“90后”清華女博士白蕊：潛心 研究， 攻克世界級高端科技難題

文/青山

2022年10月31日，2022達(dá)摩院青橙獎名單公布，“90后”內(nèi)蒙古女孩白蕊榜上有名，這是她斬獲2020年“世界最具潛力女科學(xué)家獎”之后獲得的又一大獎，而她是15位獲獎學(xué)者中最年輕的科學(xué)家。她累計在《科學(xué)》與《細(xì)胞》雜志上發(fā)表了9篇高水平研究論文，參與并主導(dǎo)了全球唯一覆蓋完整RNA循環(huán)的剪接體系列研究，已攻克多個世界級高端科技難題，為相關(guān)遺傳病和癌癥機(jī)理研究帶來新途徑。（圖1）

圖1 白蕊

勤奮好學(xué)，對生物特別感興趣

1992年，白蕊出生在內(nèi)蒙古一個普通家庭，少年時最愛看《少年兒童百科全書》等科普類書籍。上初中時，白蕊各科成績名列前茅。周末時光，懂得一張一弛的白蕊和其他的“90后”女孩一樣愛美食，愛追劇……興趣廣泛。

白蕊勤奮好學(xué)，初中畢業(yè)后以優(yōu)異的成績考上了重點高中，通過一段時間對各科目的深入學(xué)習(xí)，覺得對生物特別感興趣，因為她很享受在課堂上和老師一起探討難題的過程，熱心腸的白蕊對向她請教的同學(xué)也十分細(xì)致耐心。

上高二時，父母建議她讀文科，但白蕊對生物學(xué)很感興趣，很想把生物科研當(dāng)成未來的事業(yè)。在課堂上，生物老師講的內(nèi)容像施了魔法般吸引著白蕊，她常?？粗诎迳弦贿B串的生物分子結(jié)構(gòu)，專注得眼睛也不眨一下，直到完全領(lǐng)會，才回過神來。隨著時間的推移，白蕊漸漸不滿足于課堂和當(dāng)前課本上的知識，便經(jīng)常擠時間學(xué)習(xí)高一級的生物教材，拓展掌握更深奧的生物學(xué)知識。

白蕊對生物的熱愛是深入骨髓的，課余時間經(jīng)常去辦公室找生物老師探討一些生物學(xué)難題，頗有一種打破砂鍋問到底的精神。好多次，生物老師被她提出的一連串問題問得一時無法解答，并告知她第二天給出標(biāo)準(zhǔn)答案，但白蕊往往已經(jīng)搶先一步想到各種奇妙的解題妙招。這樣的濃厚興趣一直激勵著她深入探究生物學(xué)。

高考結(jié)束填報志愿時，白蕊毫不猶豫地選擇了生物專業(yè)。然而，令人意外的是就在當(dāng)天報志愿前，生物老師給白蕊打來電話，告知她高中生物主要集中于宏觀領(lǐng)域，而繼續(xù)深入下去就要研究微觀領(lǐng)域了，這不一定是她的興趣所在，且生物學(xué)研究漫長、枯燥，十分擔(dān)心她只是一時興起?？砂兹镆琅f堅持，為了確保自己就讀生物專業(yè)，在填報高考志愿的時候，白蕊把所有的專業(yè)都填成了生物學(xué)。令人欣喜的是，白蕊如愿被武漢大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院錄取。進(jìn)入武漢大學(xué)后，白蕊課堂上認(rèn)真聽講，主動幫老師做實驗，她對生物研究的熱愛，打動了老師，經(jīng)學(xué)院同意，白蕊正式加入實驗室參與到科研項目中。（圖2）

圖2 實驗中的白蕊

堅守夢想，如愿進(jìn)施一公實驗室

在4年的大學(xué)學(xué)習(xí)生涯中，白蕊的學(xué)習(xí)成績一直出類拔萃，她對自己選擇的科研之路亦是充滿信心。

而在她大三那年，著名結(jié)構(gòu)生物學(xué)家、清華大學(xué)教授施一公先生在武漢大學(xué)舉行了一次學(xué)術(shù)講座，白蕊有幸獲得聽講機(jī)會。在這次精彩的講座中，施一公深入淺出又生動有趣地講解了當(dāng)下前沿生物學(xué)的現(xiàn)狀，白蕊被施教授充滿魔力的講述吸引了，當(dāng)晚她的腦海一直回憶著講座內(nèi)容，興奮得久久無法入眠。

從那時起，白蕊才真正意識到，她先前所學(xué)習(xí)的生物只是基礎(chǔ)，生物學(xué)的核心領(lǐng)域還有待她深入研究。于是，白蕊暗下決心，本科畢業(yè)后一定要加入施一公教授在清華大學(xué)的研究生隊伍，繼續(xù)進(jìn)行生物學(xué)研究，從而更全面地拓展自身學(xué)術(shù)范圍。

轉(zhuǎn)眼間，迎來了大三下學(xué)期的最后時光，各所大學(xué)保送推免正在火熱進(jìn)行中。白蕊借著在校期間令人羨慕的成績，很快獲得了北京大學(xué)和中國科學(xué)院的青睞。當(dāng)此際，白蕊自信滿滿地思忖著，既然能獲得這些頂尖高校的錄取通知書，去清華大學(xué)繼續(xù)讀研是板上釘釘?shù)氖聝骸Ｒ虼?，白蕊滿懷希望地趕去參加清華大學(xué)暑期夏令營進(jìn)行研究生選拔。然而，令人遺憾的是，她被面試“刷”下來了。這個消息對白蕊來說猶如當(dāng)頭一棒，那時的她心里很有些不服氣。

簡短失落之后，她鼓起勇氣沖到時任清華大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院院長施一公的辦公室毛遂自薦，可當(dāng)時施教授并沒有同意。白蕊回去后，繼續(xù)發(fā)郵件給施教授。施一公回復(fù)“看推免的情況”。

夏令營遭遇淘汰，這對于一向優(yōu)秀的白蕊來說，是一個很大的打擊！那一陣子，她的情緒甚是低落。

然而，漫長的暑假才剛開始，白蕊有充分的時間調(diào)整自己，9月是清華大學(xué)推免面試的時間，她還有一次寶貴的機(jī)會，白蕊明白只要自己堅守夢想，機(jī)會或許就在不遠(yuǎn)的拐角處等著她。她默默鼓勵自己，再次揚(yáng)起斗志，每天專心致志地復(fù)習(xí)專業(yè)知識、做實驗、寫論文，將相關(guān)知識理論牢記于心。同時，反省自己被淘汰的原因。經(jīng)過2個月假期的充分準(zhǔn)備，白蕊對接下來的推免充滿信心。

機(jī)會總是留給準(zhǔn)備充分的人。最終，白蕊以武漢大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院生物學(xué)基地班專業(yè)排名第一的成績，成功拿下推免名額，并且以優(yōu)秀的表現(xiàn)通過了清華大學(xué)直博生面試。為讓自己心里更踏實，白蕊還是給施一公教授寫了長長的郵件，真誠地闡述了自己想要加入他的團(tuán)隊的信念。這一次，她收到了來自施一公教授的回復(fù)：“來實驗室做實驗吧！”此時的白蕊開心得不得了。（圖3）

圖3 清華畢業(yè)典禮上的白蕊與施一公教授

潛心研究，攻克世界難題繼續(xù)科研之路

最初進(jìn)入施一公實驗室時，白蕊甚是擔(dān)心，因為施教授告訴他們：“我們要做就做世界級難題，否則中國在基礎(chǔ)研究領(lǐng)域的話語權(quán)會越來越少，清華的學(xué)生都不做，那誰來做？”在這樣的環(huán)境里，白蕊很快結(jié)識了一群優(yōu)秀的師兄師姐，也接觸到了全世界最棘手的難題——剪接體的三維結(jié)構(gòu)與RNA（核糖核酸）剪接的分子機(jī)理。

研究表明，人類約35%的遺傳病和多種類型的癌癥均與某些基因的錯誤剪接、剪接體蛋白組分的突變以及剪接體的錯誤調(diào)控有關(guān)。可由于剪接體的高度動態(tài)性，RNA剪接的清晰結(jié)構(gòu)和復(fù)雜機(jī)理遲遲沒有被攻克。

施一公實驗室成員率先解析了8種主要剪接狀態(tài)中的一種，但8種狀態(tài)之間差距甚大，想要逐個攻克絕非易事。更緊迫的是，同時期，國際上共有4個課題組在爭分奪秒地研究這個難題，這樣的境況下容不得研究人員有絲毫的懈怠。頂著巨大的壓力，白蕊拼盡全力踐行施教授的那句：“要做就做世界級難題！”由于這方面幾乎沒有相關(guān)文獻(xiàn)和專著可以參考，她只能靠著自己的摸索，不斷向成功挺進(jìn)。（圖4）

圖4 研究剪接體的白蕊

在RNA剪接的過程中，有一種名為內(nèi)含子的“元件”是會被剪接體剪除的，而在剪除過程中，剪接體至少會變換10種形態(tài)，每種形態(tài)伴隨著不同的“動作”其中最初始的形態(tài)，是科學(xué)家們公認(rèn)的最難捕捉和分析的形態(tài)，“因為它瞬間就會解聚，進(jìn)入下一個形態(tài)”。剪接體由上百種蛋白質(zhì)聚合而成，這里的“解聚”可以想象成剪接體一邊工作，自己身上的蛋白質(zhì)一邊“往下掉”。白蕊每天清晨5點就去實驗室做實驗，每天午夜12點才回到寢室，為的就是尋找既不會影響細(xì)胞生長，又能將剪接體阻礙在某種瞬變狀態(tài)的關(guān)鍵蛋白失活體。

在這樣的研究中，白蕊提出了自己的思路，可大家認(rèn)為可行性不高。執(zhí)拗的白蕊并沒有放棄，“我覺得沒人比我更了解這個實驗，了解這個狀態(tài)剪接體的特征?！薄拔揖拖劝凑兆约旱乃悸纷觥！痹谶@樣的堅持下，白蕊終于找到了滿意的實驗方案，完成了目前世界上最復(fù)雜、最大也最難捕捉的剪接體狀態(tài)——預(yù)催化剪接體前體的捕捉和分析工作?！拔覀兪鞘澜缟系谝粋€捕捉和解析預(yù)催化剪接體前體的實驗室，當(dāng)時審稿人評價說這是最重要的剪接體結(jié)構(gòu)之一。”白蕊說。（圖5）

在施一公鼎力支持下，白蕊又繼續(xù)著手研究分子量最大的剪接體pre-B complex近原子分辨率的三維結(jié)構(gòu)。這項研究的難度較之前又上升了許多，世界上還沒有哪位專家或者研究小組能夠捕獲并解析這個狀態(tài)下的剪接體，但白蕊就是有這樣的信心，敢于直面世界難題。

用200多個日夜，在無數(shù)次失敗的實驗中，白蕊發(fā)現(xiàn)前人沿用的研究方法存在一定的缺陷，于是她根據(jù)實際情況做出了改進(jìn)，在提純手法方面她結(jié)合剪接體復(fù)合物的特征，運用了更為準(zhǔn)確的研究試劑。經(jīng)過調(diào)整和優(yōu)化各類實驗條件，耗費的酵母多達(dá)五六百升，制作的培養(yǎng)基更是以噸為量級。在這樣的潛心研究下，白蕊終于成功地解析了這個世界最大、最復(fù)雜、最難獲得樣品的pre-B complex近原子分辨率的三維結(jié)構(gòu)。這項重大成果最終發(fā)表在了美國權(quán)威期刊《科學(xué)》上，這一成就也讓1992年出生的白蕊再次名聲大噪，相關(guān)領(lǐng)域的科學(xué)家都十分訝異并敬佩白蕊所做出的驚人成績，很多專家學(xué)者紛紛發(fā)來賀信。（圖6）

圖6 展示培養(yǎng)基的白蕊

在解決世界級難題的同時，白蕊用4年就完成了碩博連讀。2019年博士畢業(yè)后，她繼續(xù)進(jìn)行科學(xué)研究，并隨施教授一同前往西湖大學(xué)開展博士后工作。因成果顯赫，2020年2月11日，歐萊雅-聯(lián)合國教科文組織公布，27歲的西湖大學(xué)博士后白蕊獲得“世界最具潛力女科學(xué)家獎”，這一獎項在全球范圍內(nèi)每年僅頒給15人。2022年10月31日，白蕊榮獲2022達(dá)摩院青橙獎。（圖7）

圖7 清華博士白蕊

白蕊不斷破解新難題，堅持奮進(jìn)在科研路上。她說：“我要繼續(xù)做好基礎(chǔ)研究，讓中國在生命科學(xué)領(lǐng)域取得更多話語權(quán)，也希望自己有一天能研發(fā)出治療癌癥和罕見病的藥物，不管是10年、20年，還是一輩子?！?/p>

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