湖南大學彭友松: 病毒“解碼人”
時間:2020-06-03 作者:高考在線 點擊:次
在大多數人眼中,病毒是談之色變的惡魔。
在彭友松的眼中,病毒是一組“密碼”,破解它需要生物學、計算機科學、數學、物理和化學等學科“多管齊下”。
他要追根溯源,從病毒的基因序列出發,研究起源和演化;他要知己知彼,用人工智能的方法摸索出病毒的抗原性和致病性;“與病毒共舞”,正是這位青年生物學者的理想與擔當。
彭友松在做學術報告
沒有“瓶瓶罐罐”的生物學研究
來到彭友松實驗室,沒有看到任何實驗設備,沒有瓶瓶罐罐和實驗試劑,只有十幾臺電腦,像一個網吧一樣。記者不禁有點疑惑,這怎么做生物學研究呢?彭友松笑了笑,指了指實驗室的電腦和服務器說:“這就是我們的實驗設備,我從事的是生物信息學研究。”
彭友松在實驗室指導學生
生物信息學是一門交叉學科,綜合使用生物學、計算機科學、數學、物理和化學等多個學科的知識和方法來解決生物學問題。隨著大數據和人工智能時代的到來,彭友松認為,現在是做生物信息學研究的“黃金時代”,海量的生物醫學大數據正等待著科學家去解讀。
而他選擇生物信息學作為研究方向,并非一蹴而就。他最初崇拜的是物理學,說起物理,他至今激動,“那是一段讓人心潮澎湃的歷史,愛因斯坦、普朗克、薛定諤等等這些物理學家就像大英雄一樣以一己之力扛著物理學前進。”
然而,高考錄取他的是生物技術專業。他一度有點消沉,把自己沉浸在圖書館中,直到看到奧地利生物學家貝塔朗菲的一般系統論和理論生物學論著,他的學習熱情再次被點燃,一路奮進,考研進入中國科學院生物物理研究所,開始了生物信息學的學習。回想專業選擇的過程,彭友松坦言很幸運,這是合適他的研究方向,“如果把科研比作挖礦,那么理論物理研究挖的是貧礦,生命科學研究挖的是富礦,更容易獲得新的發現。”
與病毒“斗智斗勇”
“我做的第一個課題就是流感病毒的進化”,彭友松提到他與病毒的初次接觸,從那之后他就開始與病毒“斗智斗勇”,并持續至今,他先后研究了各種流感病毒、冠狀病毒、非洲豬瘟病毒和埃博拉病毒等等。
“別害怕,我的研究很安全”,彭友松笑著說,與傳統的病毒生物學研究不同,他的研究以病毒的基因組序列為起點,通過大數據分析來研究病毒的抗原性和致病性等問題。
“別看病毒基因組小,它們可厲害可聰明了。”彭友松說。以流感病毒為例,它的基因組分為8個片段,由13000個字母組成,比人的基因組小十萬倍以上,但它可把人類折騰慘了。它們的變異很快,容易逃避人體免疫系統,因此每年都會持續地感染人,甚至導致恐怖的流感全球大流行。
因此,彭友松正在研究病毒的變異規律,開發計算模型模擬病毒的進化和監測病毒的變異,為病毒的預測預警提供科學依據。目前,他已經開發了十余個基于基因序列對病毒進行預測預警的數據庫、計算模型和在線軟件,比如流感病毒抗原變異預測和監測模型與軟件體系PREDAC,可以從流感病毒表面蛋白的序列出發,預測并監測病毒發生的抗原變化。該軟件已經應用于我國的國家流感中心,幫助流感病毒的監測與疫苗株推薦。
PREDAC的首頁截圖
把論文寫在抗擊疫情的第一線
2019年底,我國暴發了新冠肺炎疫情。作為長期研究病毒的科研人員,彭友松敏銳地覺察到該病毒的不同尋常之處,馬上開始了對于相關冠狀病毒的調研,在實驗室內部成立了新冠病毒攻關小組。待國家公布了新冠病毒基因組序列之后,彭友松開始對新冠病毒進行基因組注釋和分子進化分析。
他與蘇州系統醫學研究所和中國疾病預防控制中心等多個單位的研究人員,一起成立了新冠病毒攻關小組,經過二十多天的緊急攻關研究,攻關小組先后預測得到了新冠病毒所編碼的蛋白以及大部分蛋白的三維結構、新冠病毒與其他冠狀病毒的進化關系及其核苷酸和氨基酸差異等多個結果,部分結果于2020年2月7日在線發表于病毒學頂級期刊Cell Host & Microbe,彭友松作為共同第一作者。該研究受到科研同行與社會公眾的廣泛關注與報道,有助于揭示新冠病毒與SARS病毒在傳染性和致病力上的潛在差異,為新冠病毒的后續研究提供基礎。
“實事求是,敢為人先”,這是湖大的校訓,也是彭友松的科研準則。他說,科研的本質是創新,要敢為人先,勇于嘗試。人類與病毒的斗爭永無止境,人類對病毒的研究也會永不停歇。
來源:生物院
記者:余楚倩
實習編輯:譚超穎
責任編輯:蔣鼎邦