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唐克轩(右二)在工作中
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“谈家桢先生对我说:‘中草药是中国的宝贵财富,有许多基础问题没有解决,我国目前做的人也不多,你应该把研究重点转移到中草药研究上。’正是因为,才需要有人做,科学家的职责就是攻克难点、造福人类。”
年,著名药学家屠呦呦因发现青蒿素可运用于疟疾治疗获得诺贝尔生理学或医学奖,成为首位获得诺贝尔奖的中国科学家,青蒿素也因此走入大众视野。在今年4月的“世界防治疟疾日”,新华社发出一篇名为“青蒿苗苗的‘抗疟’之旅”,以VLOG视频的形式带领大众走近上海交通大学农业与生物学院唐克轩教授的研究团队,得以一窥青蒿苗的改良过程。
在大多数国人心中,疟疾依然是离我们非常遥远的疾病,而对青蒿素的认识也就停留在“中医药方里发现的抗疟方法”。可想而知在20年前,“默默无闻”的青蒿研究更是极其小众,围绕其的科研工作一度举步维艰,坚持下来的科学家也是寥寥无几,而唐克轩教授便是其中之一。
十几年来,唐克轩带领团队破译青蒿“基因密码”、培育高产量青蒿素的青蒿品种、研发低成本预防疟疾产品。“很多人不知道,人类历史上夺走人生命最多的疾病就是疟疾。目前,疟疾在东南亚和非洲的情况仍然很不乐观,现在大众对青蒿素、对中草药的认知越来越多,未来关于这方面的研究会有更大前景。我认为科学家的工作就是造福人类,工作难、经费少又怎样,最终能作出贡献就够了。”
因谈先生“转行”青蒿研究
“其实我最早是做水稻研究,因为谈家桢先生,才转行到青蒿领域的。”让人意想不到的是,如今青蒿素科研事业开展得如火如荼的唐克轩,早年却是“半路出家”,从水稻研究领域转行而来。事情还要从他的求学之路说起。年,18岁的唐克轩懵懵懂懂地选择了当年的热门专业——遗传学,就读于四川大学。“多数同学都选择从事人类遗传学领域,但我因从小喜欢植物,所以选择专攻植物领域的遗传学研究。”
年大学毕业后,唐克轩考取上海市农科院和北京农业大学联培的作物遗传育种专业硕士研究生,成为上海市农口系统第一批8位硕士研究生之一。“我在读研期间的导师是国际水稻花药培养著名专家章振华研究员。很巧的是,章先生曾在复旦大学遗传所工作多年,曾是谈家桢先生的助手。”在上海市农科院期间,唐克轩常常听章振华先生说起谈先生的故事。“他常说,谈先生一生光明磊落、礼贤下士。我当时就非常希望今后能有机会在谈先生身边工作,聆听先生的教诲。”
年,唐克轩获得美国洛克菲勒基金会博士奖学金,到英国诺丁汉大学世界著名植物科学家、英国皇家学会会员(FRS)、欧洲科学院院士、被称为“原生质体之父”的EdwardC.Cocking教授处攻读植物生物技术博士学位。年,他学成后准备归国,面临很多选择。“那时收到了复旦大学生命学院时任院长李育阳教授的邀请信,信上提到复旦大学遗传学科总体很强,但植物遗传方向较弱,邀请我到复旦大学工作,加强植物遗传学研究的力量,并说这是谈先生的想法,我毫不犹豫就去了。”
回国后,学校安排唐克轩的夫人孙小芬当谈家桢先生的专职秘书,她也是谈先生最后一位专职秘书。“那时我的实验室在遗传楼5楼,而谈先生办公室在3楼,因此,我常常到谈先生办公室向谈先生请教。在我的印象中,谈先生是我见过的最有魅力的科学家,他不仅知识丰富,而且虚怀若谷、毫无架子,还特别关心年轻人的成长。”唐克轩动情地回忆着当年的场景,在他纯澈的眼神中仿佛透出了谈先生的音容笑貌。
“有一天,谈先生打电话叫我到他办公室,说有重要事情要谈。我去后,谈先生对我说:‘中国不缺从事水稻研究的学者,可中草药研究的学者却寥寥无几。中草药是中国的宝贵财富,有许多基础问题没有解决,我国目前做的人也不多,你应该把研究重点转移到中草药研究上。’”唐克轩有些犹豫,毕竟彼时中草药的基础研究非常薄弱、信息不全、经费少、难度极大。谈家桢又说:“正是因为难,才需要有人做,科学家的职责就是攻克难点、造福人类。”这句话对年轻的唐克轩触动颇深。回想起那次长谈,唐克轩依旧历历在目。“谈先生的话让我受到很大的启示。在业内人士看来,中国的中草药确实很‘弱’。中草药在国际上得到了广泛认可,但作为中草药的发源地,‘中国制造’只占世界中草药市场份额的极少部分,洋中药却大行其道并返销中国。归根结底还是对中草药的重视程度不够,科研人员和投入都太少。”
从年开始,唐克轩逐渐从水稻研究转向了中草药研究,并选择了青蒿为主要研究对象。“当时世界范围内,研究青蒿的不超过50个课题组,而水稻却有上万个……一开始工作确实艰辛,几乎是从零开始,我只得一边研究一边摸索。”唐克轩笑眯眯的,语气中却有几分感慨。在没有专项资金的情况下,他就利用横向课题结余经费开展研究。当时,很多学生也不理解,觉得课题范围太狭窄,不愿意来,他只能自己承担大量基础工作……为了有更多时间和精力投身于科研工作,年,唐克轩还主动辞去上海交通大学农业与生物学院院长一职,专心带领团队在青蒿素领域大展宏图。
破译青蒿“基因密码”
这些年,唐克轩和他的团队破译了青蒿的“基因密码”,即对沪蒿1号进行了全基因组测序、组装、注释及相关分析,这是青蒿“基因密码”首次被破译,也是本草基因组学研究的一项重要突破;他们成功培育了高产青蒿素的代谢工程青蒿品种——现在市场上的青蒿中青蒿素含量普遍为0.8%—1.2%,而他们培养的新品种含量则高达3.2%。
“测序工作非常繁琐、复杂,很多人因此坚持不下去了。但是,我深知这项工作的重要性,过去诸多包括青蒿在内的菊科植物的研究因无参考基因组信息而被搁置。既然我从事了这方面的研究,就必须得攻破这个难关。”
为此,唐克轩带领团队长期在试验田里观察、取样、移栽、培育新品种。6—8月是一年中最为炎热的3个月,正午时分,温室内的气温常常超过40℃,而这3个月恰恰也是青蒿成长的最佳时期。唐克轩还记得他和团队成员们在温室里“埋头苦干”时的场景,“只工作一会儿,汗水就会浸透汗衫,大颗大颗的汗珠从额头滴落至地上,但是大家都不会抱怨”。
剑指“下一个十年”
“世卫组织针对疟疾的防控有个年目标,即减少90%患病和死亡人数,现在每年仍有2.2亿人感染疟疾,40万人死亡,30亿人处于感染的阴影之中。”唐克轩谈及现状,声音略显沉重。“现在面临的难题一是预防,很多东南亚和非洲国家急需价廉且有效的预防措施;二是青蒿素的成药价格依然让部分病患难以承受;三是这两年疟原虫发生了变异,已经出现对青蒿素有耐药性的趋势,我们未来重点研究就是如何破解这3个难题。”
前两年,唐克轩带领团队以中医古方为基础,研发了具有预防疟疾功效的膳食补充剂产品,并将产品制作成携带方便、口感佳的“软糖”。“当时我们希望这款产品能为疟疾高发区人民和数亿饱受疟疾痛苦的患者带来福音,降低因疟疾而死亡的人数。”后来产品投放到非洲后,发现虽然效果很好,但是因为当地气温过热,软糖特别容易融化。于是唐克轩团队又根据当地气温特点,做了片剂,方便其存储和使用。
据唐克轩介绍,他们现在一方面继续提升青蒿植株的青蒿素含量,一方面研究用微生物生产青蒿素的方法。“目标是两年内让青蒿中青蒿素含量提升到4%以上,同时,让微生物生产青蒿素实现从半合成到全合成的转变。”通过这种“双管齐下”的方法,他预计能让青蒿素的成本至少降低50%以上,让更多人能够摆脱病痛的折磨。
“耐药性问题是我们的重点工作,在疟原虫发生变异的情况下,各方也在积极寻求破解的方法。”唐克轩教授说,之前有国外团队用青蒿的干叶制成片剂,成功医治了感染变异疟原虫的病患,但是这个方法却没有被世卫组织采纳用于治疗疟疾。原因是在不清楚青蒿中到底还有什么成分起作用的情况下,难以做到成药的质量控制,同时,担心单独使用青蒿是否会带来疟原虫再次出现抗药性。“现在我们也在组织队伍,由交大、中科院等多个学科团队共同攻关,相信能够解决这个难题。”
如今在团队中,唐克轩是负责人,要把握团队的研究方向、协调各方工作;他也是老师,承担着教学及指导工作,并在繁重的科研任务之余带出了一个又一个优秀的学生。“本来现在每年只能带一个博士生,因为之前带出了优秀博士,所以有时一年能带两个,哈哈哈。”语气稍显得意的唐克轩,在学生们的眼中却是个随和而又博学的先生。几年前屠呦呦先生获奖时,笔者曾采访唐克轩,唐老师说:“屠呦呦先生将青蒿素带入大众视野,一生致力于挖掘青蒿素的药用价值,推动了中草药的科研发展,她的贡献是非常大的。对我来说,这也是一生的目标。倘若研究能够让百姓得到实惠、为人类造福,我也就满足了。”