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探索微观小世界 捍卫生命大健康

来源:科学时报
摘要:——记中科院上海生命科学研究院营养科学研究所王福俤博士“21世纪是生命科学的世纪,作为医学,长期以来的任务是防病治病。可是,从现在开始,医学的任务将主要是维护和增强人们的健康,提高人们的生活质量。在享受美好生活的同时,人们更加渴望健康长寿,尽管现代医学技术不断更新,但仍然有各种慢性疾病困扰着我们,掠......

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——记中科院上海生命科学研究院营养科学研究所王福俤博士



  “21世纪是生命科学的世纪,作为医学,长期以来的任务是防病治病。可是,从现在开始,医学的任务将主要是维护和增强人们的健康,提高人们的生活质量。”



  ——中国工程院院士  巴德年



  随着社会的进步、经济的发展、科学知识的普及,人们的生活水平有了大幅度的提高。在享受美好生活的同时,人们更加渴望健康长寿,尽管现代医学技术不断更新,但仍然有各种慢性疾病困扰着我们,掠走我们的健康甚至生命。于是,“养生、营养保健”这一概念开始盛行,一日三餐受到我们的重视。



  2008年,中国营养学会最新发布的《中国居民膳食指南》指出,居民合理膳食的构成包括多个方面,其中富含微量营养元素的食物占据了非常重要的位置。微量元素,在环境地球化学中,是指仅占地球组成部分的0.01%的60余种元素,它们的含量一般在1×10-8~1×10-88之间。在医学领域,从人体的结构来看,占人体总重量万分之一以下的元素即为微量元素。微量元素在人体内含量甚微,但微量元素对人类健康至关重要。



  中国科学院上海生命科学研究院营养科学研究所王福俤教授,正是一位拥有着雄厚的微观科学根基,依靠着自己在微量元素与营养代谢领域的系列重大发现,为人类健康送来佳音的杰出科学家,中国科学院“百人计划”学者。



  远渡重洋求真知



  王福俤1992年毕业于河北医科大学,1995年获上海同济大学营养与食品卫生学硕士,1998年获第二军医大学公共卫生学博士,之后通过杰出人才引进方式任职于第二军医大学卫生学教研室,其间作为多个科研项目的负责人,在锌离子调控脑发育的研究上取得了令人瞩目的成就。



  在微量元素研究领域初尝胜利果实之后,王福俤开始向微量元素更深更远处探索。2002年,王福俤赴美深造,与世界顶尖科学家比肩共事,王福俤夯实了作为一个科学家的根基。



  进入哈佛大学之前,王福俤曾在密苏里哥伦比亚大学学习,师从国际著名锌代谢专家David  Eide教授,在Eide博士实验室系统地研究了锌离子转运蛋白ZIP家族调控机理,解读了困惑长达半个世纪的人类遗传病肠病性肢端皮炎的病因之谜,也就是在这一时期,王福俤建立了研究金属离子稳态代谢的实验体系。



  2004年,王福俤来到哈佛大学,得以在国际著名铁代谢专家Nancy  Andrews博士的实验室从事铁代谢分子机理的研究,参与了发现多个铁代谢重要新基因的研究工作。其间,王福俤系统地掌握了铁代谢相关实验、小鼠遗传学、分子生物学及许多生命科学的前沿实验技术。特别是遗传基因定位、基因敲除小鼠模型等重要实验技术的熟练掌握,为他建立国内实验室奠定了坚实基础。



  他发现的新基因Mon1a调控巨噬细胞铁再循环机制的研究成果于2007年发表在国际顶尖杂志Nature  Genetics上,引起该领域的极大重视,国际生物铁学会理事长、国际著名铁代谢专家Kaplan博士甚至将这一成果称为“一个划时代的发现”!普渡大学食品与营养系终身教授Fleet博士在营养学领域权威杂志Nutrition  Reviews发表评述性论文高度肯定和赞扬该成果。美国科学院院士Cousins博士也曾对王福俤的成就予以高度评价:“在世界顶尖实验室的系统训练,使得王福俤博士成为微量元素营养代谢领域难得的优秀人才。”凭借在微量元素锌铁营养代谢的系统训练和研究,王福俤逐步成为该领域国际知名专家。



  月是故乡明。学业有成立志报国是王福俤从小的志向,国外高薪的诱惑挡不住他拳拳的报国之心。2008年王福俤作为海外杰出人才回国,就职于中科院上海生命科学研究院营养科学研究所。



  铁锌世界任演绎



  回国后,王福俤确定了研究组在微量元素的主要研究方向是铁锌离子稳态调控的分子机理以及金属离子稳态失衡在疾病发生发展中的作用。



  在铁营养代谢研究领域,他先后发现4个新基因参与铁的吸收、转运和代谢,分别为TRPML1、Monla、Sec1511和HRI,并明确了这些基因调控的分子机制,该研究成果极大地丰富了铁代谢通路的基础理论,并为相关代谢疾病诊断和治疗提供了重要的理论依据,也因为这些重大的研究成果,王福俤被中国科学院的研究生风趣地称为“铁人”。



  在锌营养代谢研究领域,他首先发现了哺乳动物锌离子转运蛋白家族ZIP1、ZIP2、ZIP3、ZIP4和ZIP5基因吸收锌离子的功能及调控机制;明确ZIP4突变是人类遗传性肠病性肢端皮炎的病因;还发现果蝇和酵母锌离子转运新基因FOI和Msc2。这些研究成果对理解机体锌离子吸收、转运和代谢提供了珍贵的理论依据。



  在锌铁营养代谢研究领域,王福俤目前主持多项国家重大基础科研项目。如国家自然基金重点项目“表观遗传在铁稳态代谢中的作用及调控机制(2010)”、国家自然基金面上项目“铁离子转运代谢的动态及分子调控机理研究”和“利用条件性基因敲除小鼠研究转铁蛋白Fpn的功能”、国家重点基础研究发展计划“973”项目“铁离子参与神经退行性病变的分子细胞遗传机制(2009)”和“营养微环境与干细胞功能(2011)”、中国科学院百人计划项目“锌和铁离子稳态调控的分子机理”以及上海市科委基础研究重点项目“器官铁蓄积的表观遗传调控分子机理研究(2010)”等。王福俤领导着20余人的团队正在满怀激情、如火如荼地展开着对这些项目的深入研究,正在向营养代谢领域深入进军。



  探秘重金属的危害



  近年来,关于食品安全的话题层出不穷,其中,重金属中毒更是令人谈虎色变。作为研究微量元素领域的专家,王福俤对威胁食品安全的重金属污染问题开展深入系统的研究。



  针对食物链中的水产品是人体摄入蓄积重金属的关键环节,王福俤建立了大规模的基因组斑马鱼突变筛选平台。目前,已获得了多个参与重金属蓄积的新基因,这为揭示重金属危害人体健康以及研发防治重金属人体蓄积新措施带来希望。对于“重金属与食品安全”研究,王福俤表示:“重金属污染是我们国家目前面临的最严重的食品安全隐患之一,亟须解决;重金属镉与微量元素锌有着许多相似的属性,利用自己在金属元素的科研背景,可以很好地开展相关研究,目前已经获得了许多令人兴奋的研究数据。”



  其实,王福俤对重金属的研究早有见解。2009年10月中国科学院承办的东方科技论坛“食品安全学术研讨会”上,王福俤就曾指出,全国每年受重金属污染的粮食达1200万吨,造成直接经济损失超过200亿元。为此他建议,我国应在土壤重金属污染治理、重金属危害人体健康生物标志物等方面加强研究和应用。在2010年9月举行的农村食品安全论坛上,王福俤作为特邀专家根据自己的研究总结,对“重金属和食品安全”这一问题进行了更为深入的探讨和阐释。王福俤提出,加大科研投入,做好食品卫生知识的宣传推广,建立和完善法律法规的监管体系等一系列促进和保障措施,才是保障食品安全的长远之计。



  2010年11月,王福俤受邀参加了在澳大利亚阿德莱德举办的“中澳农业、粮食安全与健康研讨会暨第七届中澳科技研讨会”,在大会报告《中国的重金属污染与食品安全》中,王福俤重点介绍了自己在这方面的研究成果,并呼吁各国科学家要增加科研合作与交流,共同努力减少重金属对人类的危害。



  科研报国保健康



  科研的最终目的是推广和应用,科学家的最终使命是让科研成果造福人类。



  鉴于膳食结构与各类疾病有着千丝万缕的联系,王福俤和他的团队开展了“中国人群血色病的流行病学及基础研究”以及“天然产物防治代谢性疾病的基础与应用研究”等项目。



  “铁过载和缺铁性贫血是威胁我们国人健康的隐形杀手,以往多被忽视,研究明确它们的发病规律,研发经济高效、适合我国国情的防治措施也是我们团队的重要使命。”王福俤表示。原发性血色病是一种遍及全球的人类遗传病,患者因组织器官中铁离子过度沉积而导致肝脏、胰腺、心脏等多器官功能障碍,并最终导致肝硬化肝癌糖尿病等并发症。血色病在欧美白种人中发病率高达二百分之一,被认为是人类第一大肝脏遗传病,然而有关中国人群血色病的研究目前却非常少。



  他在国际上首次提出了“疾病离子组学”的全新理念,即通过大规模的人体组织样品中微量元素谱测定,揭示微量元素平衡与人体疾病关联。



  为把科研与生产相结合,王福俤主持并完成多项功能食品的研究开发。其中,降脂保健果茶、用于食品添加剂的系列新型微量元素有机化合物工艺已经转让上市;新型保肝解酒植物复方功能食品、新型复合浓缩鱼油降血脂功能食品、维生素D强化功能食品、男性抗疲劳植物复方功能食品等多项功能食品申报了国家专利。



  在转化医学研究(Translational  Medicine)方面,王福俤坚持自己的见解:“优秀的科学家不只是发表论文,其科研成果能造福于民才是金标准。”在他积极倡导下,数名美国哈佛大学的中国科学家在上海浦东张江药谷创业成立中哈福生物医药科技有限公司。中哈福的英文是Charvard,是CH(China,中国)和Harvard(哈佛大学)的两个词的组合。中哈福将在新药筛选、功能食品及现代农业等三个方面开展研发,突出高科技优势,主要针对影响国民健康的慢性疾病,包括糖尿病、心脑血管疾病及肝病等。王福俤在中哈福成立酒会上,即兴赋诗庆祝:“炎黄游子根情深,哈佛学识报国恩;科技创新中哈福,誓捍健康才是真。”



  铁泵蛋白著精彩



  在对王福俤的采访即将结束之际,他领导的研究组又传来捷报。2011年6月24日,国际著名学术期刊Blood在线发表了王福俤课题组的研究论文“Ferroportin1  deficiency  in  mouse  macrophages  impairs  iron  homeostasis  and  inflammatory  responses”。该论文在国际上首次以巨噬细胞中铁泵蛋白Ferroportin1(Fpn1)条件性敲除小鼠为实验模型,阐明了巨噬细胞Fpn1在维持机体铁稳态的重要作用,首次揭示了Fpn1—巨噬细胞—免疫应激间的体内网络调控分子机制,为贫血以及血色病等铁代谢相关疾病的防治提供了重要理论依据。



  “巨噬细胞与铁稳态”是生物医学国际研究热点,也是王福俤研究组的重要方向之一。王福俤研究组近年来围绕该方向还发现了新基因Mon1a调控巨噬细胞Fpn1细胞内转运(Nature  Genetics  2007)、地中海性贫血致病基因HRI参与巨噬细胞铁代谢(JCI  2007)、遗传性血红蛋白缺陷小鼠的致病新基因Sec15L1参与转铁蛋白细胞内吞(Nature  Genetics  2005)以及离子通道蛋白家族TRPML1是细胞溶酶体二价铁离子通道蛋白(Nature  2008)。



  一位德高望重的老科学家曾这样说过:“一个科学工作者只有把自己与国家和民族的命运紧密地联系在一起,他的生命才会有价值,一生才会有作为,才会活得有意义。”小小微量元素,大大强国梦想!在对微量元素与营养代谢的辛勤探索中,王福俤用执著和信念谱写着一曲亮丽的青春之歌,他的人生也将因此而意义非凡!(李吉亮)
作者: 2011-7-2
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