【至美琴湖·长镜头】沈国民:解密华法林60年抗凝谜题

发布单位:党委宣传部 2018年05月15日 19:01  点击:[]

校新闻中心讯 元代高明在《琵琶记》中说:“十年寒窗无人问,一举成名天下知。”曾经无数次在脑海中勾勒沈国民的样子,从模糊到逐渐清晰。想说的话很多,那就先从他那篇论文说起吧。华法林是临床常用的抗凝血药物,主要用于治疗血栓类疾病,在临床应用已有60多年,但其抑制维生素K环氧化物还原酶(VKOR)的机制一直不清楚。2017年1月,河南科技大学医学院沈国民博士以第一作者在国际顶尖期刊《自然》子刊《自然·结构与分子生物学》发表题目为《华法林捕捉人VKOR处于电子传递链的中间态》的文章。该文章作为当期的亮点文章被推荐和评论。该研究不仅解决了60多年来华法林抑制机制的重要理论问题,而且为针对人VKOR的新型抗血栓药物的开发提供理论指导,为华法林临床的个体化用药提供理论基础。

他的论文解密了华法林60年抗凝血机理谜题。该研究得到国际同行的高度评价。亚利桑纳州立大学Van Horn W. D.教授在当期杂志中评论:“该研究用多种方法鉴定了华法林和VKOR蛋白的结合位点,为将来的研究铺平了道路,特别是华法林的个体化用药方面。”

低调而有强烈上进心

认识沈国民博士是在2017年的年底,我俩都比较忙。他是一个很有想法和主见的人,平时话比较少,为人低调,喜欢穿黑色的衣服。2018年4月中旬的两个上午,窗外,淅淅沥沥地下着雨;办公室内,我和沈国民聊了近8个小时。

那些恍若一帘幽梦的雨丝仿佛施了魔法,让我脑海中有关沈国民的记忆的片段连缀成了可以播放的画面。他仿佛来自一个遥远的地方,一步一步走到面前,让我看到曾在河师大读书、却未曾谋面的大学校友,让我感觉到一个真实、鲜活的科研工作者形象扑面而来,不再是一个被那些生硬、冷涩的专业词汇包裹的、密不透风的纸片人。

沈国民1979年12月15日出生于河南省商丘市梁园区一个普通的农村家庭。提起5年(1985-1991)的小学时光,他说:“我是在村里的韩楼小学上的。那时候,爷爷告诉我,想改变你的命运,一定要好好读书!”

青春是一本薄薄的书,一翻而过。沈国民分别在商丘市第十四中学(1991-1994)和回民中学(1994-1998)完成了初高中的学习。1998年,他顺利考上了河南师范大学,专业是生物教育。当时河师大有全省最好的生物专业。2002年,他以第一名的笔试成绩考取了本校的硕士,师从于徐存拴教授,从事大鼠肝再生的研究。

“生活不止眼前的苟且,还有诗和远方的田野。”2005年7月毕业后,沈国民来到河南科技大学医学院工作。2008年,他如愿考入北京协和医学院基础医学研究所,师从张俊武教授。

沈国民说:“读博的那三年,张老师给予我细心的指导和比较自由的科研空间,使我在科研方面收获颇丰,先后在《FEBS letter》等国际知名刊物上发表4篇论文。”

美国求学路一波三折

在美国的四年时光,于沈国民来说是亲身经历,有着一串串鲜活的记忆;于我来说,无异于天方夜谭,想象不出他的实验室的模样,也想象不出他跟我说的“和友人一起钓蓝蟹”的海边。

有一天采访时,沈国民说:“咱们一起看一下我在美国拍的照片吧,这样会让你有身临其境之感!”慢慢地,我和沈国民变得无话不说了。他在美国的那些日子,有苦有甜,也很有趣。2011年7月,沈国民博士毕业,回到了河科大。工作中,他产生了去美国继续深造的想法。“我先后收到佛罗里达大学和南阿拉巴马大学的邀请函。最后,我选择了后者继续从事博士后研究工作。”沈国民讲道。

2012年2月底,刚过完春节,沈国民就一个人飞往美国。他自嘲地说:“当时我第一次坐飞机去美国,心里有点怕怕的。经历了25个小时、2次转机之后,来到了莫比尔,既兴奋,又紧张。刚到美国的前2个月,经历了一个文化休克的状态。由于做课题不顺利,我决定换个地方。”

2012年6月,他在三份邀请函中毫不犹豫地选择了圣路易斯华盛顿大学医学院栗卫凯教授的课题组从事相关研究。因为栗教授的简历深深地吸引了他。栗教授博士毕业于耶鲁大学,导师Thomas Steiz是2009年诺贝尔奖获得者;博士后在哈佛大学医学院,导师是美国科学院院士。

与华法林的不解之缘

当时,栗教授的研究方向——华法林抑制人VKOR活性的机制,对沈国民来说比较陌生。他暗下决心:“拼一下吧!如果自己是做科研的料,在一个新方向上应该能做出些东西。”

“经过半年时间上百次实验的失败,我终于发展了一个可以检测华法林和VKOR蛋白相互作用的实验。这个实验的建立打开了研究VKOR蛋白的一扇大门!”对于那段岁月,沈国民讲得绘声绘色。

2013年5月底的一天,像往常一样,沈国民重复着收样、跑电泳、转膜,孵育抗体、显影等一系列流程。由于抗体的效价有点低,所以胶片上显出来的条带很弱。开始时,他很失望,不过还是习惯性地拿着胶片仔细地看了看,突然感觉华法林处理组的VKOR蛋白条带好像有两条带。这时,他兴奋了地拿着胶片给实验室的程伟看:“华法林处理组是不是有两条带?”那时,他特别想听到肯定的答复。程伟看了看胶片,说:“我不能确认,你需要进一步重复。”当时,沈国民自己感觉像被泼了冷水,心里感觉凉凉的。

被泼了冷水的沈国民并没有放弃,他陷入了沉思:“我这次实验哪些条件和以前的不一样,哪些因素可能是影响这次结果的关键因素?”经过认真地思考、总结,第二天他开始设计新一轮的实验。

经过一周紧张的实验,沈国民终于等到了“显影”环节。心里有些小紧张,祈盼着能做出预期的结果。经过显影、压片、洗片等步骤,胶片终于从显影仪里取出来了。他拿着胶片对着微弱的红光看了看,觉得有点意思,抑制不住内心的激动,急忙从暗室里出来,到外面看胶片。

和沈国民预期的一样:结果清晰地显示华法林处理改变了VKOR蛋白的分子迁移率。“结果出来了,程伟你看看这次能确认了吧!”刚跑到实验室,沈国民就喊了起来。其他人也围过来看他的结果。“这次结果很漂亮,等你的好文章发表!”程伟开心地说。

这个结果奠定了他今后研究的具体方向。在后面的研究中,他碰到了两个坎儿:第一,目前蛋白质质谱样品制备技术无法满足研究的需要;第二,实验室没有建立VKOR蛋白的细胞内活性实验方法。

对于第一个技术难题,他请教了华大质谱中心的研究员张浩。为了能拿到质谱数据,沈国民试遍了张浩告诉他的影响样品制备的各种条件,如蛋白水解酶、溶液pH值、缓冲液体系等。功夫不负有心人。2014年12月,沈国民终于稳定地看到了VKOR蛋白7个半胱氨酸肽段的信息。此时距开始摸索质谱样品制备,时间已经悄悄过去了1年零6个月。

对于第二个难题,沈国民询问北卡罗来纳大学(UNC)的Stafford教授:“能否把实验材料寄给我们,让我们做活性实验?”Stafford教授回复说:“你可以到我们实验室做实验,目前还不能把实验材料给你。”2014年6月,沈国民在UNC做了一个月的实验。他忘我的工作精神感动了Stafford教授。在他离开时,Stafford教授慷慨地把细胞系赠送给了他:“这个细胞系对你比对我更有用,希望你能做出出色的工作!”

解决了这些技术难题后,沈国民在2015年底拿到了所有的实验数据,基本搞清楚了华法林抑制VKOR蛋白的分子机制。他用了一年的时间整理资料、投稿,该研究成果最终于2017年1月正式发表。

虽然文章发表了,但科学问题总是不断的。沈国民回国后继续从事维生素K方面的研究。作为项目主持人,2017年他申请到1项国家自然科学基金面上项目和1项河南省科技厅科技攻关项目。2018年4月,他回国后的一部分科研成果被国际知名血液学杂志《JTH》接受,并已经在线发表。

回国后为什么继续从事维生素K方面的研究呢?沈国民说:“维生素K代谢是个小领域,国际上从事这方面研究的人比较少,希望我的研究可以填补国内的空白。”

文/段笑蓉  图/王三良

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