汤亚杰：有梦人生不觉寒

本刊记者 吴 彪

专家简介：

汤亚杰，1973年10月出生于湖北省武穴市，2003年于华东理工大学获得生物化工博士学位，2005年从美国麻省理工学院(MIT)学成回国，入职母校湖北工业大学，现任“发酵工程教育部重点实验室”主任。主要从事“发酵工程”领域的教学科研工作，聚焦天然产物生物制造。2009年入选“新世纪百千万人才工程”国家级人选，2014年入选全国杰出专业技术人才、国家“万人计划”科技创新领军人才，2015年受邀参加北戴河休假并作为代表发言，2016年获得国家杰出青年科学基金资助。“天然产物生物制造的理论与方法”获2016年湖北省自然科学奖一等奖(第1)，“工业微生物发酵关键技术及产业化”获2014年湖北省科技进步奖一等奖(第1)……

一勺舀起两江水，一杯清茶三镇香。曾被誉为“东方芝加哥”的“江城”——武汉，九省通衢，千湖环绕。这里不止有闻名国内的武大樱花、黄鹤楼，还有扬名世界的楚文化，更有为社会、国家建设源源不断输送人才的众多高校及科研机构。湖北工业大学（以下简称‘湖工大’）便是其中之一。这所因培养的学生“适用、实干”、“留得住、上手快、有后劲”得到社会广泛认可的省属重点高校，坐落于武汉武昌南湖。以“发挥轻工优势，服务地方经济，培养应用人才，办出鲜明特色”为办学方针，湖工大走过了60年的岁月。

60年里，湖工大取得了属于自己的辉煌成绩。这些成绩的背后离不开众多心怀梦想、立志建设湖工大的学者专家的努力。而谈起湖工大、谈起青年才俊、谈起发酵工程领域的专家，汤亚杰始终是一个绕不开的话题。

从1992年走入湖工大，徜徉在发酵知识海洋里吸取养分，不知疲倦，到2005年头顶光环，荣誉加身，学成归国再次回到母校湖工大，汤亚杰以这里为人生舞台，在发酵工程领域上开拓出了一条路来。再回首，则是汤亚杰踏上了对人生进行“复盘”之路。

学科建设：勇于攻坚，打造学科品牌

2005年，汤亚杰回国，进入湖工大工作。在湖工大汤亚杰全身心投入到教学与科研中去，以国家战略需求产品，如：生物医药、生物能源、生物材料和大宗化学品等为导向，将团队成员学术兴趣与学科交叉融合，将知识背景的优势互补与团结协助的精神相交融，把引进人才与原有团队成员进行有机融合。通过不断完善发展，汇聚了一支团结协作、奋发向上的创新团队。带领这支团队，汤亚杰将发酵工程三大关键科学问题：工业微生物菌种筛选和遗传改造(上游)、发酵过程优化与放大(中游)、发酵产物分析检测与分离纯化(下游)，串联起来，联合上游、中游、下游三个方向的研究力量，致力于突破生物技术成果产业化的瓶颈，形成了从应用基础研究到产品开发的完整研发技木平台体系。“通过我们团队的研究，使生物技术具备了实现发酵工业从基础研究到产品开发系列重大突破的条件。”汤亚杰说道。

围绕湖工大学科建设总体目标，2008年以“工业微生物湖北省重点实验室”为基础，汤亚杰牵头成功申报了“发酵工程教育部重点实验室”，实现了湖工大教育部重点实验室零的突破，并且该实验室在2016年生命领域的全国156个参评教育部重点实验室中获评“优秀”。2012年，汤亚杰再次以湖北省重点学科带头人的身份，带领轻工技术与工程学科成功获批湖北省优势学科，实现湖工大在湖北省优势学科建设中零的突破。该学科在教育部第3轮学科评估中名列全国第10，位居非博士点高校的首位。2017年，作为湖北省唯一省属高校，湖工大成功获批“细胞调控与分子药物学科创新引智基地(简称‘111’计划)”。这些成就的取得，离不开汤亚杰的倾心付出。他说，学科平台的建立为承担国家重大项目打造了坚实的基础，为学校从教学型向教学研究型的转变提供强有力的支持，同时，也巩固了湖工大发酵工程学科在华中地区的领先地位，为武汉两型社会试验区建设、武汉国家生物产业基地建设提供了理论、技术及人才支撑。

科学研究：学为人师，提升科技服务能力

汤亚杰一直从事“天然产物生物制造”领域的科学研究。“我想做点大家认可的事，但在做事之前，第一要看准方向，路子要对；第二要踏实去做，尽心尽力。认真、用心是做好事情的关键因素。”汤亚杰如是说，也是如是做。

在汤亚杰看来，做科学研究不仅应该将目光放远于国际前沿，还应回望从中华五千年文明中传承下来的智慧——中药。“众里寻她千百度”，汤亚杰决定在“抗肿瘤新药创制”这一关乎人类健康重大课题上对“鬼臼毒素”施展拳脚。

汤亚杰说，鬼臼毒素是中药植物八角莲、山荷叶、桃儿七等主要药效成分，早在《皇帝内经》《本草纲目》《神农本草经》《纲目拾遗》等20余部药典中就记载用于痈疖肿毒等治疗。鬼臼毒素因简单易得、高效广谱而被民间冠以“江边一瓢水”之美名。药理学实验表明，鬼臼毒素具有广谱高效的抗肿瘤作用。然而，鬼臼类衍生物活性较低、毒副作用强和水溶性差等问题，限制了其临床应用。因此，作为具有新药开发价值的天然活性先导化合物，鬼臼毒素成为汤亚杰实验室开展“抗肿瘤新药创制”研究的理想模型。

向院士汇报交流

在国家自然科学基金“串联生物转化修饰鬼臼毒素分子结构的新方法研究”“组合生物转化鬼臼毒素产物分子多样性”和“鬼臼类化合物损伤微管蛋白结构诱导肿瘤细胞凋亡过程的信号转导机制”项目的资助下，汤亚杰围绕“天然药物分子结构的理性设计”“天然药物分子结构修饰和改造”“天然药物活性评价和新药临床前研究”展开研究，取得了阶段性的成果：先导化合物1作用于人子宫癌、肺癌、乳腺癌、肝癌肿瘤细胞的抗肿瘤活性，较鬼臼类上市药物“依托泊苷”提高了3个数量级，并具有较强的微管蛋白结合能力，有望开发为新型微管蛋白抑制性抗肿瘤候选药物；先导化合物2和3作用于人子宫癌、肺癌、乳腺癌、肝癌肿瘤细胞的毒性，较“依托泊苷”降低了3个数量级，为解决鬼臼类药物毒性大的问题提供新思路。“上述研究成果发表在ACS Chemical Biology、European Journal of Medicinal Chemistry、Oncotarget等主流学术期刊上，并授权美国发明专利4项，中国发明专利15项。

“不积跬步，无以至千里”，获得上述具有成药前景的先导化合物令人振奋。而如何实现“天然抗肿瘤鬼臼类药物高效生物制造”一直是萦绕在汤亚杰脑海中的关键问题。心思缜密的他，在课题规划时就对制约“生物制造”效率的两大关键因素进行了布局：

第一，微生物细胞合成目的天然产物的能力是决定其生物制造过程效率的决定性因素，而微生物细胞合成能力决定于其代谢网络，代谢网络又决定于微生物的遗传结构。因此，需要对微生物细胞的遗传结构进行定向改造，从而提升微生物细胞合成目的天然产物的能力。通过研究，汤亚杰最终提出了激活目标产物合成途径和削弱副产物合成途径的新策略，显著提升了微生物细胞合成天然产物的能力。研究成果发表在国际主流学术期刊Biotechnology Advances、Metabolic Engineering、Biotechnology and Bioengineering和Biotechnology for Biofuels上。

第二，微生物细胞生长主要在对数生长期，天然产物合成却不一定在对数生长期，比如次级代谢产物的合成往往在细胞生长的稳定期。因此，须协调细胞生长与产物合成两者之间的矛盾，实现细胞生长与产物合成的双重强化。汤亚杰发现了微生物细胞生长和天然产物生物合成对营养物质和培养条件响应不一致的规律，从而分别建立了营养物质“少量多次”流加的“营养物质流加培养策略”和培养条件分阶段控制的“多阶段培养策略”，最终实现了微生物细胞生长和天然产物生物合成的双重强化。这些策略被国内外同行广泛应用于提高萜类、真菌多糖、生物碱、黄酮、色素、酶制剂等天然产物生物制造过程效率。其中有关“营养物质流加培养策略”论文被SCI他引120余次，在“Google学术搜索”中被引次数排名第二；有关“多阶段培养策略”的论文在“Google学术搜索”中被引次数排名第一。“这些数据充分表明我们提出的理论具有普适性。”汤亚杰说道。

上述研究成果获得2016年湖北省自然科学奖一等奖。而汤亚杰并没有局限于在实验室里埋头研究，他还十分重视实验室成果转化成生产力。汤亚杰将这些研究成果在湖北广济药业股份有限公司、武汉新华扬生物股份有限公司等企业中推广应用，取得了良好的经济效益和社会效益。推广成果“工业微生物发酵关键技术及产业化”获得2014年湖北省科技进步奖一等奖。

汤亚杰带领科研团队在天然产物生物制造领域的研究中，形成了理论攻关、技术突破和产业应用“三位一体”的鲜明特色，提出的“代谢调控新方法”和“协同强化策略”成功地进行了工业应用，这些研究成果丰富和拓展了“天然产物生物制造”领域的理论和方法，具有良好的示范和借鉴作用。

人才培养：行为世范，培养高素质、创新型人才

本着“高标准、严要求；送出去、请进来”的原则，汤亚杰时刻以自己的一言一行影响着团队成员和学生，帮助他们养成优良学风，形成独立思考、独立工作的良好习惯。坚持科研反哺教学和“以人才培养为中心，在科学研究过程中培养创新型人才”的教学思想和理念。汤亚杰把“人的发展”作为本科生教学、研究生培养和青年教师扶持的根本目标。

与团队参加会展

引导、转变本科生观念

汤亚杰先后承担了面向本科生主干课程的主讲和实验指导工作，以及面向研究生的教学任务，同时在中国科学院武汉病毒研究所承担了《高级微生物学》课程。在课堂授课环节，汤亚杰融入国外教学思维，将“老师讲为主”的教学方式变更为“学生先讲，学生与老师一起讨论乃至争论”的课堂授课模式。“不是老师决定要教什么，而是决定于学生要学什么。让学生逐渐学会‘提出问题、分析问题、解决问题’能力，激发学生学习兴趣，让学生不断发现新问题，并找到解决问题的办法。”

汤亚杰还经常邀请国内外知名专家学者为学生进行专题讲座，开阔学生视野。近5年来，汤亚杰每年教学工作量大于标准学时，超额完成了教学任务。主讲的《细胞工程》课程受到学生广泛好评，被学生们认为是4年本科学习中留下印象最深的课程。在实践教学方面，汤亚杰以提高教学质量为目的，以转变学生学习方式和促进学生发展为宗旨。坚持从实践出发和因地制宜的原则，继续挖掘和发挥实践在教学过程中的积极作用。他还依托国家和省部级课题，将企业需求与基础研究有机结合，充分利用教育部轻工清洁生产研究生创新中心、教育部产品质量检测技术实验教学中心和校外实习基地等平台，解决书本理论和动手能力脱节、课堂教学和实践之间互不渗透等突出问题，致力于使学生专业知识和工程能力同步发展。汤亚杰积极宣传实验室科研成果和实验室文化，吸引大一到大三的本科生走进实验室。采用查文献、制定方案、参会讨论和解决问题等研究生式培养模式，为本科生实验技能、科研思维、科技前沿和创新能力培养“传道、授业、解惑”。在这样的用心经营下，近5年，汤亚杰所指导的本科生毕业论文先后有16人次获得湖北省优秀学士学位论文。

挖掘、激发研究生潜质

作为一名专家型的学者，在具备一定的管理能力的同时，首先是做一名称职研究生导师。汤亚杰在承担日常行政管理工作的同时，始终坚持深入开展学术研究，思考如何建立一个多方面的系统体系，来培养优秀的研究生。他说，他所招收的研究生大多来自省属高校，针对这些研究生普遍存在主动性不足、创新能力弱、学习方法不得当等问题，经过十余年研究生培养的积极探索，逐渐形成了每日写科研日志、每周末开组会讨论、每半年进行课题小结与规划、年终总结与规划、SCI论文专题等多形式的一整套研究生培养模式。

十年如一日的不懈坚持，汤亚杰培养出一批批优秀的研究生。近年来，汤亚杰指导的硕士研究生发表SCI论文人均超过1篇，平均影响因子高于4.0；先后7人获湖北省优秀硕士学位论文。他告诉记者，学生凭借扎实的科研基础和较强的综合素质，超过68%的毕业生就职于辉瑞制药、华大基因、药明康德、安琪酵母、马应龙药业、新华扬、武汉生物制品研究所、深圳海普瑞药业、湖北省肿瘤医院、广西壮族自治区疾病预防控制中心等国内外知名企事业单位；17%的毕业生在武汉大学、中科院武汉物理与数学研究所、大连理工大学、华东理工大学攻读博士学位。

汤亚杰不仅培养研究生的科研能力，更注重情商素质培育。经过多年的总结与反思，实验室形成了“脚踏实地，仰望星空”的实验室文化。“我时常教育研究生们要先学会‘做人’、然后再是‘做事、做梦’，即做到竞争而不失人品，奋进而不急功近利，理想而不务虚。走向工作岗位的研究生，获得了公司、企事业单位的一致好评。”

目前，汤亚杰已经在研究生培养方面形成了品牌效应，在连续几年的硕士研究生招生录取中，来自武汉大学、华中科技大学、山东大学、武汉理工大学、华中农业大学、陕西师范大学等“985”“211”院校的许多本科生慕名到湖工大攻读硕士学位，这进一步提升了学校人才培养的质量与品牌。

扶持、培养青年教师成长

汤亚杰分析青年教师的成长过程，他认为青年教师缺少的不是知识，而是持之以恒的学术信念和“打破砂锅问到底”的钻研精神；缺少的不是热情，而是对于科研教学事业的责任感和使命感；缺少的不是信心，而是成长过程中多方面能力的历练。为帮助青年教师迅速成长，汤亚杰精心制定奖励机制并在团队内展开民主讨论，坚持公平公正分配原则，调动团队成员积极性，促使团队内形成良性竞争。近5年来，创新团队中的4位优秀青年教师朱丽雯、刘瑞桑、赵巍、贾开志均获国家自然科学基金资助，并在国际知名学术期刊Biotechnology Advances、Metabolic Engineering、Biotechnology and Bioengineering、Biotechnology for Biofuels、Food Chemistry等上发表SCI论文27篇。

此外，汤亚杰还关心青年教师的职称待遇，鼓励青年教师继续深造。朱丽雯、刘瑞桑、赵巍等3名年轻老师分别在职攻读武汉大学、大连理工大学和华中农业大学博士学位。同时，在平时工作生活中，他时常将“楚天学者”岗位津贴和自己的年终奖金分发给实验室的年轻老师，激发他们全身心投入科研的积极性。正是因为这种创新型青年教师人才培养模式的成功，不仅使实验室取得丰硕的科研成果，更重要的是逐渐打造了一个具有朝气、奋发向上的创新团队。

基于以上取得的成绩，汤亚杰受邀任Springer学术期刊“Bioprocess and Biosystems Engineering”副主编、W i l e y学术期刊“Biotechnology Journal”编辑委员会。

“做人、做事、做梦”。汤亚杰说，他就是敢于做梦，勇于做梦的人。2006年以前，湖工大的学科平台基础立足于工业微生物湖北省重点实验室，发酵工程学科没有主持过国家自然科学基金，以第一单位发表的SCI论文寥寥无几。汤亚杰通过言传身教和潜移默化的引领和示范，指引了整个实验室发展方向，充分发挥了带头人的领头作用和核心作用。如今，在他的带领下，他和他的学科同仁们已经立足于发酵工程教育部重点实验室等众多科研平台，开创了湖工大科研新局面，为学校的科研发展起到了积极的推动作用。

在众多成就背后，定会隐藏着无数的阻碍与困难。在记者问起实验室在建设途中遭遇过哪些困难时，汤亚杰云淡风轻地说道：“从无到有，从起步到现在的规模，困难阻碍肯定是相当多的。既然选择了这条路，再难，也得迎难而上。因为，一个新事物要得到大家的认可与支持必须得做出点东西来。”

对于困难，汤亚杰就以这几句话简而谈之，似乎都成了过去式，已经遗忘。他现在心系的是实验室的发展。他说，实验室是教育部重点实验室，他要努力把实验室建设为国家重点实验室，还要努力培养更多的人才。“我不希望仅仅是我一个人做得比较好，我希望能够带动一批人，大家共同发展进步。”

在整个采访中，汤亚杰不止一次提到：“从麻省理工学院回到湖工大，在我看来是一件应该做的事，没有必要大写特写。”欲致鱼者先通水，欲致鸟者先树木。要办成一件事，必须先创造条件；创造条件，必须先抓住根本。如此，则能事半功倍、水到渠成。为补齐学校、团队发展所需的人才与平台这两块短板，汤亚杰不问归程，终身奋斗。

和团队成员合影