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1304章 你特么挺能猜的

熊貓書庫    外科教父
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  張林興沖沖地離開實驗室后,楊平將注意力轉回大屏幕上的“身份圖譜”。

  即使這真是胰腺癌的共性靶點,設計出能精確識別它的K因子也非常難,更別說還要保證新的K因子的安全性、特異性、遞送效率…”

  楊平分析道:“現在我們面臨幾個技術難關——蛋白復合物的三維結構解析;基于該結構設計具有高親和力與特異性的K因子;K因子在體內的穩定性與遞送系統。設計K因子是最難的,雖然我們有現在的K因子做參考這也是一件難度極大的工作。”

  教授都說難,那真的難。

  “結構解析可以交給我。”陸小路主動請纓,“我們研究所不是剛剛安裝了冷凍電鏡嘛,300kV的TitanKrios,配套了最新的直接電子探測器,如果樣本準備得好,理論上可以解析到近原子分辨率。”

  “需要多少樣本?”宋子墨問。

  “純化后的蛋白復合物,至少需要0.5毫克,純度要在95以上。”陸小路報出數字。

  唐順倒吸一口涼氣:“從胰腺癌細胞里純化出0.5毫克膜蛋白復合物?這得培養多少細胞?”

  “至少…500升培養規模。”徐志良迅速心算,“而且…膜蛋白純化得率通常低于1,實際…需要更多。”

  “按常規速度這起碼要兩個月才行,不過使用我們的擴增技術可以加快培養速度,你們將樣本細胞取來交給我,我來培養,培養細胞是我們的老本行。”唐順接來培養細胞的工作。

  “也許有另一種思路可以節約時間,讓觀察立即開始。”一直沉默的格里芬突然開口,他的中文很流利。

  所有人都看向他。

  格里芬走到白板前,拿起筆:“我在美國時參與過一項非傳統結構解析的工作。當時我們面對的是一個極難純化的膜受體,最后采用了原位結構解析的方法,不是純化蛋白,而是在接近天然狀態的細胞膜上直接觀察。”

  他畫了個簡單的示意圖:“具體來說,我們將目標蛋白標記上金納米顆粒,通過低溫電子斷層掃描技術,對完整細胞的局部區域進行三維成像。雖然分辨率達不到原子級別,但足以看清蛋白的大致構象和關鍵相互作用界面。有了這些信息,就可以用計算模擬的方法補全原子細節。”

  “這方法有先例嗎?”宋子墨問。

  “2019年《自然》上有篇論文,解析了細胞突觸中NMDA受體的原位結構,分辨率到了4.5埃。”楊平準確引述,“關鍵在于標記技術和圖像處理算法。金標記可能會干擾蛋白天然構象,我們現在有更好的選擇——基因編碼的迷你標簽,比如ALFAtag或SpyTag,可以共價結合特異的納米標記物,干擾更小。”

  格里芬沒想到楊教授居然對這種偏門論文都有過涉獵,他的知識面這么廣。

  陸小路的眼睛亮了起來:“如果能在癌細胞原位看到這個身份鎖的結構,不僅能指導K因子設計,還能驗證它在真實腫瘤微環境中的狀態,這比純化后可能失活變性的蛋白更有意義。”

  “但技術難度很大。”格里芬謹慎地說,“冷凍電子斷層掃描對樣本制備要求極高,圖像信噪比低,數據處理復雜…”

  “我們可以試試。”楊平拍板,“陸小路,這個方向由你負責,多與格里芬交流,先從少量細胞開始摸索條件。”

  “是,教授。”陸小路認真點頭。

  格里芬非常興奮,他的意見得到楊教授的認可,這可是他進修史上可以吹牛的高光事件。

  安排完結構解析的工作,楊平轉向另一個難題:“即使有了結構,設計K因子也是個挑戰。傳統的抗體或小分子都難以滿足要求,抗體太大,難以穿透腫瘤基質;小分子特異性不夠,容易脫靶。”

  “也許可以借鑒自然界的靈感。”宋子墨若有所思,“教授,還記得您之前提到過的分子膠水概念嗎?某些天然化合物能夠將兩個原本不結合的蛋白拉在一起。如果我們能找到或設計一種分子,能特異性地將胰腺癌細胞的身份鎖和免疫細胞的殺傷受體粘在一起…”

  楊平沉思片刻:“K因子與這些事完全不同的理論,在K療法沒有鋪開之前,我們不是一直在尋找新的K因子嗎?一無所獲!現在我們已經找到胰腺癌的身份鎖,按照我們在骨肉瘤的研究成果來看,這個身份鎖一定對應一把鑰匙,這把鑰匙一定存在,只是我們沒找到而已,這部分工作我來做吧。”

  教授要親自出手了?

  疫苗的增強子X2的研究過程尚歷歷在目,教授可是帶著幾個剛畢業的博士突破重重困難,讓X2驚艷亮相。

  現在教授親自研究針對胰腺癌的K因子?是不是說明這事已經成功了一半?宋子墨的直覺是這樣的。

  深夜十一點,研究所實驗大樓里大部分燈已經熄滅,只有結構生物學實驗室的燈還亮著。

  陸小路站在冷凍電鏡控制臺前,眼睛盯著屏幕上不斷刷新的數據流。他已經連續工作了十四小時,但精神依然高度集中。樣本制備比預想的順利,他采用了一種改良的低溫固定方法,最大限度地保留了細胞膜蛋白的天然狀態。

  屏幕上,經過初步處理的斷層掃描圖像逐漸清晰。無數細胞器的輪廓中,細胞膜上分布著一些明顯的顆粒狀結構,那是用SpyTag標記的PANCID1復合物。

  “分辨率初步估計在20埃左右。”格里芬的聲音從身后傳來,他端著兩杯咖啡走過來,“夠看見大致的形狀和聚集狀態,但要看清結合界面,至少需要10埃以下。”

  陸小路接過咖啡,說了聲謝謝:“第一輪數據收集完成,接下來是三維重構和分類。我寫了個新的圖像對齊算法,也許能提升信噪比。”

  “你還會寫算法?”格里芬有些驚訝。

  陸小路難得地露出一絲微笑:“在德國的時候,我輔修了計算生物學,結構生物學現在就是一半實驗、一半計算。”

  兩人并排坐在工作站前,陸小路調出他編寫的程序界面,代碼簡潔高效,注釋清晰,顯示出扎實的計算機科學功底。

  “這個聚類算法很有創意。”格里芬仔細閱讀后評價,“你不僅按形狀分類,還加入了局部膜曲率和鄰近蛋白分布作為特征,這樣能更好地區分真實的信號和噪音。”

  “膜蛋白的功能往往受微環境影響。”陸小路解釋道,“同一個蛋白在平坦膜區域和曲率高的區域構象可能不同,與鄰近蛋白的相互作用也會改變其可及性。我們設計的K因子最終要在真實的腫瘤環境中工作,所以這些信息很重要。”

  通過與陸小路的交流,格里芬覺得這個年輕人的水平應該是世界頂級的,但是同為腫瘤學方面的專家,格里芬以前怎么對陸小路毫無印象,甚至他幾次來中國參加學術會,居然沒有聽過陸小路的報告,不應該呀。

  格里芬看了陸小路一眼:“你也是從事腫瘤研究的,為什么我以前沒有拜讀到你的論文,我與中國學者也有過交流,以前怎么從未聽說過你的名字,不應該呀。”

  陸小路一言難盡:“我也是來三博研究所才略有成果,以前嘛…”他沒有再說下去,實驗室里安靜了片刻。

  “抱歉。”格里芬說。

  他意識到陸小路有難言之隱,或許他是大器晚成的人才,以前沒有什么成果。

  兩人休息一會,結束閑聊,陸小路重新將注意力轉回屏幕,啟動了三維重構程序。成千上萬的二維投影圖像開始被計算、對齊、迭加,逐漸構建出細胞局部區域的三維模型。

  時間一分一秒過去,凌晨兩點,初步的三維重構完成。

  屏幕上,一個令人驚嘆的微觀世界展現在眼前:癌細胞的質膜不是光滑的平面,而是布滿了起伏、凹陷和突起。在這些動態的膜結構中,PANCID1復合物像一個個微小的鎖具鑲嵌其中。

  陸小路放大其中一個復合物,在目前的分辨率下,能看出它由三個主要亞基組成:一個橫跨膜的核心,一個較大的胞外結構域,以及一個較小的、形狀不規則的附屬蛋白。

  “這個小的應該就是你發現的未知蛋白。”格里芬指著那個不規則的模塊,“它似乎通過柔性連接與核心相連,像是在膜表面擺動。”

  “這可能是調控機制。”陸小路若有所思,“如果這個附屬蛋白的構象可變,那么鎖的開合狀態也許可以調節。K因子要起作用,可能需要穩定在開啟狀態。”

  就在兩人專注分析時,實驗室的門被輕輕推開。

  張林探頭進來,看到有人,愣了一下:“陸博士,格里芬醫生,你們還在啊?”

  “你又來干什么?”陸小路問。

  “我…我睡不著,起來溜達看到這個實驗室亮著燈,我以后誰下班沒關燈呢。”張林不好意思地撓頭,“既然這里開著燈,白天那個呼吸實驗的數據,我用新學的機器學習方法重新分析了,發現了一個有趣的相關性,想用大屏幕看看。”

  “你睡在實驗室?”陸小路很是奇怪。

  張林點點頭:“我和小五都睡在實驗室,做實驗不睡在實驗室怎么行,笨鳥先飛嘛。”

  陸小路不免心生一絲敬佩,他們還挺認真的,不是說著玩玩。

  “什么相關性?”陸小路問道。

  “手部姿勢改變時,不只是呼吸模式變化,心率變異性也有同步改變。”張林走進來,打開自己的筆記本電腦,“你們看,這是拇指食指捏合時的頻域分析,低頻功率增加,高頻功率減少,這是交感神經活性相對增強的表現。而拇指無名指捏合時,情況正好相反——更像是副交感神經激活的模式。”

  陸小路格里芬對視一眼,這確實超出了簡單的“注意力轉移”解釋。

  “你的意思是,特定手勢能直接調節自主神經平衡?”陸小路嚴肅起來。

  “數據暗示這種可能性,但我不確定機制。”張林說,“也許是通過某種尚未明確的體感自主神經反射,或者…等等,你們在看什么?”

  他的注意力被主屏幕上的三維結構模型吸引:“這是胰腺癌的那個靶點?哇,這么清楚!”

  “初步模型,分辨率還很低。”陸小路說。

  張林湊近屏幕,仔細看了半晌,突然說:“這個擺動的小蛋白…它表面是不是有一些正電荷富集區域?”

  陸小路一怔:“你怎么看出來的?現在的分辨率看不出電荷分布。”

  “不是看出來的,是猜的。”張林指了指結構模型上幾個略微凸起的區域,“你看這些地方,在三維空間里形成了一種凹陷凸起凹陷的模式。如果我是自然進化出的鎖,要和其他分子特異性結合,很可能會利用電荷互補,正負電荷相吸是最簡單直接的相互作用之一。”

  格里芬若有所思:“用計算化學方法可以預測表面靜電勢,陸教授,要不我們試試?”

  陸小路點頭,調出另一個程序,基于已有的低分辨率結構,他用AlphaFold2預測了復合物的全原子模型,然后計算了表面靜電勢分布。

  結果令人驚訝,正如張林猜測的那樣,那個擺動的小蛋白表面,確實有三個明顯的正電荷富集區,呈三角形排列。

  “這很可能就是結合界面。”陸小路聲音里帶著興奮,“如果K因子要識別這個靶點,它的結合表面應該有相應的負電荷互補區域,你特悶挺能猜的。”

  張林嘿嘿笑了:“看來我這不務正業的觀察力偶爾還有點用嘛。”

  陸小路拍拍他的肩:“科學發現有時就需要不同角度的眼光,對了,你那個手勢影響自主神經的發現,也許可以從神經解剖學找找解釋。手掌和手指有豐富的機械感受器和本體感受器,它們的傳入神經在脊髓和腦干有廣泛的投射,理論上確實可能影響自主神經核團。”

  “真的?”張林眼睛亮了,“陸博士,你能指導我看些文獻嗎?”

  “明天吧,現在太晚了。”陸小路看了眼時間,已經凌晨三點,“大家都回去休息吧。”

  格里芬這時說:“你要是有需要,我可以介紹美國那邊的神經學方面的專家給你。”

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