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健康报
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□四川大学华西医院高原医学中心研究员 邓成 一年前,我和团队在国际期刊《自然》上发表了一篇研究论文,提出了鸟类胰高血糖素受体(GCGR)“永动机”分子模型,以此解释鸟类的糖脂及能量代谢生理适应。这项研究可为糖尿病、肥胖及代谢性肝病的创新治疗策略提供理论依据和潜在靶点。 ...
□四川大学华西医院
高原医学中心研究员 邓成
一年前,我和团队在国际期刊《自然》上发表了一篇研究论文,提出了鸟类胰高血糖素受体(GCGR)“永动机”分子模型,以此解释鸟类的糖脂及能量代谢生理适应。这项研究可为糖尿病、肥胖及代谢性肝病的创新治疗策略提供理论依据和潜在靶点。
作为研究者,我不仅欣喜于论文的发表,更为这一发现的意义感到振奋:人类未来或许可以借鉴鸟类的进化智慧,依托高效的GCGR相关机制,为肥胖、糖尿病等代谢疾病提供全新治疗方案。更值得期待的是,这一机制有望实现肥胖的定点消除,比如通过腹部原位注射药物,靶向清除腹部脂肪,通过四肢原位注射药物,精准减少四肢脂肪,一想起来就令人兴奋。
从探究鸟类代谢奥秘起步
19世纪末,德国科学家发现了一种奇怪的现象:鸟类的血糖水平通常是哺乳动物的2~4倍,如果人类的血糖处于这样的水平,已是严重糖尿病的信号,但鸟类却能正常完成长途飞行,完全没有糖尿病、肥胖等困扰。百年来,这个谜题无人能解开。
2010年,在中国科学院获得理学博士学位后,我前往美国斯坦福大学医学院继续深造。当时,导师刚好在做G蛋白偶联受体(GPCR)组成型活性的相关研究,经过多次实验尝试,2011年,我们终于发现了“自激活”GPCR。为验证组成型活性GPCR与哪些生理功能相关,2014年回国后,我和我的学生继续开展相关研究。
在发现关于代谢调节的组成型活性GCGR后,我们开展了跨物种实验,通过腺相关病毒载体(AAV载体)将鸟类GCGR导入爬行动物、小鼠及斑马鱼体内。研究结果显示,这些动物的糖脂代谢水平都有明显变化,获得了和鸟类相似的高效代谢能力。这表明,鸟类的高效代谢系统并非专属,在其他生物体内也有可能“复制”。基于这些突破性发现,我们提出了“永动机”理论模型雏形。简单来说,鸟类的GCGR不用配体就能持续自激活,像一台不停转的能量调节机器,给鸟类飞行这种高耗能活动提供足够能量。
根据这些成果,我们又开始了下一步的研究。
屡败屡战的投稿之路
2014年我回国后,与我的第一名学生陈海迪一起完成了GPCR受体的体外功能验证。2015年,我与首批学生张晓敬等人,搞清楚了“组成型活性GPCR”的分子进化规律,即不同物种的GPCR-BRS3在自然选择中,活性强弱不一样,甚至活性的获得与丢失也明显不一样。我们推测,这种活性差异对应的是不同的生理功能与表型。但当时在非模式动物中的基因编辑技术还不够成熟,AAV载体也没能在非哺乳动物中应用,所以相关研究成果投稿给国际期刊《科学》被拒。
其实在这之前,我已经两次把研究成果投稿给《自然》,但都遭到了拒绝。不过,这些研究成果后来还是发表在其他专业期刊。后续其他学者的研究,也验证了我们先前得出的结论,这让我们更加坚定继续研究下去的信念。
在第二批学生刘健等的努力下,我们发现了另一个候选受体——组成型活性GCGR。进一步研究证实,其分子进化过程与鸟类高血糖现象高度契合。随后,第三批学生孙倩、张畅、王雪等通过向小鼠注射AAV-鸟类GCGR,明确了鸟类“吃不胖”与高血糖的特性均源于这种组成型活性GCGR。
2023年春节,我们把研究成果再次投稿给《自然》,虽然这次没有进入审稿环节,但编辑认为我们的研究极具价值。于是,我和张畅、向香盈、王雪等几名学生补充开展了包括其他非哺乳动物的实验,最终证实,鸟类的组成型活性GCGR,能调控所有脊椎动物的糖脂代谢。
由于实验数据实在太多,在华中科技大学同济医学院附属同济医院郭峥教授等多名学者的建议下,我们把与血糖、脂肪相关的研究成果拆分成了两篇论文,再次投稿《自然》。2024年4月,论文终于进入审稿环节;同年7月,我们收到多条修改意见,之后又补充实验并再次修改,最后其中一篇被拒,另一篇我们继续完善。直至2025年3月,第7次投稿后,这个组成型活性的“永动机”理论终于成功发表在《自然》上。
做研究不要怕坐“冷板凳”
我经常自嘲是“三无”科学家,即无顶级实验室背景、无重大课题经费支持、研究领域非学术热点。为了探索那个百年谜题,我选择主要从事分子进化领域的研究,这是典型的冷门方向,这样的科研之路注定是艰辛的。
为了推进研究,我带领学生在实验室里日夜奋战。为了这篇最终得以发表的论文,前后有三批学生为它付出了大量心血。对此,我表示深深的感谢。
科研路漫漫,长期没有拿得出手的成果,不仅学术界有不少质疑的声音,家人也很不理解。父亲很关心我的工作,我耐心地给他解释了我的研究,但他听完后却是一副难以置信的表情,觉得我已经读成了“书呆子”。然而,这些质疑和不解,并没有让我犹豫或者后退,反而让我更加坚定了自己的研究方向。我相信,冷门领域的研究,也可能会有重大突破,能给人类带来价值。
我们的研究需要进行基因编辑、AAV载体、单细胞测序等耗资巨大的实验,可由于缺乏经费支持,我时常陷入“欠经费”“借经费”的困境。好在医院提供了包容的科研环境,我们得到了长久的支持。作为高原医学中心团队的负责人,四川大学华西医院院长罗凤鸣教授多次鼓励我:“要有甘坐‘冷板凳’的精神,坐一年、两年,甚至数年,要有这样的心理准备。”
最让我动容的,是我5岁小女儿的鼓励。有一次她在画画时,突然抬头问我:“爸爸,您为什么不开心?”我当时愣了一下,不知道该怎么回答。她接着说:“不开心时就做您喜欢的事呀!”我随口敷衍道:“做了也不开心。”没想到,她随即说出了那句让我永生难忘的话:“那您就一直做您喜欢的事情。”女儿的这句话让我顿悟:是的,这就是我所喜欢的工作。我喜欢这份工作的孤独、喜欢它可能带给人类的期望。
希望这句话也能激励所有和我们一样,始终热爱自己的事业、默默坚守的赶路人。