破解生命核心语言 专访哈佛刘军教授

【字体: 时间:2010年02月23日 来源:生物通

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  21世纪,生物科学技术的发展可视为第四次科学浪潮,其中,最闪耀的新兴科学莫过于“生物信息学”。生命语言的秘密隐藏在数以亿计的原始生物信息资源中,比如,DNA序列数据,如何从冗长纷杂的数据中找到生命语言的真正含义成为21世纪生命科学的重大挑战。在这个领域中,华人科学家、哈佛大学终身教授刘军就是生物信息学领域中的领军者。

  

编者按:21世纪,生物科学技术的发展可视为第四次科学浪潮,其中,最闪耀的新兴科学莫过于“生物信息学”。生命语言的秘密隐藏在数以亿计的原始生物信息资源中,比如,DNA序列数据,如何从冗长纷杂的数据中找到生命语言的真正含义成为21世纪生命科学的重大挑战。在这个领域中,华人科学家、哈佛大学终身教授刘军就是生物信息学领域中的领军者。

 

这位曾同时拿到斯坦福大学和哈佛大学终身教授offer的数学天才,凭着自己的兴趣爱好在生物信息学领域还处于冷门期时敲开了这个破译生命语言密码的大门。

 

刘军,35岁便拿到哈佛大学终身教授offer,目前是美国哈佛大学统计系和生物统计系终身教授,是世界生物统计和生物信息学领域的著名专家,同时也是斯坦福大学的兼职教授,清华大学客座教授。

 

刘军教授于2005年被美国统计协会(ASA)选为“ASA FELLOW”;于2002年获得北美五个统计学会联合设立的 “COPSS Presidents’ Award”(考普斯总统奖,素有“统计学诺贝尔奖”之称,是国际统计学界最高荣誉)。2001年刘军教授完成了自己的英文著作《科学计算中的蒙特卡罗策略》。此书现已成为哈佛大学、斯坦福大学及其他高等学府的教科书。.他在蒙特卡罗计算方面的独到理论见解和方法创新是世界一流,而他的一些针对生物信息问题而设计的蒙特卡罗统计算法更受到尖端生化研究界的高度重视及广泛引证。

 

破译生命语言

从小醉心于数学的刘军教授,对生命科学也充满着好奇。在统计学方法还只应用在临床及医疗数据处理时期,他已经开始盘算着用数学统计方法去开启生命的奥秘。他开始从大量的DNA 和蛋白质序列中研究规律,并结合生物芯片数据来研究生物学中的核心问题之一:基因调控模式。他通过统计学方法分析基因在各种情况下如何进行调控,并用发现的统计规律对新蛋白质的性质和新基因调控通路的构成进行预测。他的这一套方法在1993的《科学》杂志上发表之后对这个领域产生了深远的影响(此文至今已被引用1300多次)。 这之后的多年他的实验室一直通过生物信息学(bioinformatics)和计算生物学(computational biology,利用基因序列信息和mRNA表达的基因芯片数据长期研究基因调控网络、基因转录调控、统计遗传学、蛋白结构和功能分析、基因组序列分析等课题。

 

他们实验室是转录因子-DNA序列结合位点的预测课题的先驱。用计算机方法和统计学方法预测的这些位点经过实验室验证属实,目前已经预测的有:大肠杆菌(E. Coli)、Basillus Subtilis、酵母和人类转录因子结合位点。此外,他们预测的部分蛋白结构也已经获得实验室证实。

 

近期精确预测HIV耐药变异位点

近期,刘军教授实验室通过统计学的方式预测了HIV病毒的几个位点的联合变异模式(主要是HIV病毒蛋白酶序列,这些预测结果比较精确),这些联合变异模式是引发HIV耐药的主要变异模式之一。相关成果文章公布在PNAS上。

 

这些预测中,有几个是具有潜在临床应用价值的:

a. 医生在给艾滋病患者进行临床治疗时,可提取患者的HIV,并进行测序分析,再依照HIV的联合变异位点图比对患者体内的HIV可能对哪些药物产生耐药性。通过这样的分析,医生可制定适合患者体内HIV病毒的个性化治疗方案,选择敏感性好的药物给予最及时的治疗。

 

b.制药公司可参考这份联合变异模式预测图来设计和制备艾滋病辅助治疗药物,专门针对那些变异点设计新的药物,以辅助鸡尾酒疗法。比如说,针对联合变异位点46-82-54区域82位点设计药物,一旦成功设计针对82位点的药物,就可抑制HIV病毒在这个位点的变异性,可有效地提高HIV的治疗效果。

 

35岁即获得哈佛大学终身教授offer

1991年刘军刚毕业就被哈佛大学聘为助理教授,开始了他的执教生涯,1994年又被斯坦福大学争聘为助理教授(提供tenure track)。那时,他不仅继续研究统计学,同时一头扎入生物信息研究中。尽管当时这个领域刚刚起步并不热门,尤其在统计界几乎无人知晓,他依旧痴迷。后来,在哈佛大学招聘终身教授时,生物信息学方面的研究成为了刘军教授的一大亮点。

 

35岁,哈佛大学与斯坦福大学同时提供offer是一件很酷的事。刘军教授却谦虚地表示,首先, 运气很重要。他也没想到能直接在哈佛大学拿到终身教授的职位,当时只是想碰一碰。除了运气外,他觉得还有一个关键的是,他人虽然很随便,但工作上一直都不是个随大流的人,总是希望能做一个与别人不一样的东西。用他的话讲,做和大家一样的东西是“跟别人硬碰硬,太没谱了,也不好玩。”很幸运的是,刘教授入手的几个领域都马上变得热门起来(比如,统计中的Monte Carlo算法和生物信息学)。这虽然是运气使然,也确实考研一个人的胆色和眼光。此外,刘教授认为兴趣的驱动是非常重要的,做研究不能太功利。在斯坦福和哈佛,他学到了很多东西,但最重要的是如何做一名独立的思考者。

 

面对压力

有一流的学历、在一流的学府、做一流的教授。刘军教授有着无懈可击的完美经历,这背后,有着多少压力呢?

 

刘军教授认为压力与个人的性格和境遇很有关。他自认一向都是一个很自信和很会放松的“乐天派。”科学研究对他是一种乐趣,又不是很急功近利,所以他没有感到什么研究的压力。 他最大的压力来自对学生的担忧,总在思考怎么让学生获得更好的未来。他大部分的经费都用来对博士生和博士后的培养,所以申请经费的时候很大程度会考虑学生的需求。

 

一个热爱生命科学的人,应该也是个热爱生活的人。刘军教授爱好广泛,足球、篮球,游泳和滑雪,这些都是他的运动爱好。刘军教授有一儿一女(8岁和6岁半),活泼可爱,聪明调皮,是他的至爱。和他们在一起的时间都是充满温馨十分宝贵。这不,上个周末刚刚和夫人带着两小去Killington滑雪场滑了两天雪。让刘教授骄傲不已的是他6岁的宝贝女儿已经可是流畅地滑中级道了。

 

刘军教授另一个爱好就是收集古董钢笔。摆弄它们,修理它们成为他最好的放松模式。现在刘军教授已经收藏了几百支Parker, Waterman, Sheaffer, Wahl-Eversharp, Mont Blanc, etc., 钢笔。在刘军教授的实验室的主页上,可以看到这些收藏的照片。

(刘军教授主页地址:http://www.people.fas.harvard.edu/~junliu/

 

后记

刘军教授面对事业有这么一个准则,“做和大家一样的东西是,跟别人硬碰硬,太没谱了,也不好玩。”我想这个准则不仅适合生命科学领域也适合所有的人,只有创新才能获得发展,我衷心祝福刘军教授,做好玩的事业,走不一样的人生道路。

(生物通 张欢)

 

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