“90后”清华女博士白蕊：潜心 研究， 攻克世界级高端科技难题

文/青山

2022年10月31日，2022达摩院青橙奖名单公布，“90后”内蒙古女孩白蕊榜上有名，这是她斩获2020年“世界最具潜力女科学家奖”之后获得的又一大奖，而她是15位获奖学者中最年轻的科学家。她累计在《科学》与《细胞》杂志上发表了9篇高水平研究论文，参与并主导了全球唯一覆盖完整RNA循环的剪接体系列研究，已攻克多个世界级高端科技难题，为相关遗传病和癌症机理研究带来新途径。（图1）

图1 白蕊

勤奋好学，对生物特别感兴趣

1992年，白蕊出生在内蒙古一个普通家庭，少年时最爱看《少年儿童百科全书》等科普类书籍。上初中时，白蕊各科成绩名列前茅。周末时光，懂得一张一弛的白蕊和其他的“90后”女孩一样爱美食，爱追剧……兴趣广泛。

白蕊勤奋好学，初中毕业后以优异的成绩考上了重点高中，通过一段时间对各科目的深入学习，觉得对生物特别感兴趣，因为她很享受在课堂上和老师一起探讨难题的过程，热心肠的白蕊对向她请教的同学也十分细致耐心。

上高二时，父母建议她读文科，但白蕊对生物学很感兴趣，很想把生物科研当成未来的事业。在课堂上，生物老师讲的内容像施了魔法般吸引着白蕊，她常常看着黑板上一连串的生物分子结构，专注得眼睛也不眨一下，直到完全领会，才回过神来。随着时间的推移，白蕊渐渐不满足于课堂和当前课本上的知识，便经常挤时间学习高一级的生物教材，拓展掌握更深奥的生物学知识。

白蕊对生物的热爱是深入骨髓的，课余时间经常去办公室找生物老师探讨一些生物学难题，颇有一种打破砂锅问到底的精神。好多次，生物老师被她提出的一连串问题问得一时无法解答，并告知她第二天给出标准答案，但白蕊往往已经抢先一步想到各种奇妙的解题妙招。这样的浓厚兴趣一直激励着她深入探究生物学。

高考结束填报志愿时，白蕊毫不犹豫地选择了生物专业。然而，令人意外的是就在当天报志愿前，生物老师给白蕊打来电话，告知她高中生物主要集中于宏观领域，而继续深入下去就要研究微观领域了，这不一定是她的兴趣所在，且生物学研究漫长、枯燥，十分担心她只是一时兴起。可白蕊依旧坚持，为了确保自己就读生物专业，在填报高考志愿的时候，白蕊把所有的专业都填成了生物学。令人欣喜的是，白蕊如愿被武汉大学生命科学学院录取。进入武汉大学后，白蕊课堂上认真听讲，主动帮老师做实验，她对生物研究的热爱，打动了老师，经学院同意，白蕊正式加入实验室参与到科研项目中。（图2）

图2 实验中的白蕊

坚守梦想，如愿进施一公实验室

在4年的大学学习生涯中，白蕊的学习成绩一直出类拔萃，她对自己选择的科研之路亦是充满信心。

而在她大三那年，著名结构生物学家、清华大学教授施一公先生在武汉大学举行了一次学术讲座，白蕊有幸获得听讲机会。在这次精彩的讲座中，施一公深入浅出又生动有趣地讲解了当下前沿生物学的现状，白蕊被施教授充满魔力的讲述吸引了，当晚她的脑海一直回忆着讲座内容，兴奋得久久无法入眠。

从那时起，白蕊才真正意识到，她先前所学习的生物只是基础，生物学的核心领域还有待她深入研究。于是，白蕊暗下决心，本科毕业后一定要加入施一公教授在清华大学的研究生队伍，继续进行生物学研究，从而更全面地拓展自身学术范围。

转眼间，迎来了大三下学期的最后时光，各所大学保送推免正在火热进行中。白蕊借着在校期间令人羡慕的成绩，很快获得了北京大学和中国科学院的青睐。当此际，白蕊自信满满地思忖着，既然能获得这些顶尖高校的录取通知书，去清华大学继续读研是板上钉钉的事儿。因此，白蕊满怀希望地赶去参加清华大学暑期夏令营进行研究生选拔。然而，令人遗憾的是，她被面试“刷”下来了。这个消息对白蕊来说犹如当头一棒，那时的她心里很有些不服气。

简短失落之后，她鼓起勇气冲到时任清华大学生命科学学院院长施一公的办公室毛遂自荐，可当时施教授并没有同意。白蕊回去后，继续发邮件给施教授。施一公回复“看推免的情况”。

夏令营遭遇淘汰，这对于一向优秀的白蕊来说，是一个很大的打击！那一阵子，她的情绪甚是低落。

然而，漫长的暑假才刚开始，白蕊有充分的时间调整自己，9月是清华大学推免面试的时间，她还有一次宝贵的机会，白蕊明白只要自己坚守梦想，机会或许就在不远的拐角处等着她。她默默鼓励自己，再次扬起斗志，每天专心致志地复习专业知识、做实验、写论文，将相关知识理论牢记于心。同时，反省自己被淘汰的原因。经过2个月假期的充分准备，白蕊对接下来的推免充满信心。

机会总是留给准备充分的人。最终，白蕊以武汉大学生命科学学院生物学基地班专业排名第一的成绩，成功拿下推免名额，并且以优秀的表现通过了清华大学直博生面试。为让自己心里更踏实，白蕊还是给施一公教授写了长长的邮件，真诚地阐述了自己想要加入他的团队的信念。这一次，她收到了来自施一公教授的回复：“来实验室做实验吧！”此时的白蕊开心得不得了。（图3）

图3 清华毕业典礼上的白蕊与施一公教授

潜心研究，攻克世界难题继续科研之路

最初进入施一公实验室时，白蕊甚是担心，因为施教授告诉他们：“我们要做就做世界级难题，否则中国在基础研究领域的话语权会越来越少，清华的学生都不做，那谁来做？”在这样的环境里，白蕊很快结识了一群优秀的师兄师姐，也接触到了全世界最棘手的难题——剪接体的三维结构与RNA（核糖核酸）剪接的分子机理。

研究表明，人类约35%的遗传病和多种类型的癌症均与某些基因的错误剪接、剪接体蛋白组分的突变以及剪接体的错误调控有关。可由于剪接体的高度动态性，RNA剪接的清晰结构和复杂机理迟迟没有被攻克。

施一公实验室成员率先解析了8种主要剪接状态中的一种，但8种状态之间差距甚大，想要逐个攻克绝非易事。更紧迫的是，同时期，国际上共有4个课题组在争分夺秒地研究这个难题，这样的境况下容不得研究人员有丝毫的懈怠。顶着巨大的压力，白蕊拼尽全力践行施教授的那句：“要做就做世界级难题！”由于这方面几乎没有相关文献和专著可以参考，她只能靠着自己的摸索，不断向成功挺进。（图4）

图4 研究剪接体的白蕊

在RNA剪接的过程中，有一种名为内含子的“元件”是会被剪接体剪除的，而在剪除过程中，剪接体至少会变换10种形态，每种形态伴随着不同的“动作”其中最初始的形态，是科学家们公认的最难捕捉和分析的形态，“因为它瞬间就会解聚，进入下一个形态”。剪接体由上百种蛋白质聚合而成，这里的“解聚”可以想象成剪接体一边工作，自己身上的蛋白质一边“往下掉”。白蕊每天清晨5点就去实验室做实验，每天午夜12点才回到寝室，为的就是寻找既不会影响细胞生长，又能将剪接体阻碍在某种瞬变状态的关键蛋白失活体。

在这样的研究中，白蕊提出了自己的思路，可大家认为可行性不高。执拗的白蕊并没有放弃，“我觉得没人比我更了解这个实验，了解这个状态剪接体的特征。”“我就先按照自己的思路做。”在这样的坚持下，白蕊终于找到了满意的实验方案，完成了目前世界上最复杂、最大也最难捕捉的剪接体状态——预催化剪接体前体的捕捉和分析工作。“我们是世界上第一个捕捉和解析预催化剪接体前体的实验室，当时审稿人评价说这是最重要的剪接体结构之一。”白蕊说。（图5）

在施一公鼎力支持下，白蕊又继续着手研究分子量最大的剪接体pre-B complex近原子分辨率的三维结构。这项研究的难度较之前又上升了许多，世界上还没有哪位专家或者研究小组能够捕获并解析这个状态下的剪接体，但白蕊就是有这样的信心，敢于直面世界难题。

用200多个日夜，在无数次失败的实验中，白蕊发现前人沿用的研究方法存在一定的缺陷，于是她根据实际情况做出了改进，在提纯手法方面她结合剪接体复合物的特征，运用了更为准确的研究试剂。经过调整和优化各类实验条件，耗费的酵母多达五六百升，制作的培养基更是以吨为量级。在这样的潜心研究下，白蕊终于成功地解析了这个世界最大、最复杂、最难获得样品的pre-B complex近原子分辨率的三维结构。这项重大成果最终发表在了美国权威期刊《科学》上，这一成就也让1992年出生的白蕊再次名声大噪，相关领域的科学家都十分讶异并敬佩白蕊所做出的惊人成绩，很多专家学者纷纷发来贺信。（图6）

图6 展示培养基的白蕊

在解决世界级难题的同时，白蕊用4年就完成了硕博连读。2019年博士毕业后，她继续进行科学研究，并随施教授一同前往西湖大学开展博士后工作。因成果显赫，2020年2月11日，欧莱雅-联合国教科文组织公布，27岁的西湖大学博士后白蕊获得“世界最具潜力女科学家奖”，这一奖项在全球范围内每年仅颁给15人。2022年10月31日，白蕊荣获2022达摩院青橙奖。（图7）

图7 清华博士白蕊

白蕊不断破解新难题，坚持奋进在科研路上。她说：“我要继续做好基础研究，让中国在生命科学领域取得更多话语权，也希望自己有一天能研发出治疗癌症和罕见病的药物，不管是10年、20年，还是一辈子。”

（图片来源于网络）