徐華強:為做出原創新葯,「不瘋魔不成活」

2022年09月26日08:13:15 科學 1126

「如果說生物醫藥產業還處於『石器時代』,我願意做『鑽木取火』者。」中國科學院上海藥物研究所研究員徐華強說。

探尋生命科學的底層邏輯,為做出原創新葯而努力,正是他一直在做的事情。

【他做了一個別人看不懂的決定,每年到上海工作半年】

在徐華強的科研道路上,有過兩次重要轉折。第一次,是從企業到學界。第二次,是從美國到中國。

16歲從福建考上清華大學,徐華強本想學習高能物理,卻陰差陽錯進了核反應堆專業。他清楚意識到,自己喜歡的是科學研究,而非工程技術。他自學了生物物理1985年以第一名的成績考上了清華大學生物系的碩士研究生。

從美國杜克大學植物遺傳系博士畢業後,徐華強想把自己喜歡的物理與遺傳學結合起來,於是向麻省理工學院的卡爾·帕博教授申請做博士後研究。「第一封信,他沒有理我,我又寫了第二封、第三封,並把我的論文寄給他看,他終於同意了。」

完成博士後研究的徐華強去了世界排名前五的製藥公司葛蘭素·史克。當時他已有妻兒,這是一個出於現實的考慮。短短六年,他晉陞到了高級資深研究員。就在這時,他做了一個外人看來不可思議的決定,來到密歇根州的文安德研究所建立自己的實驗室。原因其實很簡單,在企業里鮮有自由探索,而徐華強依然執著於想要研究科學問題。

「中國的發展非常快,您應該親眼去看一看。」徐華強的實驗室有一位來自上海的學生,一直這樣說。對上海只保留著綠皮火車記憶的徐華強,真的來了一趟上海,感受到了「很不一樣」。機緣巧合的是,2008年時任上海藥物所副所長的蔣華良找到徐華強,希望他幫助建立葯靶中心,提升原創新葯研發能力。當時,徐華強在美國的實驗室處於上升勢頭,他又做了一個別人看不懂的決定,每年到上海工作半年。上海藥物所與文安德研究所簽訂協議,共建聯合實驗室。

【以「突破」為關鍵詞的攻堅克難】

不管人生的路如何兜兜轉轉,2010年7月,46歲的徐華強在上海開啟了新征程。對他而言,是以「突破」為關鍵詞的12年攻堅克難。對上海的原創新葯研發而言,則提高了藥物靶點的結構與功能的研究水平。

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徐華強獲國際蛋白質學會Hans Neurath獎。上海藥物所提供

花香使人愉悅,黑暗讓人恐懼……人的大腦是如何感知外部環境變化並作出反應?前人發現,細胞表面存在著一種蛋白質,即G-蛋白偶聯受體(簡稱GPCR),充當了「信號兵」,將這些生物信號通過下游的G-蛋白髮送到細胞。這一發現後來獲得諾貝爾化學獎。然而,GPCR信號傳導領域一直有一個重大問題懸而未決,即它如何激活另一條信號通路——阻遏蛋白。徐華強領銜28個實驗室組成的國際團隊,首次解析了經典GPCR視紫紅質與阻遏蛋白複合物的晶體結構,攻克了這道世界級科學難題,為開發選擇性更高的藥物奠定了堅實理論基礎。

5-羥色胺讓人們感受快樂和幸福,被稱為「快樂神經遞質」,但其失調會引發抑鬱症精神分裂症偏頭痛等。徐華強領銜團隊在國際上首次解析三種5-羥色胺受體的近原子解析度GPCR結構,為相關疾病的藥物設計和開發提供了清晰的思路。12年來,徐華強團隊解析了30多種與神經、免疫和代謝性疾病密切相關的GPCR結構。

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徐華強(左二)獲「談家楨生命科學成就獎」。上海藥物所提供

「得GPCR者,得天下」,迄今40%的上市藥物以GPCR為靶點。由徐華強創建的上海藥物所藥物靶標結構與功能中心,如今已成為國內領先、國際前沿的技術平台,為中國生物醫藥的發展培養了一批高水平人才。

「這裡恐怕是世界上少有的平台,不僅做基礎研究,也做應用研究,還鼓勵把科研成果轉化出去。」徐華強說。他參與和主導的3個新葯已進入臨床試驗階段,其中,治療脂肪性肝炎候選新葯分別在美國和中國獲批臨床試驗。

【「不瘋魔不成活,做科研總是沖著最高峰去」】

徐華強的辦公室里,每年都會更新一幅藥物分子圖,上面會列舉世界上最常用的200種藥物。「希望有一天,我的研究也能成為這幅圖的一部分。」徐華強告訴解放日報·上觀新聞記者。

「科學研究只有第一,沒有第二。」在他看來,要爭第一,創新思維是最需要的。上世紀90年代,解析蛋白質結構是一件非常困難的事情。因為,首先要將蛋白質分子結晶,而大部分蛋白質分子都難以結晶。當時,這成了徐華強最頭疼的事情之一。蛋白質的結晶條件只是外因,是否可以從內因入手?有一天,徐華強念叨著「內因決定外因」,突然來了靈感。在不改變其主要性質前提下,稍微改造一下結構,蛋白質果然更加容易結晶。這一思路後來被許多研究組「複製」,使一大批難以結晶的蛋白質分子進入研究範疇,為該領域做出了顯著的貢獻。

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徐華強課題組近年來的重要科研成果。賴鑫琳 攝

「運氣對科學家來說很重要,但運氣背後是努力。」徐華強說。當年他想解析視紫紅質與阻遏蛋白複合物的結構時,因為這道「世界級科學難題」的難度實在太大,很多人替他捏了把汗,他整整堅持了10年,找到了答案。

「華強簡直就是不瘋魔不成活,做科研總是沖著最高峰去。」上海科技大學教授、國家蛋白質科學研究上海設施主任許文青說。他們相識多年,有一次許文青去辦公室看望徐華強,只見他頭髮油油的,好幾天沒洗澡,原來他在攻克一個課題,就睡在辦公室,醒了就工作。

「徐老師既有激情,又有定力。他總是說,從事基礎研究,要有一股勁,無論失敗多少次,都可以再戰一回。」上海藥物所研究員尹萬超說。

博士研究生王悅至今記得,第一次開組會,徐華強就告誡學生:「實驗失敗沒關係,千萬不可以造假。

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徐華強(右一)在指導學生做實驗。賴鑫琳 攝

上海藥物所所長李佳眼中,徐華強不僅是「純粹的科學家」,還「很有擔當」。新冠疫情之初,徐華強讓組員把手頭課題先放一放,他們住在辦公室,有時就吃泡麵,用了46天,與合作者解析了新冠病毒RNA複製酶單獨結構,以及RNA和抑製劑瑞德西韋複合物的冷凍電鏡結構。今年3月中旬,上海疫情形勢嚴峻,徐華強和團隊主動要求封控在園區,解析了新冠病毒奧密克戎BA.2變異株刺突蛋白結合人源受體ACE2的高解析度冷凍電鏡結構,從原子水平解釋了BA.2變異株傳染性增強和免疫逃逸的分子機制,從結構上解釋了初代疫苗引起的抗奧密克戎變異株的免疫保護機制,為提倡進行第三針新冠疫苗接種提供了理論依據。

如今,徐華強已全職加入上海藥物所,每天工作到凌晨1點。「生命科學充滿著魅力,科學探索是我唯一的愛好,期待著下一個發現。」

人物簡介:徐華強,1964年生,國際著名結構藥理學家。在《細胞》《自然》《科學》主刊發表論文32篇,論文被他引超29000次,連續多年被評為「全球高被引學者」。其研究成果入選「2014年度中國科學十大進展」「2015年中國十大科技進展新聞」。2016年榮獲國際蛋白質學會突出貢獻個人獎,2021年榮獲「談家楨生命科學成就獎」,2022年榮獲「吳階平-保羅·楊森醫學藥學獎」。

題圖來源:賴鑫琳 攝

來源:作者:黃海華

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