48岁科学家“叫板”诺奖:软骨细胞储存氧气新机制

作者: 田瑞颖,卜金婷

来源: 中国科学报

发布日期: 2023-11-26 09:01:42

张丰,48岁科学家,发现软骨细胞储存氧气新机制,挑战传统理论,研究成果发表于Nature。

张丰,一位35岁“改行”的科学家,40岁发表首篇SCI论文,48岁“叫板”诺奖。他的故事始于一次意外的发现。2017年,张丰在基础医学院病理学教研室工作时,用显微镜给刚出生7天的小鼠的软骨组织拍照,突然发现一颗颗褐色细胞核边上,都紧挨着一个类似红细胞形态的“双凹体”。担心切片被污染,他重新选取切片观察,结果依旧。张丰敏锐地意识到,这些“双凹体”很可能是软骨细胞自身产生的血红蛋白体。

红细胞可以携带氧气,如果假设成立,这将是一个惊人的发现:软骨组织可以储存氧气!

人们一直认为,没有血管的软骨组织所需的氧气,来自周围组织内氧气的弥散。但组织快速生长或者剧烈运动时,就需要大量耗氧,此时就需要额外的氧气来源。经过两个多月的观察,张丰确定:不论是小鼠还是人体各个部位的软骨细胞,都存在大量的血红蛋白体。为了找到答案,张丰光是敲除血红蛋白β亚基小鼠就用了两年多。他发现,去除软骨细胞中血红蛋白的产生,能够直接导致软骨细胞代谢失调和大量坏死。

2020年底,张丰找到军事医学科学院生物工程所研究员孙强。经过一年的摸索,他们发现,软骨组织细胞能够产生大量血红蛋白,并通过液-液相分离方式在细胞内形成聚集小体,为软骨细胞持续提供氧气。张丰还发现软骨细胞中血红蛋白的产生受缺氧控制,所依赖的是上皮锌指蛋白1(KLF1),而不是经典理论中的HIF。一个全新的缺氧耐受调控机制,就此被揭示。

2023年10月4日,这项被审稿人评价为“fantastic work”“一项重要的组织学和生理学发现”的文章正式发表于Nature。

这不是一条笔直的路,但每一个“弯路”都冥冥中指向了终点。1994年,张丰考入空军军医大学临床医学专业。对于从山西小县城出来的他来说,选择理由很简单:离家近、没有学费、听起来很好。博士毕业后,他先留在空军军医大学西京医院病理科做临床工作。

癌症切片、分析、出结果......周而复始的工作外,张丰总爱在周末或不值班时,钻到实验室搞研究。2010年,做了5年临床工作的张丰决定换“道”,35岁的他前往中国科学院上海生物化学与细胞生物学研究所研究员陈德桂的实验室做博士后。

2013年,博士后出站的张丰回到空军军医大学,着手写作开展了3年的Kdm6b基因敲除小鼠文章,并计划投给Genes Development。

就在论文即将投出时,“噩耗”袭来:论文中的一半内容被日本团队抢发了。40岁的张丰尴尬地站在亮起“红灯”的十字路口,短暂的郁闷后,他又整装待发,将研究的另一部分拆解出来,发在了Journal Of Molecular Cell Biology。2017年,42岁的张丰应聘成为副教授,作为应聘者里年龄最大的,他大方地称赞年轻人一代比一代优秀,也开玩笑说自己是被拍在沙滩上的“前浪”。

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