文/胡月

大千世界,奇幻无穷。

在自然界当中,充满着各种力的作用,在生命科学领域,力学的作用也无处不在。

随着世界科技的飞速发展,对学科交叉的需求日益增强,力学与生命科学的结合将对认识生命现象规律,发现新技术和新方法,提高人类健康水平等方面起到积极的促进作用。

中国常州大学生物医学工程与健康科学研究院教授欧阳明星,。

梅花香自苦寒来

20世纪20年代,细胞生物学家威尔逊曾经说过:“每一个生物科学问题的答案都必须在细胞中寻找。”

在高考报志愿时,欧阳明星将四川大学作为自己的选择,并考入四川大学生物系生态专业进行学习。

在欧阳明星入学前,四川大学生物系就已经在全国积累了一定名气,并在2000年以前就设立了相关专业博士点,是我国历史悠久且专业积淀深厚的大学专业之一。

21世纪初期,我国生态学的学科发展还十分稚嫩,而一直以来欧阳明星都倾向于从事一些与生命科学息息相关的基础研究。在这一现状下,他选择考入中国科学院生物物理研究所生物物理学专业继续深造。

2000年6月26日,人类基因图谱绘制完成,标志着生命科学研究进入了后基因组时代。而欧阳明星在攻读研究生期间,恰巧赶上了这一时代潮流。

中国科学院生物物理研究所在生物物理学领域有着浓厚的学科积淀,研究所的建立人贝时璋先生,是中国生物物理学的奠基人,中国细胞学、胚胎学的创始人之一。硕士阶段,欧阳明星师从国内知名计算结构生物学家曾宗浩研究员开展研究工作,1997年他曾以第一作者在《科学》期刊发表研究成果。欧阳明星的博士生导师沈恂研究员是新中国第一批赴英留学的学生,在细胞生物学领域有很深的造诣。

为了接触到更多的国际前沿研究,博士毕业后,欧阳明星并没有就此停下攀登科学高峰的脚步。自2006年起,他先后在美国伊利诺伊大学香槟分校和加州理工学院,和王英晓教授、钱永健教授合作从事科学研究;此后,他又在耶鲁大学和加州大学圣地亚哥分校担任助理研究员。

伴随着在国内外多年研究的积淀与洗礼,欧阳明星的人生理想也愈加明晰。学成归国之后,他最大的希望就是能将自己的科研理想和祖国社会的发展、科学的进步结合在一起,在世界科研领域前沿,发出属于中国科学家的声音。

常州大学为欧阳明星提供了实现科研理想的沃土。学校根据国内外科技发展趋势和地方产业经济发展需求,决定大力发展生物医学工程学科建设。学校的发展目标与平台建设与欧阳明星未来的科研目标十分契合。

事实上,早在2012年2月,常州大学就正式宣布成立正处级建制的生物医学工程与健康科学研究院,并由邓林红博士担任研究院院长。正是在邓院长的邀请下,欧阳明星得到了前往常州大学访问参观的机会。通过邓院长的介绍与实地的考察,欧阳明星更加坚定了自己的想法。在这一背景下,欧阳明星于2017年9月,来到了常州大学生物医学工程与健康科学研究院,开始立足这一平台,和研究团队成员共赴科研理想。

20世纪六七十年代,我国科学家冯元桢先生和钱煦先生等就开启了组织与细胞生理层次上的生物力学探索。

21世纪,科学家对生物力学和力学生物学的关注已拓展到了生命医学研究的大部分方向,特别是近些年来,细胞长程力作用开始引起领域内科学家的关注。

“事实上,在生理、病理条件下,力学因素也在组织、器官、机体等较宏观水平上存在长距离作用,这种作用就被称为长程力作用。”欧阳明星介绍说。长程力在多细胞群体和组织器官层次上的作用成为近年来的研究热点。行走在领域研究前沿多年,欧阳明星在这一方向上进行了深度探索。

回国后,欧阳明星一直想基于之前的研究经验进行研究拓展。通过探索发现:长程力作用对体内器官形态的构建可能具有关键的引导作用。管状结构作为体内最常见的一种组织形式,具有关键的物质运输功能,而细胞群体如何组装形成管状结构?细胞长程力在上皮管状结构自组装中的作用及其信号转导机制又是什么呢?欧阳明星对此展开更多探究工作。

2018年,欧阳明星成功申请了国家自然科学基金面上项目“细胞长程力在上皮管状结构自组装中的作用及其信号转导机制研究”。在这一项目的支撑下,研究长程力在上皮管状结构自组装中的作用及其信号转导机制,以认识长程力作用在细胞群体生物学中的独特功能,为体内组织结构发生的力学生物学机制提供理论依据,具有重要的科学意义。

近年来,科学研究发现生物力学与基因表达、机体发育、生长分化、免疫、健康稳态、肿瘤、运动康复等均有着密切的联系。回国几年来,欧阳明星团队在研究中不断深入探索,证实细胞产生的收缩力在环境基质中产生长距离传播,细胞之间通过基质张应力响应而建立远距离的力学通讯。

“细胞之间的力学交流其实是通过力学响应发生的,就是说一个细胞会在所处的环境里产生一个力,这个力会传到另外一个细胞并能被它感受到。”欧阳明星说。作为一个微小的生命单元,细胞本身对基质中的张应力和基质力学性能变化具有天然的敏感响应机制。

在海外从事科研工作时,欧阳明星和所在的王英晓教授研究团队曾创新以荧光共振能量转移(FRET)技术为主的探针研发及应用,包括提高FRET探针灵敏度、研发多种FRET探针、实现单细胞的双FRET信号观察、深入理解细胞信号转导、空间分布及调控机制。

他主要研究工作包括: FRET分子探针研发及应用,如理解细胞信号转导和分子的生物物理调控等机制;生物力学领域,细胞迁移中力学调控信号的极性分布及机制;长程生物力学作用的研究具有一定突破性,发现细胞之间存在远距离的力学交流,得到同期Nature Materials和PNAS杂志的报道;近期进一步证实细胞之间具有长距离的张应力响应功能。

除担任研究生“分子生物学”课程的教学之外,欧阳明星还担任着本科“生物医学工程导论”“分子细胞生物学”课程的一些教学工作,并认同教学能够帮助老师更加系统地掌握一门科学知识,这是单纯看文献无法获得的。

在先进的学习及科研条件下,他希望当今的青年科研工作者,能够在科学研究方面,发挥自己的主观能动性,锻炼自己深刻的科研思维,不断提升自己通过现象看本质的能力。欧阳明星还希望他们能够打开自己的研究格局,多去外边的世界看一看,在扎实的科研积淀支撑下,以仁爱精神及奉献精神,在科学研究中实现自己的人生价值。