自主創(chuàng)新 跨越發(fā)展——記江南大學糖化學與生物技術教育部重點實驗室

本刊記者 肖 宇

江南大學“糖化學與生物技術教育部重點實驗室”2011年通過教育部論證建設，是國內第一個系統(tǒng)從事糖質科學研究的科技創(chuàng)新與人才培養(yǎng)基地。

實驗室主要圍繞自然界中糖類的存在形式、糖類的結構與功能、糖類物質的有機合成與生物轉化、以及糖結構修飾與功能強化等基礎科學問題開展研究，為在醫(yī)藥和食品等行業(yè)有重要應用的功能糖和糖復合物的研究開發(fā)提供理論和技術基礎，建成系統(tǒng)的糖化學、糖生物學、糖生物制造、糖功能強化創(chuàng)新研究開發(fā)平臺，為糖質科學和糖工程產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供強有力的支撐。

現(xiàn)任實驗室副主任的高曉冬教授及其創(chuàng)新團隊在科研上引導前沿，在產(chǎn)業(yè)化上立足國需，在糖科學領域取得了一系列具有國際領先水平的重要成就；他們還重視交流合作與人才培養(yǎng)，努力打造糖科學的創(chuàng)新平臺，為我國科技創(chuàng)新體制建設做出了重要貢獻。

立足國需 服務產(chǎn)業(yè)

制糖工程學科是從解決人類生活、生存必需品的生產(chǎn)問題而發(fā)展起來的一門科學技術，在輕工技術與工程一級學科乃至整個現(xiàn)代科學技術領域中都占據(jù)著重要的地位。制糖工程學科已在原有專業(yè)理論的基礎上，有機地結合了生物有機化學、分子生物學、細胞生物學、化學生物學等理論知識，以及生物工程和現(xiàn)代化工等技術，不斷拓寬新的研究領域，為功能糖及糖復合物等在醫(yī)藥和食品等行業(yè)的開發(fā)及利用提供理論基礎和技術支持。

制糖工程是江南大學“輕工技術與工程”學科的重要組成部分，依托國家重點一級學科“輕工技術與工程”和“食品科學與工程”等優(yōu)勢學科，整合學校優(yōu)勢資源，經(jīng)過初步建設，目前已形成四個穩(wěn)定的研究方向：

（一）糖生物學。研究糖蛋白生物合成途徑及其調控機制和糖脂的生理功能及醫(yī)學應用。

（二）糖化學。研究寡、多糖及其衍生物的有機合成，開發(fā)糖類物質在藥物、疫苗、生物醫(yī)學診斷等領域的應用。

（三）糖工程。研究糖芯片的開發(fā)及其應用、醫(yī)藥糖蛋白重組表達系統(tǒng)的構建和酵母孢子壁殼聚糖的工業(yè)利用。

（四）糖生物制造。研究微生物多糖的發(fā)酵生產(chǎn)和機能低聚糖的生物生產(chǎn)。

緊緊圍繞這四個方向，糖化學與生物技術教育部重點實驗室從建立開始，就從基礎研究服務于產(chǎn)業(yè)應用的總體定位出發(fā)，立足國家需要，為我國經(jīng)濟發(fā)展做出了重大貢獻。

近年來，實驗室在蛋白質糖基化、核苷酸糖轉運體及其相關酶基因挖掘、糖脂在癌癥發(fā)展過程中的調節(jié)作用，寡糖的全自動合成，糖類藥物及疫苗的研究開發(fā)、醫(yī)藥糖蛋白高表達體系開發(fā)和微生物制糖及應用等領域處于世界領先水平，相關研究成果已多次在PNAS,J Biol Chem,Mol Biol Cell,FASEB Journal,J Cell Sci,Chemical Communications, Chemistry-A European Journal, Glycobiology等世界一流期刊上以第一作者或通訊作者發(fā)表。

實驗室實行“開放、流動、聯(lián)合、競爭”的運行機制，在教育部與江南大學的支持下，實驗室專門劃出5000平方米作為科研用房，投入儀器設備經(jīng)費1500萬元，包括熒光雙向電泳系統(tǒng)、快速蛋白質序列分析儀、核酸序列分析儀、快速純化工業(yè)開拓系統(tǒng)、高效液相色譜儀、智能型PCR儀、凝膠圖象分析儀、MALDI串聯(lián)飛行時間質譜儀、高分辨率核磁共振儀等，組建了多個具有海外學術背景的海歸團隊，融合相關交叉學科，提升了團隊國際化視野，達到學科發(fā)展的目的。

國際交流 人才為本

《國家中長期科學和技術發(fā)展規(guī)劃綱要》指出：“增強國家自主創(chuàng)新能力，必須充分利用對外開放的有利條件，擴大多種形式的國際和地區(qū)科技合作與交流?！薄肮膭羁蒲性核?、高等院校與海外研究開發(fā)機構建立聯(lián)合實驗室或研究開發(fā)中心。支持在雙邊、多邊科技合作協(xié)議框架下，實施國際合作項目?！?/p>

糖化學與生物技術教育部重點實驗室在發(fā)展過程中，一直都非常重視國際合作與交流，目前已和國外多家高校和科研院所有著密切的交流與合作，多名國外專家被聘請為實驗室客座教授。例如，實驗室已與日本國立產(chǎn)業(yè)綜合技術研究所（AIST）醫(yī)藥糖科學研究中心強強聯(lián)合，在“改良具備人體細胞蛋白質糖修飾能力酵母，建立有中國知產(chǎn)權的酵母醫(yī)藥糖蛋白生產(chǎn)體系”的研究項目開展合作，為構建一支國內一流、國際上有較大影響的科研團隊而努力。此外，實驗室還計劃與世界著名的德國馬克思—普朗克研究所建立交流與合作，吸收并運用先進的糖類自動合成技術，實現(xiàn)以糖生物技術為特色，生物工程上、中、下游的緊密結合，在資源、能源、環(huán)境、醫(yī)藥等國民經(jīng)濟諸多方面推進發(fā)展。

實驗室在建設初期，大力引進高端人才團隊，積極從日本、德國和美國引進四名具有多學科交叉背景的糖質科學與技術高端人才匯聚于此，集合各自專業(yè)優(yōu)勢，共同托舉糖化學的研究高峰。他們長期在國外知名科研院所從事糖化學與糖生物學、細胞生物學、生物工程領域的研究工作，平均10年以上的海外研修經(jīng)歷，平均年齡小于40歲，具有創(chuàng)新性學術思想。他們的加入為吸收糖科學研究先進技術和信息，建立我國糖科研教育和技術開發(fā)平臺，趕超世界先進水平提供了強有力的支撐，為實驗室的可持續(xù)發(fā)展注入了活力。

同時學校以引進高層次人才為核心，組建學術團隊，打造一支由國家級人才領銜、1至2名中青年學術帶頭人、2至3名中青年骨干教師和若干名青年教師組成的高水平學術梯隊，形成優(yōu)秀人才團隊效應和資源凝聚優(yōu)勢，加快與國際接軌，并發(fā)展具有本土優(yōu)勢與特色的糖生物學，糖化學與糖工程新學科、新產(chǎn)業(yè)，推動學校相關學科群發(fā)展，構建糖工程前沿理論研究與技術開發(fā)創(chuàng)新平臺，從而實現(xiàn)研究成果在工業(yè)應用方面的突破。

今后幾年，實驗室將努力打造成為在糖物質科學基礎和應用的科技創(chuàng)新體系中的重要組成部分，開展國際科技合作的平臺，聚集和培養(yǎng)高層次國際科技人才和開展國際學術交流的窗口。實驗室將進一步加強開放課題和開放平臺力度，共享研究成果，團隊建設與人才引進有效整合。其運行與發(fā)展將為支撐全國生物技術、食品、農(nóng)產(chǎn)品加工、預防醫(yī)學等學科的發(fā)展作出重要貢獻。

高曉冬，1965年生，教授，博導。1984年獲選國費本科留學生，受教育部派遣赴日留學。1994年獲日本東京大學農(nóng)學研究科博士后，曾經(jīng)擔任過美國紐約州立大學助理教授和日本國立產(chǎn)業(yè)綜合研究所（AIST）糖鎖研究中心主任研究員，回國前是日本北海道大學博導副教授，2011年10月到江南大學工作?，F(xiàn)任生物工程學院 糖化學與生物技術教育部重點實驗室副主任，糖化學研究中心主任。

科學研究的中心領域是糖生物學，主要涉及生物化學，分子生物學，細胞生物學和微生物學等基礎學科，主要以酵母細胞為模型，研究和探討真核細胞蛋白質的N糖基化修飾。在相關糖基轉移酶的克隆，生物學功能和結構解析等基礎研究上一直有著系統(tǒng)性的學術貢獻。目前針對多萜醇寡糖生物合成途徑的分子調控機制以及N-糖基化工程技術在醫(yī)藥糖蛋白表達生產(chǎn)上的應用等課題展開研究。

尹健，1979年生，中共黨員，2001年7月獲南京師范大學學士學位，2005年7月獲中國藥科大學碩士學位，2009年2月獲德國波茨坦大學自然科學博士學位，隨后在德國馬克思—普朗克膠體與界面研究所從事博士后研究工作，2012年回國入選中組部青年千人計劃，現(xiàn)就職于江南大學糖化學與生物技術教育部重點實驗室，被聘為教授、博士生導師。

在德國期間一直從事糖類物質的研究，博士期間發(fā)展了自由基方法制備糖類化合物的策略，博士后期間作為主要成員參與了歐盟重大項目，發(fā)展了糖類物質的全自動合成技術。研究興趣包括: 糖類化合物的制備，糖類藥物和疫苗的開發(fā)。

關鋒，1978年生，教授，博士。2007年獲中國農(nóng)業(yè)大學微生物學專業(yè)博士，師從中國科學院院士李季倫教授。2007年至2011年在美國華盛頓大學微生物及病理系做博士后研究，師從國際著名糖生物學家，美國科學院院士箱守仙一郎教授。2011年9月任職于江南大學生物工程學院糖化學及生物技術教育部重點實驗室。

現(xiàn)為中國微生物學會，中國生物工程學會會員，美國糖生物學會會員。糖生物工程專業(yè)委員會理事，農(nóng)業(yè)生物技術學會微生物技術分會理事。國家自然科學基金評議專家成員。

目前主要以哺乳動物細胞為模型，研究糖脂、糖蛋白、糖基轉移酶以及糖苷酶的分子調控機制，糖脂對細胞增殖、黏附和遷移的影響，糖脂抑制生長因子受體激活及信號通路的機制，糖基化修飾對蛋白功能的影響，糖脂和糖蛋白在疾病和癌癥中的表達異常及生物學功能等。

中西秀樹，1973年生，教授、博導。2001年獲日本東京農(nóng)工大學博士學位后，赴美留學深造，在紐約州立大學擔任研究員。2006年返回日本，先后擔任國立產(chǎn)業(yè)綜合研究所（AIST）糖鎖研究中心助理研究員和福島縣立醫(yī)科大學助理教授。2011年7月全職到江南大學工作，現(xiàn)任江南大學糖化學與生物技術教育部重點實驗室教授。

研究領域主要涉及分子生物學、酵母遺傳學和細胞生物學。在真核細胞分泌途徑的基本機制及釀酒酵母孢子形成機理研究方面，取得極大進展。目前主要以真核酵母孢子膜融合機理為模型，研究人體神經(jīng)突觸囊泡融合及神經(jīng)遞質的分泌調節(jié)機制與神經(jīng)肉毒毒素的裂解機理，并對人類遺傳性疾病有關的未知功能基因進行鑒定，研究開發(fā)新型藥物及能夠應用于醫(yī)藥和工業(yè)領域的新技術。同時，針對酵母孢子壁組成成分中殼聚糖的吸附特性，利用細胞生物學和分子遺傳學的方法，研發(fā)污水治理等方面的新型應用技術。