曾凡一:女科学家的“跨界”人生
来源:校工会 时间:2020-07-01 浏览:1356

[编者按]白衣为袍,驰援“疫”线。疫情发生以来的几个月中,广大医务工作者以维护人民生命安全和身体健康为最高使命,在疫情防控第一线日夜奋战,他们的奉献精神和大爱无疆的职业品格带给我们最多的感动和震撼。在上海交大,也有着许许多多投身于医疗卫生事业的优秀教职医务员工,在他们各自的领域诠释着为师之道和医者仁心。即日起,我们将开设「匠心交大」专栏,全方位、多角度展现交大医疗教育工作者对学术的赤诚之心、对工作的忠诚信念,对社会的热切关怀。

匠心宣言:科学始于想象力而完成于逻辑推理,艺术则始于逻辑而完成于想象力。科学和艺术是相通的,让人生充满了“跨界”乐趣。

曾凡一,上海交通大学医学遗传研究所所长,卫生部医学胚胎分子生物学 重点实验室及上海市胚胎与生殖工程重点实验室主任。美国宾夕法尼亚大学  医学/理学双博士,上海交通大学医学院研究员、博士生导师。教育部“长江学  者”特聘教授,国家杰出青年基金获得者,国家重大研究计划项目首席科学家。  主要从事发育生物学、医学遗传学、干细胞及胚胎工程研究。近年来获得国家自然科学奖二等奖、教育部自然科学奖一等奖、上海科技进步奖二等奖、首届妇幼健康科学技术奖自然科学奖一等奖、首届第三世界妇女科学组织女青年科学家奖、第六届中国青年女科学家奖、第十届中国青年科技奖、第五届谈家桢生命科学奖创新奖等荣誉奖项。担任中华医学会医学遗传学分会秘书长、中国细胞生物学会干细胞生物学分会秘书长、国际干细胞组织( ISCF)秘书长及伦理委员会中国代表、美洲华人遗传学会(ACGA)理事、美国遗传政策研究所(GPI)科学顾问等。

学与音乐交织的人生

曾凡一的研究领域之一是遗传学,而她的身上就体现了基因遗传的奥妙。她的父亲曾溢滔是中国工程院首批院士、上海交通大学医学遗传研究所首任长,母亲黄淑帧是上海交通大学附属儿童医院终身教授、“新中国60 年上海百位突出贡献女性”之一。父母长期并肩奋斗,研究人类遗传性疾病防治和分子胚学,并取得了一系列具有突破性的成果,在国内外享有盛誉。在他们的影响和引导下,曾凡一从小就立志于长大后从事科学研究,她从读小学起就经常身穿白大褂,跟着父母在实验室做 “实验”。

令她难忘的是,有一次,身为“小小科学家”的她在做血红蛋白结构分析实验,用滴管加样品时,不小心把样品点歪了。曾凡一很担心自己闯了祸,但父母并没有批评她,反而在观察了实验结果后,大大夸奖了她一番,因为通过那次失误操作的实验,他们意外地解决了一个难题。“这件事给我留下了深刻印象,让我懂得:很多科学发现源自偶然事件,所以要成为一名优秀的科学家,必须敢于尝试、不怕失败,而且要善于观察和总结,学会从蛛丝马迹中发现真相。”

基因遗传的奥妙不仅体现在科学实验中,更在艺术方面得以展示: 曾凡一的父母很有艺术天赋:父亲曾溢滔喜欢画油画、摄影、听交响乐, 他还喜欢文学,他创作的小说《奇迹》,当时被评为全国优秀短篇小说,并被改编成电影《无影灯下颂银针》。母亲黄淑帧则喜欢弹钢琴、拉手风琴,还擅长各种戏曲表演,曾用美声结合评弹唱法以一曲《蝶恋花》获得上海市文艺演出大奖。在母亲的培养下,曾凡一从4 岁就开始学习弹钢琴,并表现出这个年龄的孩子一般不具备的识别“绝对音高”的惊人天赋。她还秉承了母亲的歌唱天赋,拥有宽厚醇美的嗓音,受到谭若冰、廖一鸣、吴国钧等知名声乐教授的指导,1984 年,她在母亲鼓励下参加了上海首届外国流行歌曲大赛,获得独唱第一名。在美国留学期间,她一边学习生物学专业,一边修完了音乐专业的全部主课程,成长为一名极具天赋的次女中音歌手。在宾夕法尼亚大学攻读医学和理学双博士学位时, 曾凡一为了她酷爱的音乐,还休学过两年,回国做了“北漂”音乐人。她不仅录制个人演唱专辑,而且拍摄音乐电视,原创的《红帆》也被拍成了MTV 并获得中央电视台MTV 大赛特别荣誉奖,她还辗转中美举办多场独唱音乐会。更让人惊讶的是,从事音乐创作的同时,她并未放弃我的科研追求,这期间她跟随父母还开始了21 世纪生物领域尖端科学技术— 乳腺生物反应器的科学研究。

曾凡一说:“这样的选择并非是一时的心血来潮,而是我追随内心渴望而做出的决定。我从父母那里继承了对于科学研究的热情,同时还有对于艺术的热爱。科学和艺术一直都是我生活中不可缺少的两个部分。我不会因为别人的看法和议论放弃其中任何一方面。”她认为两年的时间,她学到了在实验室不可能学到的东西,还了解了社会,学会了和人打交道。更重要的是,她学会了协作,这是科研工作不可忽视的一种精神。也许有人不能理解一个科学家搞什么音乐,也许有人认为这是不务正业, 但是曾凡一,不甘于做一个平凡的人,她不在乎别人的看法,科学和艺术始终皆为她所爱,从未动摇。她说:我不喜欢“量力而行”这个词,量力而行的意思是有多少力就做多少事。但是你怎么知道你有多少力量?这是一种安全的文化,因为安全,而缺失了一种创造力。有些东西也许我根本就不知道做不做得成,但是我会花最大的努力去做,也许不一定能达到那个结果,但一定创造了价值。走到今天,回想曾经走过的路,我最大的欣慰就是我坚持自己在科学和艺术上的同时追求,我没有因为他人的怀疑而放弃自己的爱好。

正如爱因斯坦所说:“音乐并不影响研究工作,它们两者都从同一个渴望之泉摄取营养,而它们给人们带来的慰藉也是互为补充的。”

“小小”一步实现重大突破

“微风里吹动着无尽的惆怅,波浪里挥挥手异乡的海岸。我心中燃烧着一叶红帆,那是游子的心点燃的思念……”曾凡一作曲的这首《红帆》,唱出了她对祖国的眷恋。在美国获得双博士学位后,她回到了上海,进入上海交通大学成为最年轻的博导,从事遗传和发育生物学研究。2009 年7 月,一项重大成果在国际知名科学期刊《Nature》上发表—曾凡一研究员领导的课题组和中科院动物研究所周琪研究员的团队共同合作,利用iPS 细胞(诱导多能干细胞)先后育出27 只小鼠,从而在世界上首次证明:iPS 细胞具有与胚胎干细胞相似的全能性,能发育成一个完整的生命体。据介绍,被喻为“全能选手”的胚胎干细胞一直是人类修补器官的希望所在,但在来源和伦理上面临巨大挑战。人类胚胎干细胞来源于人类的胚胎,由于需要破坏胚胎,一直受到伦理的困扰;而胚胎干细胞分化的组织器官移植给病人后,异体移植也会带来免疫排斥的巨大风险。而iPS 细胞来自病人的自身组织,规避了胚胎干细胞最大的两个困扰—伦理问题和免疫排斥问题。

iPS 能否获得四倍体小鼠,是iPS 是否真正具有和胚胎干细胞媲美的多能性最重要的标志,也是当时发育生物学关注的焦点问题。在曾凡一、周琪之前,全世界已有多家实验室尝试过iPS 四倍体小鼠的制作,但全部失败了。曾凡一和周琪克服种种困难,经过不断的优化和尝试,经过大量的实验,将黑色小鼠的皮肤细胞“逆转”为iPS 细胞,自主构建了37 株iPS 细胞系;随后将其中6 株的iPS 细胞分别注入1 500 多枚四倍体囊胚,进而植入一群代孕白鼠的子宫;21 天后,黑鼠“小小”诞生了;此后,26 只黑鼠相继出生。

“这只是在干细胞领域迈出的小小一步。”曾凡一说。然而就是这“小小”一步,在国际科学界引起巨大反响,被美国《时代》周刊评为2009 年“世界医学十大突破”之一,并入选了中国两院院士评选的2009 年“中国十大科技进展”。

“牛奶药物”入市前景可期

如今,曾凡一正在带领团队开展“转基因动物乳腺生物反应器”的产业化研究,这也是她父母科研生涯的一个结晶。他们把接力棒交到了女儿手上,希望这种新型制药模式早日实现产业化。

“转基因动物乳腺生物反应器”是我国科学家的原创成果。20 世纪80 年代,中国科学院院士、中科院上海生物化学与细胞生物学研究所研究员施履吉在国际上首先提出这一概念,即以基因工程技术为核心,把动物体作为“车间”,使珍贵的药物蛋白有序地在动物乳腺里表达,并分泌到乳汁中。20 多年来,曾溢滔和黄淑帧为把这一概念变成现实呕心沥血。1998 年2 月,带有人凝血因子IX 基因整合的转基因羊在曾溢滔团队的“动物药厂”诞生。1999 年2 月,能在乳汁中分泌人白蛋白的转基因牛“滔滔”诞生,在科技界引发轰动。

未来,转基因动物分泌的乳汁有望成为提炼药物的原料。以血友病B 为例,患者血中缺乏的凝血因子IX 目前是从人血浆中提取,血源紧缺、价格高昂。如果将转基因牛奶作为生产人凝血因子IX 的原料,将从根本上解决血友病B 患者的药物供应难题。

2018 年上海“两会”上,作为上海市第十三届政协委员,曾凡一在提

案中写道:“这种新型制药方式被认为是21 世纪最具有高额利润,最具有前瞻性和战略意义,也被国际上称为是一场生物制药的革命,预计未来80% 的生物药都可以用这种高端制药模式来生产。但是由于种种原因, 国内在这方面的研究和产业化落后了。”从这个问题出发,她就如何推动长三角原创尖端科技成果产业化问题,提出了一系列建议。她还建议政府在关键的转化起始阶段,以财政资金为主导或引导科创基金投入,同时吸收民营资本加入,推动原创成果转化。

这位从父母手中“接棒”的女科学家,已带领团队开发出一整套从牛乳中分离纯化人凝血因子IX 药物蛋白的工艺和技术体系,进入新药临床前研究的最后冲刺阶段。作为新型的制药模式,乳腺生物反应器生物制药具有成本低、周期短、效益高、环境友好等特点,已在国际大舞台上崭露头角,其蕴含着巨大的经济价值,引起了世界各国尤其是企业界的重视, 成为国际上的投资热点。

我国在乳腺生物反应器研究领域已取得重大突破,处于产业化关键阶段,推进此项目将有利于促进形成新兴生物产业,培育国民经济新增长点,为提升我国生物产业国际竞争力开辟新的途径。上海作为中国开放的前沿城市,在建设具有全球影响力的科技创新中心进程中,曾凡一对“牛奶药物”的产业化前景充满了信心。