20世紀80年代,北京的古玩老街琉璃廠風頭正盛。就算坊間名氣更大的潘家園,論起文化底蘊和物件檔次,也得甘拜下風。
青磚灰瓦、綠樹紅墻,商彝周鼎、秦簡漢玉……一個穿著小學校服的男孩,一路穿過珠光寶氣,來到一家看似毫不起眼的小鋪前。老板把整整一桶古錢幣傾倒出來,叮叮當當,滿眼都是大同小異的“孔方兄”。價格倒也一視同仁:一毛錢3個。
大概老板也沒想到,眼前這10歲上下的孩子卻是個行家。他在家里沒少研讀古幣鑒賞一類的書籍,知道錢幣紋樣的細微差異就是一文不值與價值連城的區(qū)別。但他對財富還沒開竅,一心只想找到書上評分為“五星級”的古幣。
男孩耐心地一枚枚翻揀著,驀然眼前一亮:一枚微微沁出些銅綠的小錢幣上,刻著篆真成對的4個字“靖康通寶”。年號靖康的宋欽宗在位僅僅14個月,因此這一時期的鑄幣存世極少,殊為珍貴。
時至今日,這枚“靖康通寶”還躺在雷曉光的收藏冊里。他珍藏的不是古幣不斷飆升的市值,而是多年前它帶給自己的那份如獲至寶的狂喜。
這種欣喜在他后來的人生中一再出現(xiàn):在古代典籍中挖掘有價值的信息,在化學分子式間探索有潛力的物質,在生命活動里尋找可以利用的藥物靶點……
不完全統(tǒng)計一下他“淘”到的寶貝:全球首個被發(fā)現(xiàn)的分子間Diels-Alder 反應(DA反應)酶,多個針對腫瘤、自身免疫性疾病和代謝性疾病的全新藥物靶標,至少四類“first-in-class”的候選藥物……
在這些寶貝的積淀下,他近期捧得了新榮譽——“科學探索獎”。
“我的愛好仿佛從來沒有變過。”這位北京大學教授微笑著說,“要么尋找歷史中的寶藏,要么尋找未來的寶藏。”
如今,他正在不斷逼近自己的終極夢想——創(chuàng)制新藥。國外把這類人叫作“drug hunter”,雷曉光很喜歡這個詞的中文翻譯——“獵藥人”。
初獵
雷曉光生長在皇城根下,父母都曾是軍人,父親轉業(yè)后曾在北京大學法學系讀過成人班,算是“半個北大人”。
那時候還不流行“西城爸爸”“海淀媽媽”,雷曉光這個北京孩子的童年相當滋潤,豐富多彩。雖然家里不那么富裕,但他的愛好總能得到尊重和支持。
上中學時,他突然迷上了中國傳統(tǒng)醫(yī)藥典籍。恰好爺爺奶奶喜歡去郊外挖野菜,他就跟著一起去,比照著《本草綱目》上精美的插畫尋尋覓覓。從最常見的蒲公英、馬齒莧,到相對珍稀一些的甘草、黃芪,他都采到過。
照這個勢頭,他日后十有八九會選擇讀生物學。但隨著課堂上學到的知識越來越多,他轉念了:“我意識到,藥用植物里最關鍵的東西,是那些獨特的天然產物化學分子。要想做藥,就要學化學!”
幸運的是,他在中學遇到一位很好的化學老師,一直鼓勵他、栽培他。畢業(yè)那年,雷曉光花了不少心思,親手為老師篆刻了一枚小印“師恩如海深”。
1997年,他考入全國資歷最老、最著名的化學學院——北大化學學院。少年時代曾無數(shù)次騎著單車造訪過的美麗燕園,此刻才真正向他敞開了懷抱。
博雅塔如指天之筆,未名湖似含波之硯,圖書館廣納天下文墨……但這“一塔湖圖”的佳景也無法讓雷曉光安駐——自小無憂無慮的他,生平第一次有了莫大的“危機感”。
北大最不缺的就是才子。班級里目之所及,多的是國際、國內奧林匹克競賽的金牌選手,多的是各省份的高考狀元,這讓雷曉光暗自慚愧,覺得自己充其量只是個“三等公民”。
大學四年,他幾乎沒有享受過豐富多彩的校園生活,甚至連社團都沒參加一個。“我親眼見到有些同學幾乎從不上課,隨便一考就拿90多分。人與人的差距如此懸殊,哪里還敢稍有懈怠?”
縱然一心專注學業(yè),他的成績也才將將排在中上。然而時隔多年,許多同學早已遠離了化學這條航道,雷曉光卻留了下來,堅守著最初的熱愛,行穩(wěn)致遠。
2001年,雷曉光從北大畢業(yè),到美國波士頓大學攻讀博士學位。第二年,有個日本科學家團隊從蘑菇中分離出首個天然存在的泛素激活酶抑制劑——泛苯菊酯。這是一種對癌癥和神經退行性疾病都有重要意義的天然藥物分子,也可以作為有效的工具分子,幫助生物學家研究泛素化系統(tǒng)。它的結構極其復雜,不少國際團隊幾乎是立刻投入了這個分子的合成競賽中。
雷曉光初出茅廬,只能加倍勤奮。那段時間他基本上每周工作超過90個小時,不到半年,他做出來了。成果率先發(fā)表在化學領域頂級刊物——《德國應用化學》,這也是他第一篇以第一作者身份發(fā)表的科研論文。
十多年前淘到那枚古幣的興奮和雀躍“卷土重來”——這是他最愛的一種感覺。
轉折
從讀博至今,雷曉光的科研方向幾乎每十年都會有一次明顯的轉變或拓展,從純粹的化學向著生物醫(yī)學與創(chuàng)新藥物領域不斷進發(fā)。
最重要的那個轉折點,出現(xiàn)在2008年。
彼時他剛從美國哥倫比亞大學博士后出站,不到30歲,已經手握多家美國醫(yī)藥公司巨頭的錄用通知書(offer)。創(chuàng)制新藥,這個年少時就已篤定的夢想,正透過一扇扇虛掩的門向他招手。但不知為何,他總有些揮之不去的迷惘和躊躇。
也是在這個時候,他遇到了生命中最重要的引路人之一、北京生命科學研究所(以下簡稱北生所)所長王曉東院士。
“前一天晚上面試完,第二天就接到了曉東教授的電話,我當天下午又去找他談了一次,就這樣拿到了offer。”時至今日,雷曉光依然為這份速度和執(zhí)行力而驚嘆。
在當時的國內學術界,北生所是一片備受矚目的“試驗田”,薈萃了一批非常優(yōu)秀的生物學家。但王曉東意識到,要想真正打開生物醫(yī)學和新藥研發(fā)的局面,僅僅有生物學人才是不夠的,化學人才也至關重要。這與雷曉光多年來的學術志趣不謀而合。
雷曉光不再猶豫,他婉拒掉其他offer,回到北京,成為北生所建所以來第一個具有化學背景的研究員。
對雷曉光而言,北京固然是故土,而一個生命科學領域的研究機構卻宛如學術上的“異鄉(xiāng)”。他就像被風吹來的一枚翅果,一面如饑似渴地吸收著新鮮而陌生的“養(yǎng)分”,一面迫切地想要開辟屬于自己的“生態(tài)位”。
我能做些什么?他需要盡快想明白這個問題。
傳統(tǒng)的生物學研究方法,關鍵詞在于“重塑”:通過重塑生命過程揭示內在機理。而化學的魅力則在于“創(chuàng)造”,創(chuàng)造出自然界原本沒有的東西。有時候,“創(chuàng)造”能為“重塑”帶來很多驚喜。
“如果把一個細胞比作一潭湖水,細胞內眾多負責調控生命活動的分子就像形形色色的魚蝦。”他盡可能地打著比方,“當湖面非常平靜的時候,人們很難看清水面下有什么生物、正在發(fā)生什么事情。但當你向湖水中扔進一枚‘炸彈’,湖水受到了擾動,下面藏著的魚啊蝦啊就跳了出來,這個時候就能發(fā)現(xiàn)一些靜止狀態(tài)下看不見的東西。”
作為一位合成化學家和化學生物學家,他可以成為那個湖邊造“炸彈”的人。
在北生所,雷曉光與生物學家們展開緊密合作,復盤那些與疾病關系最為密切的生命現(xiàn)象,例如細胞的程序性死亡。當合作找到了一些重要 的治療靶點時,他就設計并合成一些化學分子,或者叫化學探針,以調節(jié)這些生物靶點。從“重塑”到“創(chuàng)造”,他們銜接得天衣無縫。
這段經歷,為雷曉光后來的科研工作奠定了基調。以至于2014年他回到北大化學學院,重新搭建自己的課題組時,整個團隊只有一半人是純化學背景,另一半人則來自生命科學以及醫(yī)學、藥學領域。
站在科研生涯第三個十年的起點上,這一次雷曉光選擇的方向是合成生物學。從“有機合成化學”到“合成生物學”,不僅是從“純化學”到“更生物”的轉變,也是“重塑”與“創(chuàng)造”越來越深刻的融合。
那個原先在水邊造“炸彈”的“異鄉(xiāng)人”,開始試圖打造新的生命物質,為這方湖泊帶來前所未有的生機。
驀然回首,“異鄉(xiāng)”早已是“故鄉(xiāng)”。
回文
兜兜轉轉一大圈,雷曉光不僅回到了母校北大,也“回”到了在《本草綱目》中初識夢想的那個自己。
絕大多數(shù)人類文明,都曾在草木間苦苦尋覓治療疾病的秘鑰:青蒿素、紫杉醇、麻黃堿……這些大自然的瑰寶有個共同特點,就是天然產量有限,并且高度依賴土地、氣候和自然時序。
而化學家要做的,是繞過植物緩慢而漫長的生命周期,直接用化學合成或生物合成的方法,得到人類需要的物質。
2020年他發(fā)表在《自然—化學》上的成果,源自一種歷史悠久的中藥——桑白皮。古書中對桑白皮效用的描述是“瀉肺、降氣、散血”,而今天的科學家則發(fā)現(xiàn)了它更大的價值。在中國和泰國,桑白皮的主要有效成分已被批準用于艾滋病的臨床治療。
這種寶貴的天然藥物分子,是由不同分子間的DA反應形成的。近百年間,DA反應一直是有機合成化學中最常用到的經典反應之一。但人類迄今發(fā)現(xiàn)的DA反應酶,絕大多數(shù)只能催化單個分子內的化學反應,而無法催化不同分子之間的反應。
自然界究竟是否存在真正意義上的分子間DA反應酶?在很長一段時間里,沒人能說得清楚。
“要想知道這個問題的答案,得問桑樹。”雷曉光想,在?浦参矬w內,一定存在某種獨特的酶,能夠催化分子間DA反應產物的合成。要找到這個東西可不容易,因為植物的基因組非常龐大,如同天書般錯綜復雜,常規(guī)的“基因簇挖掘”方法很難勝任。
雷曉光團隊與合作者一起上下求索,終于開發(fā)出一種分子探針,像釣魚一樣,從桑樹的愈傷組織里“釣”出了這個神秘的蛋白質——世界上第一個被確認的分子間DA反應酶。
他們的發(fā)現(xiàn)不僅讓桑白皮中天然藥物分子的人工合成更為高效,更發(fā)展出一種全新的靶標垂釣策略,為合成更多的植物天然產物打開了局面。
這項研究的最大魅力,在于有機合成化學與合成生物學的完美“合流”,兩個原本相距甚遠的學科,在精心搭建的交叉學科背景團隊里,屢屢碰撞出驚艷的火花。這也是雷曉光實驗室最大的特色,放眼世界都顯得別具一格。
前不久,雷曉光被授予了一個特別的獎項:MDPI屠呦呦獎。這個獎項設立于屠呦呦榮獲諾貝爾獎的第二年,旨在表彰“全球范圍在天然產物與創(chuàng)新藥物研究領域作出卓越貢獻的研究人員”。
捧回獎杯那一刻,雷曉光百感交集,仿佛在迎接某些美好的東西“回家”。屠呦呦是北大校友,從《本草綱目》《肘后備急方》等古籍中獲得靈感,成功提取出瘧疾的克星——青蒿素。而以她命名的大獎,在第四次頒獎時,終于來到了中國科學家手中——一個在同樣文化滋養(yǎng)下愛讀同樣書籍的青年人。
整個歷程,精巧得猶如回文。
探夢
把時鐘撥回到雷曉光參加2022年“科學探索獎”答辯的那30分鐘,這是他繼2021年后第二次參評。
“我當然希望第一次就能入選,但有了這場‘補考’,我才有機會把自己的故事講完。”雷曉光笑道。兩場答辯就像上下集一樣,把他當前的兩大研究重點:酶催化、天然藥物生物合成和針對人類重大疾病的創(chuàng)新藥物開發(fā)完整呈現(xiàn)出來。
當他講到最新一項研究時,隔著屏幕便感到現(xiàn)場氣氛發(fā)生了微妙變化,評委們的目光都聚焦過來,神情愈來愈專注。
這是他與中國醫(yī)學科學院、中科院物理研究所合作的課題。早在10年前,北大醫(yī)院皮膚科教授楊勇就發(fā)現(xiàn),在一類罕見的皮膚遺傳病——Olmsted綜合征患者身上,存在一種特殊的突變離子通道蛋白TRPV3,與嚴重的皮膚瘙癢和脫發(fā)癥狀密切相關。但很多年間,人們都沒能找到這個突變蛋白的抑制劑——如同已經發(fā)現(xiàn)了密室的暗門,手中卻沒有相應的鑰匙。
雷曉光等人通過高通量篩選,從11萬個化合物的分子庫中,找到了一個名叫Trpvicin的化合物。這種物質不僅可以抑制TRPV3,而且對這個蛋白的其他“近親”都不理不睬,是高效且專一的潛在藥物分子。
他們把這種藥物用在患病的小鼠模型上,發(fā)現(xiàn)由特應性皮炎引發(fā)的瘙癢和脫毛癥狀都得到了顯著緩解。10月27日,這項工作發(fā)表于《自然—化學生物學》。
“癢是一種比疼痛還要難以忍受的感覺,但人類對它一直知之甚少。”雷曉光說,“以往人們用于止癢的藥物,大多是抗組胺類藥物,但組胺不是所有瘙癢的根源。我們這項研究,就是為治療很多由皮膚炎癥引發(fā)的系統(tǒng)性瘙癢癥的藥物研發(fā),開辟出一條沒有人走過的道路。”
藥,藥,藥。這是雷曉光出走半生,從未忘卻的最初夢想。
迄今,他的團隊已經發(fā)現(xiàn)多個針對重大疾病的藥物靶標,并且開發(fā)出若干候選藥物分子,其中一類藥物已經在中國和美國進入一期人體臨床試驗,另外還有三類“first-in-class”候選藥物即將進行臨床申報。
所謂“first-in-class”,就是指一種藥物改變了游戲規(guī)則,另辟蹊徑,讓一些疾病從“無藥可救”變得“有藥可醫(yī)”。
雷曉光今年43歲了,他現(xiàn)在的主要精力都放在科研和家庭上,兒時那些千奇百怪、繽紛多彩的愛好,很多已經塵封在記憶的冊頁里。
但你看他談論科學時的神采,依稀還是曾經那個少年:從古幣流溢四散的金屬微光中,在藏匿著珍貴草藥的山野林莽間,從成千上萬化學分子的浩瀚海洋里,在生命連篇累牘的基因天書中……尋寶、探寶、獵寶,從未停止,就像一個馳騁在交叉地帶的寶藏獵人!