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创新,不走寻常路———记朱东亚教授和他发明的抗脑卒中新药





  人物档案
朱东亚,教授,博士生导师,南京医科大学药学院院长,江苏省基因药物技术中心主任,国家新药评审专家。
  致力脑损伤与再生修复的分子调控和脑血管病创新药物研究。承担过国家自然科学基金重点项目:nNOS与脑损伤后的神经发生与突触形成;国家重大科技专项“重大新药创制”:抗脑卒中多肽类似物Tat-HA-NR2B9C研制;国家973计划课题:神经干细胞分化及其神经环路的整合。
2010年12月8日,美国《NatureMedicine》杂志发表了一篇题为 《阻断缺血诱导的nNOS与PSD95相互作用治疗脑缺血损伤》的论文,文章中提出了一个治疗脑中风的新药物作用靶点,进而研究出了一种小分子药物,这种新药既能够起到有效的治疗作用,又可避免其他药物普遍存在的副作用过大的缺陷。当年影响因子达到27.136的 《Naturemedicine》杂志社特邀该领域的科学家为此发表评论,称这种小分子药物的出现 “让我们看到了脑卒中等神经系统疾病治疗的新曙光。”而这篇论文的作者,正是我校药学院院长、博士生导师朱东亚教授。
“科研有时需要奇想”:不寻常的科研思路
脑卒中俗称脑中风,这种疾病发病率高且后遗症大,包括偏瘫、认知障碍等。目前,除了一种溶栓性的组织纤溶酶结合物(tPA),还没有好的药物,而tPA又要求发病后立即给予治疗,所以即使在美国也仅有小于5%的人适用这种药物。在我国,因为发病人口普遍集中在农村,交通不便等原因更加导致tPA的适用性大打折扣,只能依靠后期康复等支持疗法。
  传统的抗脑卒中药物研究强调 “靶点明确”,即针对某一个受体和酶或离子通道进行研究。而这些靶标通常具有记忆、情感、认知等功能,药物会导致这些生理功能受损甚至遭到破坏,有时其毒副作用危害甚至大于疾病本身。
  如何才能找到一种疗效好又无副作用的抗脑卒中药物?这是朱东亚教授一直以来研究的课题。在多年研究的基础上,一个独辟蹊径的设想使他将研究的目光从抑制靶标本身移向了“下游”———细胞内蛋白间的相互作用。
  根据国际上的研究成果,脑卒中病理现象的产生可能与细胞浆内的神经元型一氧化氮合酶 (nNOS)与细胞膜上的突触后密度蛋白(PSD95)相结合有关,这两种蛋白结合形成复合物,从可溶性变成颗粒状的不可溶性,传达有毒信号,从而导致细胞死亡。朱教授由此展开思考:神经元型一氧化氮合酶(nNOS)原来处于细胞浆,突触后密度蛋白(PSD95)位于细胞膜,这两者为什么会结合?是否有可能是脑损后,细胞浆内的nNOS因刺激而发生了移动,从而到细胞膜上与PSD95相结合?如果阻断了这种结合,能否使神经细胞免受损伤?在经过一系列复杂的动物和细胞实验之后,这种设想得到了验证。
  “下一步需要设计一种小分子药物,来阻断它们的‘接头’。”朱教授介绍说,新药物的设计思路需要根据两种蛋白的本质和性质来决定。从本质上说,蛋白质是化学物质,而化学物质分子之间的结合需要靠键的作用。正如“接头”需要“地点”、“暗号”等关键因素一样,研究化学键的相互作用也需要搞清“形成什么键?”和“在什么位置上形成?”的问题,然后才能设计出合适的分子来取代原有的片段,达到破坏“接头”的效果。
  药物作用的机理听上去简单,但实施起来却并非一帆风顺。从蛋白间结合的角度进行抗脑卒中药物的研究非常困难,在世界范围也鲜有先例可循。同时,这种药物还需要具有唯一性,也就是说,它只能对nNOS与PSD95的结合起阻断作用,却不会阻断这两种蛋白各自与其他伴侣蛋白的结合,这一点非常重要,确保了唯一性才能够排除其他不明确的潜在副作用。
  在仔细研究了两种蛋白的性质和结构的基础上,朱教授设计了一百多种化合物,并最终筛选出了“ZL006”———一种一端亲水、另一端疏水的小分子化合物。通过动物及细胞实验验证,该化合物确实可以阻断两蛋白的结合,而且在若干种脑卒中模型中都显示了它的疗效,更为重要的是,实验已经证实这种药物不会影响认知、学习和记忆,也不会导致动物具有进攻性等行为异常,它不具有其他药物针对受体的副作用。
  “我们贡献了一种全新的理念。”朱东亚教授说,“不一定直接给临床提供一种药物,但或许能为国内外同行们提供借鉴,进而研发出更好的药物,造福脑卒中患者。”
  当被问到为什么在经历多次失败后会想到现在的研究方向并取得巨大的成功的时候,朱教授笑了笑说:“其实科学研究有时候是需要一些奇想的,不能一直按照常规思路走,那样不容易有创新和突破。”
“从治疗的角度来研究药物”:不寻常的治学之路
近二十年的抗脑卒中药物研究历程,朱东亚教授一路走来的,如果没有对自身事业的巨大热情支撑是无法理解的。然而让人没有想到的是,他当年高考填报志愿时,专业志向居然是理论物理。
  1977年,高考恢复。当时有句流行语叫做“学好数理化,走遍天下都不怕”,这也正是考生心理的普遍写照———只有数理化才被认为是真正的科学,所以朱教授也是立志要学理科。但是命运却开了个奇妙的玩笑,他服从分配被调配到了蚌埠医学院的临床医学专业,从未想过要学医的他当时非常沮丧,大学一年级几乎都是荒废了。
  而命运在他二年级时又发生了转折,那一年,朱教授的父亲患了肿瘤,看着做完手术躺在病床上的父亲,他的内心焦急不已。若是有能治肿瘤的特效药,若是医学技术足够发达,那将减少多少家庭的痛苦?那一刻,朱教授彷佛被猛然惊醒:学好医术,治病救人,何尝不是对社会的贡献。正是这段经历让他意识到医学的重要性,进而开始对医学产生了兴趣,从此开始“铁了心”要钻研医学。1982年,朱东亚大学毕业,顺利成为第三军医大学研究生,开始做药物研究。1990年转业到中国药科大学的朱东亚开始做心脑血管领域的药物研究。
  “因为出身临床医学专业,所以我一直是从治疗的角度来研究药物的。”朱东亚教授说,药物研究的源头性创新,制药公司解决不了,单纯从化学的角度研究也解决不了,“过去我们习惯‘从药到药’的研究,研究药学的人对医学了解不足,而研究医学的人又对药学知之甚少,这是药物研究的困难所在。既然药是用来治病的,那就得搞清楚这病到底是怎么回事”。只有以医学研究为基础,了解疾病的内在机理,并把临床应用和药学很好地结合起来,才能够真正做到。
  2001年开始的留学经历使他对国外同行们审视医学问题的高度和科研思维的方式深有感触,“我开始站在国际视角上思考问题,发现之前在国内考虑的问题往往是小问题,”朱东亚教授这样描述着自己出国后的感受,“当时国内的科研往往偏重于对一般现象的观察和罗列,产生的结论也多为概括性的,缺乏严密的逻辑证明;而国外则注重找到现象内部的逻辑关系,并非简单的现象罗列。”这种反差促使朱教授的科研思路发生了重大的转变,也让他对源头性创新的问题有了更深刻的认识。2003年回国之后,朱东亚教授一直在我校从事抗脑卒中新药的研究,谈到留学经历对科研工作的帮助,他说:“这让我们在关注表象的同时,注重探究深层次的机理,在源头阻止病变的发生,而不是片面强调利用现有靶点,这将是人类研发药物的全新理念。”
  没有创新的想法,就没有思路,但要把思路付诸实施,则需要长期的研究和知识的积累。朱东亚教授进行抗脑卒中药物的研究已近20年,从1991年开始,他就开始着手研究抗血小板聚集及抗血栓形成的药物,但最终因为成药性差而不得不放弃。90年代后期,得到国家重点项目资助,他开始进行 “抑制诱生型NO合酶对抗脑卒中影响”的研究,但深入研究后发现,虽然抑制诱生型NO合酶对早期抗脑卒中有效,但由于该酶对脑损伤的后期修复至关重要,抑制该酶则可能影响脑损伤的后期修复,所以不再进行研究。
  90年代是一个人人经商的年代,而他当时所在的新药研究中心不允许横向研究,并且由于保密原则,在新药没有开发出来之前是不能发表论文的,所以那十年朱教授几乎没有重要的科学论文发表,也没法通过横向研究获得经济效益。说起这段经历,朱教授颇为感慨:“当时觉得很失败,不知道前途在哪里。但是回顾起来才发现,那是重要的十年。正因为那十年我能在那个环境里沉下心来潜心科研,才能有今天的我。”正是这些失败、挫折和寂寞,为他现在的成功打下了坚实的基础。
  “医、药的合作,新思路的诞生和实施,更需要团队的力量。我个人的成功经历只是一种偶然。”他很谦虚地说。然而这偶然背后,我们又分明看到了一些必然。
“不要把科研做死”:不寻常的育人思路
在朱东亚教授眼中,科研不是一件痛苦的事,而是一种游戏,就好像在和科学的真相捉迷藏。“兴趣是最好的老师”,这句话不仅是朱东亚教授获得成就的最好印证,也是他引导和鼓励青年科研工作者和研究生的信条。“人人都有好奇心,就要用好奇心来做研究。”
  “我自己也不习惯刻板的工作方式,工作只是生活的一部分。”生活中的朱东亚教授是个多才多艺的人,身边的人介绍说,他很会享受生活,业余时间喜欢看“杂书”、打羽毛球,兴致上来了还爱赋诗两句。学生和他在一起也没有压力,双休日的时候,他经常跑到实验室和同学们聊天,交流生活和科研上遇到的问题。
  当然,强调工作心态的轻松并不意味着对学生科研要求的放松,仅有兴趣也是不够的,他常常对实验室的研究生说:“既然读了研,本科所学的一切都要全部归零。”他认为,本科生的教育是为了适应职业需求和社会经济状况,而研究生的培养是以科研为目的,所以研究生应该多接触国际最前沿的东西,训练独立思考的能力,站在世界的角度看待问题。“对于自己不具备的知识结构,需要不断学习才能有所突破,这是跟随性的,让自己有国际的视野;但更重要的是创造出自己的知识体系,这才是基础性和源头性的,才能让自己得到世界的承认!”
  “研究生的本质是创新的,潜心科研的同时,还要做一个涉猎广泛的‘杂家’”。他认为“杂”对科研是很有帮助的,不“杂”则思维方式就会变得呆板,新奇的想法往往不是从科学本身得到,而是来自“玩”的过程,学会当“杂家”才有利于拓宽科研的思路。“千万不要傻读书,用功是必须的,但是不要把科研做死了。”
  在同学们眼中,他是个知识渊博、平易近人的好老师,在教职工眼中,他是个带领大家艰苦奋斗、白手起家的好院长。药学院是一个很新的学院,2002年才开始成立招收第一个班,2003年,刚刚回国的朱教授来到我校接下了药学院院长的重担,摆在他面前的是一个全部处于草创阶段的新生学院,没有实验室,没有科研团队,一切只能从零开始,完全依靠自己的力量筹建实验室,逐年引进人才组建团队,并在研究生中培养助手。在他的带领下,2004年,药学院终于有了独立的实验室,2006年开始,药学院拥有了一级学科硕士授权点。随后,江苏省一级重点学科、博士后流动站、一级博士点……七年来,学院的发展的越来越好,但朱东亚教授仍然谦虚地把学院的建设成就归功于团队团结的力量,他说:“我们虽然起步晚,但事情总能一步步地去完成,而内部的和谐是学院发展的重要保证,对事业、对家庭都是一样。”
  论文的发表,对于朱东亚教授来说,既是他多年科研工作所达到的一个高度,但更是课题的总体战略部署的一个小阶段。作为学科带头人,朱教授已经为他的团队规划好了前进的方向和总体的目标。下一步,他将和同事们一起,解决好这种新药的临床问题,使之能够早日应用于临床。随后,他还将“转战”神经干细胞领域,在当前工作成果的基础上,研究神经干细胞的移植成活和神经回路重建问题,这是又一个在国际上悬而未决的科研难题。
  “科研不能做‘死’,但科研更需要热情和付出;科研需要‘奇想’,但科研更需要踏实的工作。”正是抱着这样的一种工作态度,朱东亚教授收获了今天的成就,并将继续在自己的领域里耕耘不辍。路,虽然不寻常,但路上的人却一直在披荆斩棘,踏实前行。