“火花”迸射的事业

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2009年初，由教育部科学技术委员会组织评选的2008年度“中国高等学校十大科技进展”榜单揭晓，北京大学研发的“线粒体超氧炫现象及其产生机制”光荣入选，其主持人便是北京大学分子医学研究所钙信号实验室主任、教育部长江学者特聘教授――程和平。

钙闪烁

2008年12月31日，一篇题为Calcium Flickers Greet CellMigration在Nature杂志上在线发表，重点介绍钙信号调控细胞迁移运动的新发现和新观点。几乎在第一时间，NatureReviews，Science，Cell等知名学术杂志不约而同地对该论文进行了配图报道。该论文由国家重点基础研究发展计划(“973”计划)和国家自然科学基金委员会资助课题产生，受到了学术界的广泛关注。

据程和平教授介绍，细胞迁移活动在器官形成，机体免疫防卫、创伤修复、器官重塑、肿瘤细胞扩散等过程中发挥重要作用。长期以来，学术界都认为迁移细胞内钙信号呈“头部低、尾部高”的梯度，尾部高钙信号与尾部的回缩直接相关，但如此一来，头部低钙信号如何调节更为复杂的细胞定向及转弯活动，就找不到合理的解释。程和平研究组运用共聚焦显微成像技术，发现迁移成纤维细胞头部存在大量微小而短暂的钙信号事件，即“钙闪烁”现象，并证明钙闪烁起着掌控细胞运动的“方向舵”作用。实验条件下，钙闪烁被抑制的细胞可以维持直线运动，但完全丧失了定向和转弯的能力。可以说，最新发现的集中于头部的“钙闪烁”事件为激活细胞定向运动的信号分子提供了动态的局部高钙信号。

其实，这一发现的意义不止如此。通过“钙闪烁引导细胞定向迁移”的新观点，他们提出在外界趋化因子梯度诱导下，钙闪烁发放呈现不对称特性――即趋化因子浓度高的一侧，钙闪烁更为活跃，驱动细胞转向此侧，从而精确地调控细胞的定向迁移而通过确定钙闪烁产生的相关通道蛋白分子，可以抑制钙闪烁的产生，进而抑制细胞迁移。这一系列的新发现，都为寻找干预细胞迁移的药理学和生物医学工程学手段提供了新的靶点和思路，同时，钙闪烁的发现也为“钙火花”家族增添了一名新成员。

钙火花

与最新发现的钙闪烁相似，钙火花是程和平教授16年前的一个发现。

早在]993年，他首次发现并命名了细胞内钙释放的最基本单位“钙火花(caIclum Sparks)”，有关结果发表于Science杂志上。

1 995年，同样在Science上，他报道了最新观点――钙火花也是心肌兴奋一收缩耦联过程中细胞内钙释放的最小单位。

1 996年，他通过钙火花研究“看见”了细胞内分子间纳米尺度上通信应答过程，相关研究成果刊登在Nature上。

1997年，他又一次在Science上刊登了另一有关心衰心肌细胞收缩力下降的重大发现，并被《纽约时报》、《巴尔的摩太阳报》等广为报道。

1 999年，美国科学院院士Knox Chandler称钙火花相关研究为新学科，为其冠名为“Sparko ogy(钙火花学)”。

2004年，英国Glasgow大学David Miller教授将钙火花的发现列入一百多年来心脏研究的10项杰作之一。

2008年“钙火花”发现15周年之际，Physiological Reviews杂志特邀程和平教授对钙火花学研究进展进行了综述。

在不断的研究中，程和平发现，钙火花广泛存在于多种细胞体系中，包括人类在内的心脏搏动都受到细胞内钙信号如“钙火花”所调控，他们在自发性高血压大鼠心衰模型中发现，心肌细胞中横管结构呈现无序化，造成钙信号分子间错位和脱耦联，表现为耦联成分的钙信号减弱，并伴随有不同步的脱耦联钙信号。这一新发现解释了临床上心衰心脏的“钙佯谬”现象，即心衰心脏同时兼具收缩力下降的缺钙表征，以及钙依赖性心律失常的钙超载表征，对于认识心脏疾病病理机制，从而有效地预防和治疗心衰疾病具有重要意义。

火花一样绚丽

从钙火花到钙闪烁，无不凝聚了程和平教授的心血。那么程和平究竟是如何一路走来的呢，

1980年，程和平考入北京大学力学系，然而对生物学的兴趣却让他在大三时开始随生物系选课。1 987年，在获得应用数学与力学系生物工程硕士学位的同时，他也拿到了生物学系生理学学士学位，成为北大第一批双学位获得者之一，随后任教于北大无线电电子学系。1 990年，赴美国马里兰大学攻读博士学位，专业方向为心肌细胞钙信号转导及兴奋收缩耦联的细胞及分子机制。毕业后赴美国国家卫生研究院(NIH)老年研究所工作，曾任心血管科学实验室钙信号研究室主任、资深研究员(Senior lnvestlgator，tenured)。

力学、生物学、无线电电子学，九年的时光，程和平在三个学术领域迂回辗转，最终还是落定在生物医学领域。对于这一番经历，他颇为感激，没有这三个领域里扎实的基本功做后盾，他自认为不可能有如今在科研中的游刃有余。如果说北大给他的更多是扎实的基础和做人。做学问的态度，那么马里兰大学的几年，则让他真正走到了国际学术的前沿，看到了国际一流的学问是如何“炼成”的。在那里，他开拓了视野，熟悉了业界众多知名学者的学术研究，甚至读到他们的论文时，不看署名就能知道作者是谁。然而，他终是忘不了归来。1 998年，程和平在北京大学组建细胞钙信号研究室，后又辞去美国NlH资深研究员终身职位，回到北大主持分子医学研究所“钙信号转导实验室”工作。

被问到当时的情况，程和平只是淡淡地说，他从未想过不回来。关于这一点，是有一段轶事的。1 990年，接受导师面试时，程和平开门见山地问：“将来学成，我是要回中国的，您会不会为此感到失望呢?”而这位导师的一句话则使他心里的那块石头终于落了地，导师说，“不，我为此感到自豪。”从去便想回，在程和平心里，总是心心念念于北大对他长达九年的培养，只希望能够以自己的真才实学为祖国科技事业的发展做出真正的贡献。

2000年，获聘教育部长江学者特聘教授，2007年，担任首席科学家，主持科技部“973”项目。重大心脏疾病分子机理和干预策略的基础研究，从事科研至今，已近百篇，其中10篇刊于Science，Nature和Cell，近年来，又把研究兴趣拓展到ROS信号转导领域。追寻着程和平的脚步，笔者只来得及看到一个忙碌的背影。2008年，Cell杂志上又一次出现了程和平及其同事的名字，这一次，这个团队发现的是在活体细胞中存在局部，问歇性，量子化超氧生成事件，他们为此命名为“超氧炫”，作为细胞内单个线粒体基质中超氧信号的瞬时爆发现象，此发现为研究生理和病理情况下ROS信号及其调控开拓了新视野。

“我喜欢科研”，程和平坦言，而他也确实总能从中发现一些独有的乐趣，比如超氧炫的发现。最初，他们其实是在做钙信号的实验，结果一年后发现不像是钙信号，又一年，他们才发现实验现象与超氧信号有关。“炫”，本来就有着光辉艳丽的含义，为这个瞬时爆发的现象命名以“炫”，足见他以其为美的心意，而对美丽的好奇和对科学的探索一样，都是他执著的动力。因为喜欢，所以一路走来漫长却不寂寞，严谨持重却不枯燥，在一串闪光的术语中抒发一丝浪漫的情怀，他说，“累不累是别人看的，对我而言，喜欢做的事情就不会党得累。”

如今，作为钙信号研究室主任的他，把大量的精力置于学生教育和人才培养中。“科研可以成就一个人或者一个团队，而学生则承载着科技兴国的未来”，程和平如是说，“学生是第一位的，科研是培养学生的副产品。”浮世繁华中，他的目光总是落在更长远的远方……