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92年博后一作发Cell，已加盟清华开展独立研究

2023-08-10 08:42:35 [来源:中国科学报]

(资料图)

2023年春，在美国斯坦福大学做了4年博士后的秦为回国了。这位31岁的年轻博后，刚回国就加入清华大学药学院，开展独立研究。

2023年夏，秦为又收到了好消息，他在斯坦福时的研究成果发表在生物学顶刊Cell上。这是他首次以一作身份在Cell上发论文。

在化学生物学领域“行走十余年”，秦为将细胞看作社会，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《中国科学报》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。”

清华大学助理教授秦为

绘制细胞社会的“大数据地图”

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就如同人的一生，从“出生”（合成）到“死亡”（降解），它会在不同时间去到不同地方（时空定位），遇到很多的“人和事”（相互作用），并承担自己的“社会责任”（功能执行）。

观察和记录不同的蛋白质在细胞内或细胞间的迁移，应该是非常有趣的。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，则报告了一种名为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都无法看到的生物学图景。

这篇论文发表于6月28日，通讯作者为Alice Y. Ting，她是美国国家科学院今年的新科院士。第一作者是博士后秦为和博士研究生Joleen Cheah。

论文成果在6月28日发表于Cell

秦为告诉《中国科学报》，蛋白质和人一样，会“出差”或“出国”。蛋白质有时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；而有时会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。

正如新冠疫情防控中所需的“大数据地图”，可以帮助管理人员聚焦到流动中的人，TransitID技术可以绘制细胞社会中的“大数据地图”，帮助科学家聚焦到流动中的蛋白质。

除了开发这种技术外，这篇文章还举例证明，TransitID技术的应用性很强，可以带来一些史无前例的新发现。

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技术还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，从而可以进一步研究，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。”秦为解释道。

图解：TransitID技术

跨越4000多公里合作，坐着飞机“护送”样品

谈起研究过程，秦为语气轻松。然而只有他本人知道，这篇论文有多么来之不易。整个研究花费3年多的时间，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Alice 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进行反复讨论后完成。而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实验室近十年来的一个重要研究方向是“活细胞中的时空蛋白质组学”，即使用邻近标记酶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，可以理解为一个人从北京到广州，进出车站时刷身份证的机器。

秦为在斯坦福的导师Alice Ting

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，整个实验室就由于疫情被迫停摆了。

据秦为回忆，当时美国的疫情是阻碍课题推进的最大困难。即使之后疫情好转，由于实验室管理规定，当时每个人每天在实验室只能待半天，而不能全天待在实验室，这大大拖慢了研究进度。

好在组内合作非常顺利。这篇论文有两位共同一作，分别是秦为和他的博士生师妹Joleen Cheah。两人在充分讨论后，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。

秦为拍到的斯坦福校园

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麻省理工学院（MIT）的Steven A. Carr，他是蛋白质组学的著名专家。

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，秦为他们会将样品寄到4000多公里外的MIT，让StevenA.Carr课题组来做鉴定。

然而有一次，这样长距离的样品寄送出了岔子。

“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。结果快递寄错地方了，我们非常着急，直接买了飞机票去把样品拿回来，又一路护送样品，交到合作者手上。”秦为笑着讲述。

2022年10月，课题组将文章投至Cell，在根据审稿人意见补充实验之后，文章被顺利接收。整个研究过程可谓经历了“酸甜苦辣咸”。

“我会把自己比作一个很专一的酶”

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，就做好自己，专注于一件事情。细胞里面的酶就是这样，每时每刻都在做同一件事，其实和我们做科研的人挺像的。”