我的有驚無險的畢業(yè)論文研究韓松平 <p class="ql-block">在論文答辯會上。</p> <p class="ql-block">作為國內(nèi)頂級藥理和新藥研發(fā)機構(gòu)，我們經(jīng)常收到各種民間藥方，要求給予推廣應(yīng)用。提供者常常信誓旦旦地保證可以包治百病，甚至起死回生。有些藥方的確有神奇療效，比如青蒿素可以治療瘧疾，這個發(fā)現(xiàn)還獲得了諾貝爾獎。但是有些藥方?jīng)]有經(jīng)過嚴謹?shù)寞熜炞C或者作用機制研究，更缺乏嚴格的毒副作用研究。有些不僅無效，還對身體有害。據(jù)統(tǒng)計，40％的藥物性肝炎是由有毒的中藥引起。如何發(fā)現(xiàn)、鑒定、評估這些民間藥方，不輕信任何說辭，同時不錯過任何有效的藥物，是一個非常困難又必須面對的工作?？茖W(xué)研究的方法之一就是抓住偶然遇到的信息，去偽存真，提取出有科學(xué)價值的內(nèi)容。</p><p class="ql-block"><br></p><p class="ql-block">我在北京醫(yī)學(xué)院（現(xiàn)在為北京大學(xué)醫(yī)學(xué)部）上學(xué)期間，聽說民間有一個治療羊角風(fēng)（癲癇）的藥方：在白蘿卜上扎49個洞，每個洞里放一粒黑胡椒，掛在屋檐下自然風(fēng)干，從某村一口古井里面取水煮蘿卜胡椒湯喝，就可以治療羊角風(fēng)。北京醫(yī)學(xué)院藥理學(xué)系裴印泉團隊引入了一個聽源性癲癇的大鼠模型，強烈的鈴聲會誘發(fā)大鼠癲癇發(fā)作，與患者一樣，出現(xiàn)角弓反張等典型癥狀。這個動物模型剛好可以用來驗證蘿卜胡椒湯是否有抗癲癇作用。實驗結(jié)果表明，給大鼠喝了蘿卜胡椒湯以后的確可以減少癲癇發(fā)作。</p><p class="ql-block"><br></p><p class="ql-block">這個藥方里面有三個重要成份：蘿卜、胡椒和水，究竟是哪個成份有治療作用呢？實驗證明，換了別處的水煮湯仍然有效，把蘿卜去掉，用黑胡椒煮水還有效，但是去掉黑胡椒就失去了療效，說明有效成分在黑胡椒里面。這是一個去偽存真的過程。進一步的研究不僅提純了黑胡椒中有抗癲癇作用的生物堿，確定了其結(jié)構(gòu)，并且通過對分子結(jié)構(gòu)的修飾，產(chǎn)生了一系列生物堿衍生物，都有不同程度的抗癲癇作用，我們稱其為胡椒堿衍生物。課題組的老師都很興奮，希望能夠研發(fā)出一個抗癲癇新藥。</p><p class="ql-block"><br></p><p class="ql-block">這時候課題組遇到了難題，雖然證明了胡椒堿有抗癲癇療效，但對其作用機制一無所知，不知道體內(nèi)藥物作用的靶點，就不能定向設(shè)計和優(yōu)化先導(dǎo)化合物，以便合成出療效更好，毒副作用更小的藥物。同時也不能建立細胞水平和分子水平的高通量檢測方法，不能對大量結(jié)構(gòu)優(yōu)化后的候選藥物進行篩選。</p><p class="ql-block"><br></p><p class="ql-block">在胡椒堿研究中遇到的困難，是中藥和植物藥新藥研發(fā)過程中遇到的普遍現(xiàn)象。大約二十多年前，世界各大藥廠都建立了包括中草藥在內(nèi)的植物藥樣品庫，收集了已知植物藥的有效成分，希望從中發(fā)現(xiàn)對新藥研發(fā)有價值的線索。但有時雖然在疾病動物模型上證明了先導(dǎo)化合物的療效，往往因為找不到作用機制和藥物作用靶點，不能對先導(dǎo)化合物進行結(jié)構(gòu)優(yōu)化，而以失敗告終。后來各大藥廠紛紛放棄了這個先找到有療效的藥物，再探索其作用機制的新藥研發(fā)思路，而采取先根據(jù)疾病病理機制確定體內(nèi)藥物作用靶點，再尋找藥物分子的方法。</p><p class="ql-block"><br></p><p class="ql-block">這時候，我面臨為期六個月的畢業(yè)論文研究，正在選課題，了解這個項目以后，立刻決定來藥理學(xué)系做畢業(yè)論文設(shè)計，把闡明胡椒堿抗癲癇作用分子機制作為自己的畢業(yè)論文研究課題?，F(xiàn)在回想起來，真為當(dāng)時的決定捏了一把汗，我是初生牛犢不怕虎，不知道這個課題的難度和風(fēng)險。雖然上學(xué)期間為培養(yǎng)科研能力做了大量準備工作，課余時間讀了很多研究論文，幾乎所有的寒暑假都在實驗室中度過，自以為對生物醫(yī)學(xué)研究有一些了解，但是我面臨和要攻克的是一個世界性難題?？茖W(xué)研究不僅要拼決心，拼能力，拼思路，拼方法，還要拼設(shè)備，拼經(jīng)費，特別是拼運氣，缺一樣都不能成功。</p><p class="ql-block"><br></p><p class="ql-block">跟指導(dǎo)老師裴印泉和其他老師討論以后，我們認為，癲癇發(fā)作是一種大腦極度興奮的病理狀態(tài)，如果胡椒堿可以加強腦內(nèi)原本存在的抑制性系統(tǒng)作用，則可能減少癲癇發(fā)作。腦內(nèi)最直接和有效的抑制系統(tǒng)是γ-氨基丁酸（GABA）系統(tǒng)：GABA作用于神經(jīng)細胞上的GABA受體，引起神經(jīng)細胞膜上的氯離子通道開放，造成神經(jīng)細胞超極化，導(dǎo)致神經(jīng)細胞興奮性下降。如果胡椒堿也能與GABA受體結(jié)合，就可能通過激活GABA受體發(fā)揮對大腦神經(jīng)細胞的抑制作用并產(chǎn)生抗癲癇療效。</p><p class="ql-block"><br></p><p class="ql-block">有了胡椒堿抗癲癇作用機制的科學(xué)假設(shè)，就可以甩開膀子大干，用實驗結(jié)果來證明或者否定這個科學(xué)假設(shè)了。為了驗證胡椒堿是否能與GABA受體結(jié)合，我把實驗大鼠的大腦研磨成漿，用每分鐘兩萬轉(zhuǎn)的超速離心機分離提取GABA受體蛋白，用同位素標記的GABA和胡椒堿衍生物做受體競爭結(jié)合實驗。</p><p class="ql-block"><br></p><p class="ql-block">在目標明確，經(jīng)費充足，設(shè)備有保證的情況下，我的積極性空前高漲，除了吃飯睡覺，幾乎所有時間都泡在實驗室里，嚴格按照實驗設(shè)計和程序操作，一點都不敢馬虎。努力奮斗了四個月后，終于拿到了一套完整的實驗數(shù)據(jù)。因為是生物化學(xué)實驗，只有在完成所有實驗數(shù)據(jù)的收集、處理、計算、分析、統(tǒng)計以后才知道最終結(jié)果。沒有想到的是，統(tǒng)計結(jié)果揭曉以后，令我大失所望！實驗操作完全符合要求，但是胡椒堿不能與GABA受體結(jié)合，說明胡椒堿抗癲癇作用機制假設(shè)是錯誤的。</p><p class="ql-block"><br></p><p class="ql-block">得知這個結(jié)果以后，我的心理壓力巨大，心情也沮喪到了極點，離畢業(yè)不到兩個月了，我正在經(jīng)歷科學(xué)生涯中的重大挫折，面臨不能畢業(yè)的危險，一切理想和人生規(guī)劃都可能化為泡影！</p><p class="ql-block"><br></p><p class="ql-block">在近乎絕望的時候，北醫(yī)的老師們給了我極大的鼓勵和指導(dǎo)：既然胡椒堿有抗癲癇作用，就一定會有機制，發(fā)現(xiàn)這個機制只是時間問題。<span style="font-size: 18px;">即使沒有找到真正抗癲癇作用機制，</span>你證明胡椒堿不是通過結(jié)合GABA受體產(chǎn)生療效，這個陰性結(jié)果也是對科學(xué)的貢獻，因此不會影響你畢業(yè)。這些話讓我鼓起勇氣，重新開始研究。通過閱讀文獻，我發(fā)現(xiàn)，GABA對大腦興奮性具有抑制性調(diào)節(jié)作用，而GABA系統(tǒng)本身功能也能夠被其他遞質(zhì)和受體調(diào)節(jié)：在同一個神經(jīng)細胞上不僅有GABA受體，還存在苯二氮卓受體，后者被激活以后可以加強GABA受體的抑制性作用。根據(jù)這些信息，我馬上修正科學(xué)假設(shè)，重新設(shè)計實驗，驗證胡椒堿是否與苯二氮卓受體結(jié)合，通過加強GABA系統(tǒng)的抑制作用，發(fā)揮出抗癲癇作用。因為二期實驗和一期實驗過程大同小異，通過前一個時期的操作，我對實驗方法已經(jīng)駕輕就熟了，在很短的時間內(nèi)就完成了第二階段的實驗。實驗結(jié)果表明，這一次我的科學(xué)假設(shè)是正確的，胡椒堿是通過結(jié)合苯二氮卓受體加強了GABA系統(tǒng)的抑制性作用，<span style="font-size: 18px;">黑胡椒抗癲癇的作用機制終于被我找到了！</span>我的研究結(jié)果為抗癲癇藥物新藥研發(fā)奠定了基礎(chǔ)，掃清了障礙。<span style="font-size: 18px;">我也順利通過了畢業(yè)論文答辯（見圖）。</span></p><p class="ql-block"><br></p><p class="ql-block">在名牌大學(xué)受教育的最大好處是能夠受到頂級科學(xué)家的熏陶，參與嚴謹?shù)目蒲许椖?，在科學(xué)實驗中不斷提高自己的邏輯思維能力和動手能力。這一段經(jīng)歷對我一生影響巨大。不僅培養(yǎng)了我的科研能力，包括閱讀文獻，尋找科研課題，建立科學(xué)假設(shè)和研究思路，掌握實驗常用方法和儀器設(shè)備，收集、處理、分析、統(tǒng)計數(shù)據(jù)，論文寫作，更重要的是培養(yǎng)了我克服困難的勇氣和毅力。</p><p class="ql-block"><br></p><p class="ql-block"><span style="font-size: 18px;">這個實驗結(jié)果本身對科學(xué)的貢獻可能微不足道，在此后的工作中我設(shè)計和完成的實驗多得數(shù)不清，</span>但是這個畢業(yè)論文研究卻讓我終身難忘，對我職業(yè)生涯卻產(chǎn)生了巨大影響。在我申請博士研究生和之后申請工作的每一次面試中，我都會用這個故事來證明我接受過良好的科研訓(xùn)練，有一定的邏輯思維能力和解決問題的能力。這個故事每一次都會打動對方，給我發(fā)放錄取通知書。</p>