撰文|王晓东
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又是一年过去了。北生所(NIBS)大厅里的圣诞树再次亮起,红绿闪烁的灯光提醒我:这是我全职回到北生所的第十五个年头。今年的灯似乎比往年更亮一些,也许是眼睛开始老花的效果?不过,今年确实北生所的丰收年。
年初,徐墨和邵峰实验室合作揭示多种过敏原通过在肥大细胞上“打孔”激活II型免疫反应;年中,陈婷实验室发现毛发干细胞竟然是由基底成纤维细胞的钾离子电信号所激活;再到张二荃实验室提出统一真核与原核生物生物节律的时间标尺,居然来源于极慢速的每日十五个ATP水解过程;年底,邵峰实验室又发现了肿瘤免疫的新机制。
与此同时,黄牛实验室在国际会议上发布了可移植的虚拟筛选框架 SWDOCKP²,实现了每日1.9万亿个蛋白质–配体分子对接的理论计算速度,把基于结构的虚拟筛选能力推向了接近整个人类蛋白质组覆盖的尺度。
这些成果看似集中爆发,实则都是多年积累终于水到渠成。科研虽然需要灵光一闪,更多靠的是耐心、重复、以及把“今天不行”忍到“明天再试一次”。我曾开玩笑地对徐墨说,你这是“六年‘墨’一篇”。在五年评估的压力之下,他居然有勇气用六年时间才发第一篇文章,也不怕科研弟子江湖老,脱发没有“帽子”罩。
当然,年底依旧不出意外,我本人的实验室则连续第十三年与CNS 擦肩而过。
好在我们实验室的年度贺年MV如期杀青。大概看我们MV的同学,比看我们科研文章的多得多。虽然不能对标网红科学家,也算是以我们的方式刷一刷存在感。
01
十字路口的北生所
十五年前的初秋,我拉着行李箱全职回国来到北生所红楼前。灯还是这些灯,树还是那棵树。楼外2003年刚成立时种下的那棵银杏,不过小腿粗细。秋天一到,依然稚嫩的枝杈却也不吝啬,抖落出一地金黄。那时离北生所成立刚好七年。七年,对树不算长;对人,却足以让初见之人显出些许疲态,旧得不动声色。这七年间,北生所的科研大楼已满满当当,二十来个实验室分布在四层。不少是在做拟南芥、秀丽线虫这些“老朋友”。七年前那句“给我1%的生命科学基础研究经费,还你50%的重大原创成果”,那句豪言壮语,还真变成了统计学事实:2012年中国CNS文章二十篇里,有十篇出自这里。
光芒之下,危机却也悄然显形。
自2003年起,北生所每年1.3亿的稳定支持模式,在成立的七年以后,第一次开始显得吃力。实验室数目在长,人员在相应增多,通货膨胀从不讲情怀。钱,不够了。科技部和北京科委以外新的来源一时半会儿看不见。共同所长和学术副所长去了北大。北京十月的秋风里,只剩下我一个人站在原地凌乱。
摆在面前的选择并不复杂:要么放弃,老老实实回去当我的HHMI研究员;要么全职回来,硬扛。或者说得直白一点:不能同日同月生(入职),可以同日同月死。
不是在危机中灭亡,就是在危机中崛起。我最先想到的,是不是推动成立一个国家级新兴技术研究院,干脆把NIBS并进去,作为生物技术研究的基石?这个设想出现得很快,被否定得也同样干脆。
迷茫之中,收到了很多来自各界朋友的关切。《凤凰周刊》做了一篇深度报道《十字路口的北生所》,并且第一时间送到了领导案头。回应随之而来,却多少有些出人意料:一位多年未曾联系的老友托人带话,要不要去南方某个城市“落脚”;另一位企业界朋友更直接:NIBS能不能整体成为他们的研发机构,由企业来养。
那一刻,像是被人轻轻敲了一下后脑勺。与其求人,不如自救。
NIBS 这些年持续不断地在生命机制上做出原创发现,为什么不能产业化?为什么一定要停留在“论文—经费—论文”的单循环里?这样一来,反而能解决一个从创始之初就悬在头顶的诘问:作为地方政府,北京市为什么要长期支持一个以基础科研为主的研究所?如果科研成果能够就地转化,服务地方经济,这个问题至少在逻辑上说得过去。
更重要的是,既然北生所被定位为“科技体制改革试验田”,那它若要继续存在下去,就不能只在“做基础研究”上证明自己,而是要不断的地通过制度创新给科技发展的痛点提供参考答案。而科技界的那个被反复提起、却始终无解的老问题:产学研脱节,北生所是否能给出一个真正可执行的答案。
生存还是毁灭,不再是台词,而是当时北生所面临的现实问题。
是并入体制、吃皇粮,让“试验田”体面收官;还是继续咬牙坚持,除了给青年科学家一个真正心无旁骛的环境,继续做能影响世界的原创工作,同时开辟新的赛道,打通科技成果转化之路,进军经济主战场?
我去找了HHMI的领导,提了一个设想:把原来支持我个人实验室的经费,改成一个HHMI国际青年科学家支持项目:全球申请(美国除外),集中评估,择优支持,每人每年10万美金。这个提议居然得到了回应。第一年支持了20位青年科学家,其中NIBS占了四位。
那一刻,说不骄傲,不感动是假的。
但这点钱终究只是杯水车薪。它不仅没能踩住危机的刹车,带动新的经费支持,反而产生了一个意想不到的后果:拿到HHMI支持的四位青年研究员,三位很快被体制内单位挖走。
像是闸门被撬开一个缝。水,开始外涌。短时间内,十一位NIBS实验室主任相继跳槽。加上之前其他原因离职的七位,NIBS的实验楼,突然间空荡了起来。风还在吹,银杏叶还在落。而我第一次意识到:很多初衷很好,看上去不错的办法,反而会加重问题本身。北生所真正要做的,不是补一个洞,而是重新设计一张网,把长期横亘在产学研之间的那些堵点,想办法真正打通。
02
临渊羡鱼,不如退而结网
理想很丰满,现实却异常骨感。要把原始创新实验室里的科研成果,真正转化成社会需要的产品,至少还缺几个要素。而首要的,是有真正面向社会需要的科研成果。有一个学术界很少公开讨论、却人人心知肚明的事实:学术研究,更多是在解决学术体系内部产生的问题:一个实验室发现现象暂时无法被现有理论解释,一个推论需要被验证,或者某项技术发展到了可以“往前再推一步”的节点。成果的最终形态,是论文。论文的发表、传播与评价,几乎完全发生在小同行的圈子里。论文,就是终极成果。
学术的底层逻辑,是求新。甚至未必是求全对,更谈不上求用。它更像一条河:追求的是流动,是水量,是不断向前。只要在流,体系就能自净:错误会慢慢沉到河底,新的知识和技术会被水流带向人类认知未到的疆域。
工业界则站在河岸上捕鱼:从论文中寻找可能“有用”的点,验证、筛选、放大,再开发。在这个过程中,无用就是有用。对象不同,各取所需。问题在于,如果学术界自己要下水做转化,就必须从一开始去做社会真正需要解决的问题。而这些问题往往高度复杂、跨学科、长周期,牵涉工程、法规、成本、伦理与市场,早已超出了传统学术训练和评价体系所能独立承载的能力范围。这不是态度问题,而是结构性不匹配。
所以北生所首先要做的,不是临渊羡鱼,而是退而结网。结网,意味着建立真正能承接“转化”的能力:比如,一个可以做人源化、工程化的抗体中心,把实验室里那些被证明能够调节生命活动的靶点,直接做成抗体药;再比如,建立化学筛选和药物化学中心,做出能够在动物模型中验证功能的工具化合物。这样做并没有背离基础研究的初衷,只是让发现多了一条去向。同时,也第一次让这些成果拥有了可以被社会估价的形态:药物前体。
问题在于,新药研发是一条漫长、昂贵、而且我们并不熟悉的道路。站在2010年,放眼全国,我们能拿得出、被全世界认可的原创新药,只有两个:一个是治疗疟疾的青蒿素,一个是治疗急性早幼粒白血病的砒霜。坦率地说,都还是老祖宗留下的。
03
突破:乙型肝炎受体的故事
现实像北京冬季的风,冷得让人清醒。但值得庆幸的是,转机并没有让人等得太久。
2012年,北生所迎来了第一个真正意义上的可转化成果:李文辉实验室发现了乙型肝炎病毒的受体:牛磺胆酸钠共转运蛋白, NTCP。
发现乙型肝炎受体的故事,值得大书特书。因为这个问题,在乙肝研究领域里困住了一代又一代研究人员,前后几十年。不是他们无能,实在是敌人太狡猾。首先,没有一个简单可用的体外细胞培养体系;更致命的是,也没有合适的动物模型。常用实验动物,几乎无一例外不能感染人类乙肝病毒。研究从一开始,就站在了“没有抓手”的地方。
文辉在来北生所建立独立实验室之前,并没有研究过乙肝。现在却要直面一个几十年未解的难题。哪怕他此前有发现SARS病毒受体的成功经验,这两件事的难度也根本不在一个量级。这不是聪明能解决的问题,而是需要一种千里之行始于足下的决心、耐心,以及不被嘲笑动摇的勇气。
他从最基础的文献阅读开始,在故纸堆里翻出一条几乎被遗忘的线索:中国科学家曾报道过,一种东南亚特有的灵长类动物——树鼩——可以被人类乙肝病毒感染。树鼩,松鼠大小,听起来不像一个“正经”的实验动物。那就从零开始:从在NIBS建树鼩房、养树鼩开始。
树鼩不是标准实验动物,没有现成的基因组资源,没有成熟的实验工具体系。他便和NIBS的生物信息中心合作,从头建立基因表达数据库;和北大陈鹏实验室合作,合成含有非天然、可光交联氨基酸的靶标;和NIBS抗体中心合作,制备特异性的检测抗体;再和蛋白质中心协作,一步步追踪,最终锁定NTCP。
真正被鉴定出来的,是一个树鼩特有、非疏水的肽段。否则,如果像其他动物(包括人类)那样,NTCP是一个三十多千道尔顿、十次跨膜的蛋白,在技术上几乎不可能被直接抓到。回头看,这条路径上的每一步单独拿出来都是小概率事件;叠加在一起,几乎就是一个“不该发生”的故事。但它发生了,发生在昌平的北生所,一个如假包换的城乡结合部。
古人说,天道酬勤。这句话听起来老套,可在这个故事里,却是朴素而粗粝的真理。科学不相信眼泪;不仅不信,它连玩笑都不接。整整六年,几乎是贴着悬崖在走。文辉后来跟我说,在实验最关键的那段时间,他手臂会不受控制地紧张、抖动。不是疲劳,是长期压抑后的生理反应。
文章发表的过程也不顺利。李文辉关于乙肝受体的工作,连续投了三个杂志,全被锯掉。领域里的人不信,杂志编辑也不信。原因其实并不复杂:第一,乙肝病毒受体这件事在这个领域里早就有太多“狼来了”的故事,一次次看似接近真相,最后却被证伪,消耗的不只是耐心,还有整个领域的信任阈值。第二,几十年里,业界和学界的大佬们前赴后继毫无结果。现在,却是一个此前并不研究乙肝、单位也并不“显赫”的中国实验室声称把问题解决了。在心理上确实难以接受。说到底,这不是对数据的怀疑,而是对“谁有资格做出这个发现”的怀疑。
后来文章投向一个新杂志。没有历史包袱,也没有“这事不该由你们完成”的预设立场。当文章最终发表出来的那一天,并没有想象中的欢呼。更多的是一种“终于可以把肩上的石头放下来”的沉默。科学体系本身是保守的,突破往往来自边缘,而代价通常由最孤独的人先付。
科学依旧不相信眼泪。但至少,在去年文辉被国际乙肝研究大会授予特殊成就奖,并被全体参会者自发起立鼓掌那一刻,现实还是承认了一次长期坚持的正当性。
更现实的一面是:NTCP的发现,使乙肝病毒在细胞系中实现感染和复制成为现实,也使得针对病毒入侵环节的系统性药物筛选成为可能。这个进展在当时解决的是一个长期缺乏实验体系支撑的基础问题,但它对转化研究的意义很快显现。
在北京市科委基金的支持下,面向乙肝和丁肝治疗的华辉安健得以成立。随后,一批以北生所原创成果为源头的企业陆续创办,包括邵峰创建的炎明生物、汤楠创建的普沐生物、罗敏敏的健达九州,以及张志远和我创办的维泰瑞龙相继落户中关村生命科学园。到2022年,这些企业在市场上完成的融资总额,已超过北京市对北生所的累计直接资助规模,在客观上形成了地方政府支持基础研究、科技创新反哺区域经济的闭环。随着这些公司的多个项目进入临床试验阶段并接受临床验证,源自北生所的原创成果转化为面向全球未满足医疗需求的首创药物,开始从可能性走向现实路径。
04
AI 会不会改变生命科学研究的基本范式?
最近在多个场合被追问另一个更“当下”的问题:进入2025,AI会不会改变生命科学研究的基本范式?我开玩笑说,现在会拼A和I的人都说自己在做 AI。但玩笑归玩笑,我并不否认:以深度学习和大模型为基础的工具,确实给苦秦久矣的生命科学界带来希望。这里的“秦”,指的是研究对象本身就是复杂系统。我们不得不用还原论的方法把问题“切”到足够清晰、足够可验证;而这一切割必然伴随条件简化,甚至忽略真实世界的一部分。否则很难从物理化学层面把分子机制讲清楚,更谈不上开发能不断迭代的干预手段。
AlphaFold的成功,经常被拿来做类比:既然蛋白质结构能预测,是否能推而广之预测更复杂的生命现象?我的判断是:它更像是一个提醒。提醒我们什么样的问题“适合被AI解决”,也提醒我们哪些问题暂时不具备同样的条件。结构预测之所以可行,是因为问题高度约束:演化信息提供强监督信号,物理化学规律在统计意义上稳定,而“结构”本身也是一个相对低维、可定义的目标。这些条件并不天然存在于更高层级的生命现象中,比如细胞命运、组织稳态、疾病进程,或者药物在人体里的真实疗效。
AI可以极大扩展假设空间,提高筛选效率,甚至在很多情况下给出看似“合理”的答案,但它不能替代因果验证。生命科学真正困难的部分,往往不在于“有没有相关性”,而在于“哪个因素在什么条件下是必要且充分”。这些问题最终仍需要在可控实验中被一一证伪。所以我更愿意把AI看作一种新的工具层,而不是新的科学范式。它会淘汰低质量的问题、粗糙的假设和重复性的劳动,但不会自动产生真正有深度的科学问题。未来的小实验室攻关的科研未必会消失,但角色会发生变化:从大规模探索,转向少数关键节点的精准验证;从描述现象,转向界定边界条件和因果链条。
在这一意义上,AI并没有让科学变“容易”,只是让不严肃的科学更难生存。
基于这些变化,我对2025年以后的一个判断是:以信息不对称支撑的跨领域“无效科研”,空间会被迅速压缩;AI工具会在问题提出、实验设计和结果评估上被广泛使用;会使用AI工具的同学在迈向专家的路上成熟的更快。而实验科学与医学的深度结合,将成为真正改变生命科学问题来源的那条主线。
北生所于2018年与朝阳医院共同发起医师科学家项目,让有临床问题、有临床样本的年轻医生,通过双向选择,全时到北生所做两年科研。一方面解决临床问题,同时也不断开拓基础科学家的思路。该项目随后获得北京市卫健委支持,并成为固定支持项目。我可以想象:当科研与医学资源被更有效地耦合,很多今天还难以成形的问题,未来会在更真实的语境里被重新定义、被拆解、被回答。并开出我们目前难以想象的花朵。
回到这一切的起点,我越来越觉得:科学研究真正重要的并不是工具、制度或风口,而是我们在日益浮躁的大环境下,是否还愿意为一个不确定的问题,付出确定的时间。技术会变,资源会变,评价体系也会变,但科学最终留下来的,往往不是某一次“热闹”的突破,而是一个系统是否为下一次迭代的突破,保留了可能性。
不经意间,一群学生从身边走过,熟悉的笑声,陌生的面容。他们穿过NIBS的旋转门,走出、走进。门还在原地转,离第一次被推动,已经二十二年了。
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