第三届树兰医学青年奖获奖者——程功

BioArt2018-06-19 14:00:05

BioArt按:第三届“树兰医学奖”颁奖大会已于2017年1月14日在南京举行,BioArt陆续推出了树兰医学奖”获奖者的专题介绍文章,文章由“树兰基金”官方微信授权BioArt发布。已发布系列:吴蓓丽周斌李劲松邓旭亮杨莉毕宇芳李春英孙良丹郑哲


科研精益求精

探索永无止境

教育和科研经历

程功(1981.03.01- ),病原生物学专家。生于山东省济南市。2003年毕业于山东大学生物技术专业获得理学学士学位,2008年毕业于复旦大学获得理学博士学位,2008年7月至2011年11月于耶鲁大学从事博士后研究。2012年1月起任清华大学医学院研究员、博士生导师。程功博士主要致力于蚊媒病毒感染机制与抗病毒免疫研究,从分子层面阐明多种重要蚊媒病毒感染传播的分子机制及宿主免疫保护机制,为重要蚊媒病毒的防治提供生物学基础。程功博士以第一作者或通讯作者在Cell, Nature Microbiology, PLoS Pathogens, Trends in Parasitology 等国际著名期刊发表论文及特邀综述,首次提出针对蚊媒病毒传染病的新型传播阻断策略。程功博士曾获得国家自然基金委“优秀青年科学基金”、英国皇家学会“牛顿高级学者基金”、盖茨基金会—科技部“青年科学家”等奖励荣誉。

主要科研成就

程功研究员是我国病原生物学领域青年专家,他长期致力于蚊媒病毒感染机制与抗病毒免疫研究,从分子层面阐明多种重要蚊媒病毒感染传播的分子机制及宿主免疫保护机制,根据发现的靶点研发新型疫苗干预措施,为重要蚊媒病毒的防治提供生物学基础。程功博士已在相关领域取得了一系列的具有创新性和国际影响的研究成果,包括首次提出针对蚊媒病毒传染病的新型传播阻断策略、发现多种蚊媒病毒感染免疫机制及传播机制、首次阐明蚊媒肠道微生物菌群维持稳态的分子机制等。程功博士以第一作者身份在Cell杂志首次报道蚊媒病毒感染昆虫媒介的受体分子机制 (2010),以独立通讯作者身份在Nature Microbiology (2016a,2016b),PLoS Pathogens  (2014a,2014b,2015),Trends in Parasitology (2016) 及Emerging Microbes & Infections (2016) 等传染病领域顶级杂志发表文章多篇,申请或授权国家发明专利7项,PCT国际专利2项。目前担任中国实验动物学会媒介实验动物专业委员会常务委员、中国微生物学会微生物生物安全专业委员会委员、中国微生物学会病毒学专业青年委员会委员。2016年9月起担任国际微生物学主流杂志Frontiers  in  Microbiology副编辑(Associate   Editor)。以上学术成绩表明程功博士及其团队的研究工作已被国内外同行认可,研究工作已处在蚊媒传染病研究的世界前沿。目前,程功博士带领实验室与国内外知名研究机构展开广泛合作,积极促进研究成果转化,希望相关基础研究成果为重要蚊媒传染病的防治做出贡献。

心路历程

我本科毕业后保送进入复旦大学攻读博士学位,师从我国著名动物疫苗专家郑兆鑫教授,从事口蹄疫病毒基因工程疫苗方面的研究。博士毕业后赴耶鲁大学医学院继续博士后阶段深造,加入国际著名传染病学家Erol Fikrig教授实验室从事西尼罗病毒研究。Fikrig教授为美国HHMI研究员、耶鲁医学院传染病系系主任及美国微生物科学院院士,是美国媒介传染病研究领域的领头羊。当时西尼罗病毒在美国肆虐,引起了巨大的社会恐慌,美国政府投入巨资研究西尼罗病毒的防治措施。我在Fikrig教授实验室主要研究蚊媒昆虫感染及传播西尼罗病毒的分子机制,以期找到疫苗及药物干预的靶点。我通过一系列研究,在世界上首次阐明蚊子感染西尼罗病毒的关键分子机制,相关研究成果发表在2010年的国际顶级期刊Cell杂志,研究成果被世界数十家知名媒体报道。2012年初回到国内,入职清华大学医学院并着手组建清华大学医学院病毒传染病学实验室。回国后,我第一个面对的难题就是研究方向的选择。

对于刚独立的年轻PI(实验室负责人)来讲,选择未来5年的研究方向是整个科研职业生涯的关键,如果选题出现偏差,很可能在激烈的科研竞争中被淘汰。一般来说,热门的研究方向是比较常规的选择,可是我在美国从事的蚊媒病毒的研究是病毒学中研究的冷门,当时国内对该领域的资金投入较少,而研究蚊媒病毒与媒介蚊虫的关系又是冷门中的冷门,我当时也为选题陷入犹豫。但是,我在冷静分析后发现,近年来多种新发或再发烈性病毒传染病多是蚊媒传染病,从本世纪初的西尼罗脑炎暴发、到全世界登革热近20年的暴发流行、以及当时出现的美洲基孔肯亚热流行,均是典型的蚊媒传染病。但是到目前为止,绝大多数蚊媒传染病没有有效疫苗或治疗药物,使得蚊媒传染病流行愈演愈烈。该公共卫生难题形成的原因,一方面是由于蚊媒病毒传染病存在特殊的致病机制,另一方面也是因为之前蚊媒病毒传染病基础研究比较滞后,尤其是“媒介-病毒”分子关系一直是领域内研究的盲点,深入研究“媒介-病毒”关系将对蚊媒病毒传染病的防治提供新的思路和防治策略。在思考清楚以后,我决定今后继续从事蚊媒病毒致病机制方面的相关研究,并将未来的研究方向聚焦到三个方面:蚊媒病毒感染传播机制研究;蚊媒抗病毒免疫研究;蚊媒病毒新型疫苗的研发。我将我的研究思路向学院的相关资深教授阐明后,他们也非常支持我坚持自己的研究方向,并鼓励我科研就是要有“坐冷板凳”的精神,在一个领域内深入挖掘不随便追逐热点,终究会取得科研上的突破和领域内科学家的认可。

于是我开始搭建研究平台、组建研究团队,在回国4个月内就开始了相关研究工作。总体来说,在回国后的5年中,我们具体做了以下几项具体工作:1. 阐明蚊媒病毒感染机制及宿主免疫保护机制。 我们首次鉴定出C型凝集素蛋白是登革病毒感染蚊虫媒介的关键感染辅助因子 (PLoS Pathogens, 2014a)。此外,在媒介抗病毒免疫研究方面,我们团队发现埃及伊蚊补体因子可作为模式识别受体识别登革病毒并激活抗病毒免疫反应 (PLoS Pathogens, 2014b);一种包含补体结构域的神经分子是媒介蚊虫耐受病毒感染、保护蚊虫神经系统免受病毒感染损害的关键因子 (PLoS Pathogens, 2015)。鉴于我们在蚊媒病毒领域的深入研究,近期领域内顶级综述类杂志Trends in Parasitology 邀请我对蚊媒抗病毒免疫进行系统评述 (Trends in Parasitology, 2016),说明我们在该部分的研究已经获得国际同行的高度关注和认可。2. 探索蚊媒病毒传播分子机制。我们知道,登革病毒等蚊媒病毒在“人-蚊”之间传播循环,高效完成传播循环对维持蚊媒病毒在自然界生存至关重要。之前研究结果表明,登革病毒等黄病毒感染宿主后可以向宿主内大量释放非结构蛋白NS1,但是NS1大量分泌的原因一直没有被阐明。我们的研究在世界上首次发现,NS1蛋白分泌与病毒血症同时存在,NS1可通过吸血过程进入蚊子体内,抑制蚊虫肠道免疫系统,从而辅助病毒感染。我们的研究首次证实NS1是辅助病毒完成病毒“人-蚊”传播过程的关键因子,首次发现登革病毒在“人-蚊”传播循环过程的分子机制。相关成果已被领域内顶级杂志Nature子刊Nature Microbiology发表(Nature Microbiology, 2016a)。3. 发现媒介生物肠道微生物菌群稳态机制。媒介蚊虫通过吸食感染者的血液来获取病原体。中肠屏障是决定媒介蚊虫感染和携带病原体能力的决定因素,其中肠道内定植的微生物菌群是中肠屏障的关键组成部分。之前的研究已经显示,蚊媒肠道内定植的多种共生菌能够拮抗蚊媒病毒及疟原虫对肠道细胞的感染。我们团队利用RNA干扰在埃及伊蚊以及致倦库蚊体内筛选鉴定出多种C型凝集素蛋白,该类蛋白可有效促进蚊媒肠道内生菌在肠道内的存活与定植。我们进一步阐明了蚊媒肠道内生菌的维持机制,为今后从媒介角度控制蚊媒传染病暴发提供了新的干预靶点和思路 (Nature Microbiology, 2016b)。4. 基于发现的关键感染辅助因子,研发抗登革病毒新型疫苗。登革热作为世界上最严重的病毒性虫媒传染病尚无特效药物及疫苗。由于登革热的致病机理复杂,使得传统疫苗的研发受阻,寻找新的方法来对抗登革热的感染与传播已经迫在眉睫。对于节肢动物传播的病毒,阻断病毒在节肢动物中的关键受体分子可以有效阻抑节肢动物在宿主中获取病毒的能力,降低媒介感染率而达到阻断病毒传播的目的。在该部分研究中,我们利用鉴定出的mosGCTL分泌型受体及登革病毒非结构蛋白NS1作为干预靶点,提出新型抗登革热传播阻断疫苗策略并验证了有效性,该疫苗将在宿主中免疫mosGCTL受体蛋白或登革病毒NS1蛋白来切断登革热的传播途径,为未来控制登革热的暴发和流行提供新的手段。我们的研究正在逐步阐明蚊媒病毒传染病在自然界中感染传播的奥秘,同时研发出多种新型的疾病阻断策略,将为蚊媒传染病的防治提供新的思路和奠定更坚实的研究基础。 经过五年的锤炼,我们已经形成了一个具有扎实研究基础、站在学术前沿的科研攻关团队。目前我的团队包括2位博士后、8位博士研究生、2位研究助理。团队已经形成了“聚焦科学问题,敢于科研攻坚”的实验室文化。在保持科研产出的同时,我们实验室也注重人才培养,有多位同学参加学术会议或科研竞赛获奖;此外,我团队的首位博士后肖小平博士已经出站,目前担任广东医科大学副教授。以上成绩说明,我们团队的研究工作已被世界同行认可,研究工作已处在蚊媒病毒研究方面的世界前沿。目前,我带领实验室与国内外知名研究机构展开广泛合作,积极促进研究成果转化。在未来,我们将重点发现并阐明蚊媒病毒感染传播的分子机制、深入研究蚊媒病毒感染过程中宿主抗病毒机制,并且基于发现的靶点研发新型疫苗。我们希望相关基础研究成果为重要蚊媒传染病的防治做出贡献。

       之前有一个科普杂志的记者向我提问:“蚊媒-病毒互作研究领域并不是典型的热门研究领域,您为何会选择这一研究道路呢?”我的回答很简单:1.我相信研究病毒感染与媒介的相互关系尤为重要,目前国际上绝大多数实验室都在研究病毒与动物宿主的感染关系,但是这个领域长期以来都是研究的“空白地带”;2. 我带领团队能有机会涉足这块研究的“处女地”,能够换一种角度去理解虫媒传染病,对我来说很“享受”这种填补“空白”的感觉。在这样的领域,我们希望做出原创性的研究和科研成果,为虫媒传染病的治疗和预防带来新的解决思路;3. 从个人性格来说,我不是一个善于追逐热点的科研工作者,我本人更喜欢在自己的领域埋头工作,这样可以将研究做得非常深入。对我来说,追随自己的研究兴趣是科研永恒的动力。

       本次能够有幸获得“树兰医学青年奖”的认可,我感到非常荣幸。我首先要感谢郑树森院士及李兰娟院士设立了这个奖项,鼓励我们年轻人奋发图强、聚焦重大科学问题,继续迎难而上。我还要衷心的感谢我的推荐人程京院士,程院士言传身教,永远是我们年轻科学家学习的榜样。同时,我还要感谢我的家人,如果我想要心无旁骛、全心工作,一定是有家人为我的生活无私奉献、负重前行。


“树兰基金”微信公众号:shulanfund



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