文 ｜ 《中国科学报》 见习记者 王兆昱
2023年春，在美国斯坦福大学做了4年博士后的秦为回国了。这名年轻的博士后，刚回国就加入了清华大学药学院，开展独立研究。 2023年夏，秦为又收到好消息——他在斯坦福大学做的研究成果在《细胞》发表。这是他首次以第一作者身份在《细胞》上发表论文。 年仅31岁的秦为，在化学生物学领域已“行走10余年”。他将细胞看作社会，而细胞中形形色色的蛋白质，就像社会上形形色色的人。 在接受采访时，秦为说：“我们搞科研的，就像细胞里专一的酶，每时每刻都在催化自己的研究产物。” 如果把细胞看作社会，那么细胞内的蛋白质就像社会上的人。 一个蛋白质的生命轨迹从合成到降解，如同人的一生从出生到死亡。人会在不同时间到不同地方，蛋白质也是如此。 观察和记录不同的蛋白质在细胞内或细胞间的迁移，是非常有趣的。然而，目前的显微镜和传统的质谱技术都存在着很大的局限性。 秦为的这篇论文报告了一种名为TransitID的新技术，可在活细胞中同时绘制数千种内源蛋白质的迁移路径图，从而揭示目前现有方法无法看到的生物学图景。 这篇论文的通讯作者为美国国家科学院院士Alice Y. Ting，第一作者为秦为和斯坦福大学博士研究生Joleen Cheah。 秦为告诉《中国科学报》，蛋白质和人一样，会“出差”或“出国”。蛋白质从细胞内的一个区域跑到另一个区域，就像一个人从北京到广州；从一个细胞跑到另一个细胞，就像一个人跑到了不同的国家。 正如人类社会生活中“大数据地图”可以帮助管理人员聚焦流动中的人，TransitID技术则可以绘制细胞社会中的“大数据地图”，帮助科学家聚焦流动中的蛋白质。 除了开发这种技术外，该论文还举例证明TransitID技术有很强的应用性，可以带来一些新发现。 比如，利用TransitID技术，研究团队发现，转录因子JUN在感受到某种压力或伤害时，会从细胞核跑到应激颗粒中，就像地震时人跑到避难场所一样。应激颗粒会保护转录因子JUN，使其免受氧化的伤害，从而“逃过一死”。 再比如，TransitID技术能识别在巨噬细胞和癌细胞之间发出细胞间信号的蛋白质，使科学家可以进一步研究，为什么巨噬细胞会被癌细胞“策反”，失去原本应该杀死癌细胞的能力。 TransitID技术为探索生物学微观世界提供了新的有力工具，与显微镜和传统质谱技术形成了很好的互补。“显微镜只能看到你感兴趣的蛋白质在动，但不能挖掘未知蛋白质；传统质谱技术能够看到细胞内有哪些蛋白质，但不知道它们的动态去向。”秦为解释说。谈起研究过程，秦为虽语气轻松，但这篇论文实属来之不易。整个研究花费3年多时间，跨越了4000多公里的距离，甚至需要研究人员坐着飞机去护送样品。 2019年8月，秦为满怀期待地来到美国西海岸，进入斯坦福大学Ting课题组，以博士后身份开展研究。这篇论文的课题设计，早在一年前就通过邮件和视频会议形式进行反复讨论后完成了。秦为到达美国两周后，就马不停蹄地开始了这篇论文的相关实验。 Ting实验室近10年来的一个重要研究方向是“活细胞中的时空蛋白质组学”，就是使用邻近标记酶APEX2或TurboID在细胞中给邻近蛋白打上标签，使得这些蛋白可以被收集并通过质谱鉴定。秦为解释，导师当时在做的研究，相当于标记蛋白质空间定位的打卡桩，可以理解为一个人进出车站时刷身份证的机器。 导师的研究方向，为秦为的工作奠定了基础。然而，秦为刚进入实验室半年多，整个实验室就因疫情被迫停摆。 即使之后疫情好转，但实验室管理规定，每人每天在实验室只能待半天，这大大拖慢了研究进度。 好在组内合作非常顺利。秦为和师妹Joleen Cheah充分讨论后，分别在上午和下午进行实验“接力”，各自独立高效地完成任务。 除了组内合作外，他们还和其他单位的科研人员合作。其中一名主要合作者是美国麻省理工学院（MIT）的Steven A. Carr，他是蛋白质组学著名专家。 斯坦福位于美西地区的旧金山，MIT位于美东地区的波士顿，因此，这是一场横跨整个美国的合作。每次，秦为等人都会将样品寄到4000多公里外的MIT，让Steven A. Carr课题组做鉴定。 “我们的样品非常珍贵，需要大量时间去准备，做一个样品需要一个月。结果快递寄错了地方，我们非常着急，直接买了飞机票去把样品拿回来，又一路护送交到合作者手上。”秦为说。 2022年10月，课题组将文章投至《细胞》，在根据审稿人意见补充实验之后，文章被顺利接收。整个研究过程可谓五味杂陈。 当被问及“用什么样的蛋白质比喻自己”时，秦为回答道：“我会把自己比作一个很专一的酶，做好自己，专注于一件事情。细胞里的酶就是这样，每时每刻都在做同一件事，其实和我们做科研的人挺像的。” 秦为的履历十分优秀：2014年本科毕业于北京理工大学生命学院，2019年博士毕业于北京大学前沿交叉学院，2019至2023年在美国斯坦福大学做博士后。 但秦为对自己的评价却是，“从小学习成绩不算太好”。他坦言，高中所在的重庆南开中学实力非常强，全年级1000多人，他曾一度考到600名以后；高考成绩也不算很好，卡着分数线才上了北京理工大学。 刚上大学时，周围的新生都纷纷加入各种社团，而秦为觉得“自己不擅长文娱体育活动，只能在寝室睡觉”。后来他觉得不能这样无所事事，就主动加入了北京理工大学教授庆宏的实验室。 “我很感谢庆宏老师，他愿意接收当时还在念大一又什么都不会的我。”秦为称他为自己科研训练的“启蒙老师”。 就这样，从18岁开始，秦为就成为了那个“泡”在实验室的“专一的酶”。 在通过夏令营进入北京大学后，秦为确立了自己的研究方向——化学生物学，与当时的两位导师陈兴教授和王初教授有直接关系。 在北京读博期间，秦为还有一个收获就是遇到了现在的妻子。博士毕业后，他与妻子一同前往美国西海岸，妻子在加州大学旧金山分校做博士后。两人在科研上有共同话题，在生活上也是彼此关怀。 目前，秦为在清华大学的实验室已经完成初步搭建，研究团队也在逐步壮大。与比自己更年轻的科研工作者谈及科研心得，秦为认为，专注是最重要的，“因为处于科研初级阶段，有很多事情会影响到做科研的热情，但要有足够坚定的信念来完成手上的事”。 对于未来的研究目标，秦为的规划非常清晰：希望开发一些化学生物学工具，从宏观层面帮助了解不同的蛋白质。“用系统的化学生物学方法，理解多样的现象与细节。”这是秦为的长期目标。 《中国科学报》 (2023-08-17 第4版 人物)
