药的毒理,因为我们国家虫害比较严重,农药的生产量和使用量都是世界第一,因此农药的毒理研究很重要。农药的传统毒理其实研究得比较清楚,比如以敌敌畏为代表的有机磷农药是乙酰胆碱酯酶的抑制剂,急性毒性非常强。但是这些急性中毒病人在抢救成功后,会产生慢性的神经退行病变,如下肢麻痹和瘫痪。这种症状并不是由有机磷的传统靶点乙酰胆碱酯酶所介导,而是由有机磷物质的其它靶点引发的。因为缺乏对疾病背后的分子机理的了解,现在只能使用对症治疗的方法,如补充神经生长因子等。我在动物所主要研究的就是有机磷物质的神经毒性的分子机理,并且发现了一些药物具有不错的治疗效果。我还做了一些其他的环境污染物,比如重金属的分子毒理,因为我们国家,尤其是在一些矿区,重金属污染也很严重。

Q5. 您是如何看待药学的未来呢?

我一直很喜欢药学这个领域,就是因为这个学科和我们生活非常近,比如药品说明书上都要写有的药一天吃三次,一次吃一片,为什么不能一次吃三片呢?学了药物代谢之后,我们就知道了说明书上的指导是有道理的,要维持药物在体内的最佳作用浓度。另外,很多营养学的知识也是以药理学为基础,比如研究维生素的作用等。另外一个药学领域的特色就是用到各个领域的知识和方法,例如应用生物化学、酶动力学研究小分子物质对蛋白活性的影响,应用细胞生物学研究中小分子物质的作用机制,应用组织学、生理学、病理学方法小分子物质对动物组织、器官及生理活动的影响。所以在学习过程中很有挑战也能学到很多东西。

另外,国家整体上对生物制药行业也越来越重视。我们国家以前主要做仿制药,但是只做仿制药利润很低。我认为新药研发是和半导体芯片一样对国家有战略意义,因为需要为民众提供医疗健康方面的保障。

Q6. 您给本科生有哪些建议和忠告呢?

我一直以来的观点就是学习不是为别人学的或者是为考试学的,尤其在年轻的时候头脑特别好的时候就要保持旺盛的求知欲,不要抱着功利的心去看待学习。中学或者大学有些时候同学们会问,我学这个东西有什么用啊?但是实际上到最后都会用得到,等到做研究之后,就会发现之前物理、化学、计算机等科目上学过的东西都有用。我读博的时候,实验发现了雌激素结合的新的靶点蛋白,但是确定靶点蛋白与配体的结合位点需要做分子模拟计算,就从厂家买了计算软件,软件需要在Linux环境运行,就自学Linux,安装好软件后按tutorial学习,分子模拟也需要很多有机化学的知识,又把大学的有机化学知识温习了一下,最终用分子模拟的方法解决了实验中的结合位点确定的问题。所以扎实的基础知识以及有解决问题的钻研精神都非常重要。

Q7. 您有哪些个人爱好呢?

我在大学的时候热衷于组织学生活动。当时系里的有一个学生组织叫“科学协会”,本来是很小的类似兴趣小组的组织,我在里面做了一年之后,把它做成了一个类似学生会的大型组织,组织了全校性的生物科普活动和知识竞赛,影响很大。因此我在大三的时候得到了学校的“优秀学生干部”称号,在清华每年仅有五、六名同学可以获得。这也是我觉得比较骄傲的事,因为大学课业压力很大,能够在兼顾学习的同时把活动搞起来并且让同学们感兴趣并参加是很难的。在国外的时候也担任中国留学生团体的负责人,在2008年汶川地震的时候组织搞义卖活动,筹集了数十万美元的赈灾资金。工作之余也经常写一些科普文章发表在公众号上,还获过中科院的科普写作优秀文章奖。

另外我很喜欢运动,基本上所有的球类运动都会,很多都是在大学学的,比如网球、羽毛球和垒球。我觉得清华的一个特色是对体育非常重视,开的体育课也特别多,甚至包括射箭、射击、赛艇等冷门的项目。并且对学生体育成绩要求很高,每个人毕业都要学会游泳,本科前两年每学期都要考长跑,女生考1500米,男生考3000米,或者是能跑下来半程马拉松。一到期末的时候大家白天在学习,晚上都在操场上跑圈。施一公教授从上大学时长跑就特别厉害,一直坚持到现在,他的学生们也很热衷于长跑。