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秦培武:行者科研路 青云志不移
——记清华-伯克利深圳学院特别研究员秦培武

作者:陈 璐    发布时间:2019-11-25

导读:  世界上本没有路,走的人多了也便成了路。特别是对于科研工作者来说,不断发现未知、探索未知,才能挖掘自己的无限可能、激发自己的科研创新激情。在清华-伯克利深圳学院特别研究员秦培武的十几年科研人生中,他从未放弃对于自身潜能的挖掘以及对自主科研创新的探索。

 

  世界上本没有路,走的人多了也便成了路。特别是对于科研工作者来说,不断发现未知、探索未知,才能挖掘自己的无限可能、激发自己的科研创新激情。在清华-伯克利深圳学院特别研究员秦培武的十几年科研人生中,他从未放弃对于自身潜能的挖掘以及对自主科研创新的探索。
  早年间,他为了学习科研知识,拓宽科研专业,曾前往美国东北大学、密苏里大学哥伦比亚分校、加州大学伯克利分校等多所名校开展科学研究工作,涉猎多个不同学科。这些看似杂乱无关的研究经历,为他从不同视角和手段深入研究生命机理打下了坚实的基础。如今立足于清华伯克利学院平台,在延续前期染色体基础生物学及生物成像方法开发工作的基础上,他还将在脑膜功能、中国警犬脑谱图、医学影像处理、多模态成像、智慧手术机器人等几个新方向中开展创新探索。
  在这里,他正在展开自己科研世界新的一页。
  
年少发奋,科研梦圆
  读万卷书,行万里路。是一种求学、求知精神,也是一种孜孜不倦的态度。在求学和科研的道路上,秦培武历经艰难却从未放弃。他从一名“学渣”逆袭,通过不懈奋斗闯出了属于自己的一片天地。
  秦培武从小学习成绩平平,更不属于他人眼中的“别人家的孩子”。初中时期和班里成绩第一名的同学做同桌,他的内心也曾因为自己的学习成绩感受到极大的心理落差。受身边同学的影响,他开始努力学习。“其实那个时候我也不知道学习是怎么回事,同桌学,我就跟着学。”秦培武说。天赋与努力的加持,渐渐地,他的数学成绩逐渐崭露头角,与此同时物理、化学、生物等学科也迎头赶上,最终,他以全班第二名的成绩顺利考入嫩江高中。
  秦培武萌生出做科研的想法还要源于他在高中时期,因为在班长家里看到的一本《中外科学家故事一百则》,激发了他对于科学的深切向往。“当时,在看这本书的时候,我就感受到自己的人生与这些科学家们相比差得太多了。”他说。与此同时,他的内心也萌生出今后从事科学研究的想法。但是这一想法他却从未向他人提及过,而是内心憋着一股劲,期待自己未来能在科研领域施展自己的人生抱负。
  1998年9月,秦培武考入东北农业大学生物工程专业。20世纪60年代,东北农业大学在我国的生物学领域占有重要的地位,在这里秦培武开始了自己在生物工程领域的启蒙。因为有着远大的科研梦想,秦培武在大学三年级就开始备考研究生,并把目标定在了中国科学院遗传与发育生物学研究所。当时,由于思想保守,东农历史上之前并没有人应届考上中科院研究生,而在报考时,很多人都对秦培武不太看好。功夫不负有心人,通过自己的不懈努力,秦培武最终实现了这一突破,并成就了两个第一,即学校历史上第一个考入中国科学院的应届本科生及以第一名成绩考入中国科学院遗传与发育生物学研究所的学生。自那以后,东北农业大学才开始兴起了往中国科学院报考的风潮。
  2002年,秦培武进入中国科学院遗传与发育生物学研究所,开始进行分子发育专业的学习,在斑马鱼胚胎发育机理方面积累了3年的研究经验。但因为他始终觉得发育研究手段局限,因此便开始寻求拓展新的研究手段,比如液态核磁共振。
  在这一心愿的牵引下,2006年8月,秦培武前往美国东北大学进行物理化学专业的学习,两年间,他在液态核磁共振以及药物设计等方向积累了丰富的经验。在此之后,秦培武又前往美国密苏里大学哥伦比亚分校学习,辅修统计学硕士,博士研究方向为核磁共振与单分子光学成像,通过单分子FRET显微镜研究病毒RNA结构调控核糖体动态的分子机理。
  在这一基础上,秦培武并没有停止前行,为了扩宽自己的研究领域、开拓自己的研究视野,秦培武来到了加州大学伯克利分校物理系Ahmet Yildiz实验室开展博士后研究工作。在博士后研究期间,秦培武的主要研究方向为发展和利用超分辨率显微镜和晶格状光片照明显微镜来研究染色体的组织、动态和功能。通过三维超分辨率显微镜PLAM/ATORM揭示染色体端粒包装分子机制,端粒结合蛋白复合体shelterin彼此交联形成网络结构使端粒在体内成为一个致密球状结构,从而保护染色体末端端粒不被DNA修复系统错误识别。2016年,他首次在基因组结构研究中使用晶格状光片照明显微镜,获得高信噪比的染色体动态结构荧光图像,发现了同源染色体复制不同步现象。从发育生物学到单分子光学成像,他在多个领域都积累了丰富的研究经验,同时还锻炼了工程与计算编程的能力。
  
回国致研,成果生根
  光阴荏苒,日月如流。2018年9月,秦培武结束了海外的研究之旅,正式回到了自己的祖国,来到了清华-伯克利深圳学院开展研究工作。科学研究的最终目标是解决实实在在问题。怎样能将自己的研究工作应用于疾病机理研究、诊断治疗之中,回国后的秦培武一直未曾停止探索,并开展了一系列卓有成效的研究工作。
  目前,他的研究方向有3个:细胞光学成像、细胞分子动态可视化;生物医学影像大数据挖掘(糖尿病、癫痫、癌症等重大疾病CT、MRI、ECG、EEG数据);医学影像导航手术机器人(通过影像生成机器臂运动路径),虚拟显示模拟临床手术。此外与其他老师及团队也在进行着多项科研合作,与澳门大学合作利用超级网络药理学方法研究加味逍遥散的AD治疗机制,协助Peter Lobie院士进行肿瘤靶向药物研发,与昆明警犬基地合作中国警犬脑图谱及行为研究。
  
创新开拓,交叉发展
  “我觉得做科研最重要的就是自身的目标与兴趣,要看自己到底有多大热情,成为一名科研工作者。”秦培武说。从一名差生逆袭为一名科研人员,秦培武的内心对于科学研究的热爱与探索从未停止。多年在国内外从事相关科研工作,秦培武在巩固自己研究成果的同时,也在不断了解国内外科研牛人们所从事的工作。在“知己知彼”中认识到国内外科研工作的差距,并开展自主创新研究工作。
  未来,秦培武还想在医学信息工程这一交叉方向上,开展相关探索。传统影像诊断依赖于人的肉眼识别,效率低、易出错、工作量大。回国以来,秦培武通过与华南各大医院合作收集临床影像资料如超声、fMRI、CT等,开展单一与复杂疾病的辅助诊断。在生物光学成像领域搭建光学成像显微镜,用其开展染色体结构以及细胞成像的研究工作。在图像导航机器人方向中,秦培武团队主要通过将磁共振图像生成虚拟现实模型,之后再用虚拟现实眼镜就能清楚观测到病人的脑体开刀的路径,下一步,他们还将利用其开展脑瘤模拟手术,并最终实现让真正的机器人参与到手术之中。
  在多年的科研经验基础上,2019年,秦培武顺利申请了国家自然科学基金面上项目“核纤层蛋白维系染色体结构与调控基因表达的分子机理”。在这一项目中,秦培武团队将从单细胞水平上阐释核纤维蛋白缺失导致的核结构和动态变化,寻找参与核纤层蛋白与核纤层功能区相互作用的其他蛋白质和长非编码RNA,对早衰病等因核纤层变化导致的疾病提供分子解释,从而为未来疾病诊断和治疗奠定理论基础。
  繁忙的科研工作之余,秦培武还担任着“磁共振成像物理原理与数据分析方法”课程的教学,在自己的多领域背景下,未来他还将开授“现代光学成像”“生物统计”等方面的课程,将自己多年来所积累的科研经验,更好地传授给学生们。
  在人才培养上,秦培武也在通过教学方法的改善,让学生们能够有更多开拓科研视野、提升科研能力的机会与空间。现如今,秦培武的团队中成员主要由3名博士后、4名博士研究生、8名硕士研究生组成,学生背景涉及机械工程、电子工程、信息、生物等多学科背景,因此秦培武每周都会安排学生之间互相学习、轮流讲述自己相关领域的知识,以这种方式互相促进,在自己现有的科研方向之外掌握更多的领域技能。交叉学科人才,在如今科研发展大潮中有着极大的优势,这也为学生们涉及更广的科研方向奠定了坚实的基础。
  忙碌、充实、静心致研、头脑风暴,组成了秦培武科研生活的关键词。多年来辗转国内外求学、致研,他就像一位不断赶路的行者,用科学、用知识来丰盈着自己的人生。行者科研路,青云志不移。未来,秦培武的科研道路还将有无限可能。科
  

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