湯亞杰：有夢人生不覺寒

本刊記者 吳 彪

專家簡介：

湯亞杰，1973年10月出生于湖北省武穴市，2003年于華東理工大學獲得生物化工博士學位，2005年從美國麻省理工學院(MIT)學成回國，入職母校湖北工業(yè)大學，現(xiàn)任“發(fā)酵工程教育部重點實驗室”主任。主要從事“發(fā)酵工程”領域的教學科研工作，聚焦天然產(chǎn)物生物制造。2009年入選“新世紀百千萬人才工程”國家級人選，2014年入選全國杰出專業(yè)技術人才、國家“萬人計劃”科技創(chuàng)新領軍人才，2015年受邀參加北戴河休假并作為代表發(fā)言，2016年獲得國家杰出青年科學基金資助?！疤烊划a(chǎn)物生物制造的理論與方法”獲2016年湖北省自然科學獎一等獎(第1)，“工業(yè)微生物發(fā)酵關鍵技術及產(chǎn)業(yè)化”獲2014年湖北省科技進步獎一等獎(第1)……

一勺舀起兩江水，一杯清茶三鎮(zhèn)香。曾被譽為“東方芝加哥”的“江城”——武漢，九省通衢，千湖環(huán)繞。這里不止有聞名國內(nèi)的武大櫻花、黃鶴樓，還有揚名世界的楚文化，更有為社會、國家建設源源不斷輸送人才的眾多高校及科研機構(gòu)。湖北工業(yè)大學（以下簡稱‘湖工大’）便是其中之一。這所因培養(yǎng)的學生“適用、實干”、“留得住、上手快、有后勁”得到社會廣泛認可的省屬重點高校，坐落于武漢武昌南湖。以“發(fā)揮輕工優(yōu)勢，服務地方經(jīng)濟，培養(yǎng)應用人才，辦出鮮明特色”為辦學方針，湖工大走過了60年的歲月。

60年里，湖工大取得了屬于自己的輝煌成績。這些成績的背后離不開眾多心懷夢想、立志建設湖工大的學者專家的努力。而談起湖工大、談起青年才俊、談起發(fā)酵工程領域的專家，湯亞杰始終是一個繞不開的話題。

從1992年走入湖工大，徜徉在發(fā)酵知識海洋里吸取養(yǎng)分，不知疲倦，到2005年頭頂光環(huán)，榮譽加身，學成歸國再次回到母校湖工大，湯亞杰以這里為人生舞臺，在發(fā)酵工程領域上開拓出了一條路來。再回首，則是湯亞杰踏上了對人生進行“復盤”之路。

學科建設：勇于攻堅，打造學科品牌

2005年，湯亞杰回國，進入湖工大工作。在湖工大湯亞杰全身心投入到教學與科研中去，以國家戰(zhàn)略需求產(chǎn)品，如：生物醫(yī)藥、生物能源、生物材料和大宗化學品等為導向，將團隊成員學術興趣與學科交叉融合，將知識背景的優(yōu)勢互補與團結(jié)協(xié)助的精神相交融，把引進人才與原有團隊成員進行有機融合。通過不斷完善發(fā)展，匯聚了一支團結(jié)協(xié)作、奮發(fā)向上的創(chuàng)新團隊。帶領這支團隊，湯亞杰將發(fā)酵工程三大關鍵科學問題：工業(yè)微生物菌種篩選和遺傳改造(上游)、發(fā)酵過程優(yōu)化與放大(中游)、發(fā)酵產(chǎn)物分析檢測與分離純化(下游)，串聯(lián)起來，聯(lián)合上游、中游、下游三個方向的研究力量，致力于突破生物技術成果產(chǎn)業(yè)化的瓶頸，形成了從應用基礎研究到產(chǎn)品開發(fā)的完整研發(fā)技木平臺體系?！巴ㄟ^我們團隊的研究，使生物技術具備了實現(xiàn)發(fā)酵工業(yè)從基礎研究到產(chǎn)品開發(fā)系列重大突破的條件?！睖珌喗苷f道。

圍繞湖工大學科建設總體目標，2008年以“工業(yè)微生物湖北省重點實驗室”為基礎，湯亞杰牽頭成功申報了“發(fā)酵工程教育部重點實驗室”，實現(xiàn)了湖工大教育部重點實驗室零的突破，并且該實驗室在2016年生命領域的全國156個參評教育部重點實驗室中獲評“優(yōu)秀”。2012年，湯亞杰再次以湖北省重點學科帶頭人的身份，帶領輕工技術與工程學科成功獲批湖北省優(yōu)勢學科，實現(xiàn)湖工大在湖北省優(yōu)勢學科建設中零的突破。該學科在教育部第3輪學科評估中名列全國第10，位居非博士點高校的首位。2017年，作為湖北省唯一省屬高校，湖工大成功獲批“細胞調(diào)控與分子藥物學科創(chuàng)新引智基地(簡稱‘111’計劃)”。這些成就的取得，離不開湯亞杰的傾心付出。他說，學科平臺的建立為承擔國家重大項目打造了堅實的基礎，為學校從教學型向教學研究型的轉(zhuǎn)變提供強有力的支持，同時，也鞏固了湖工大發(fā)酵工程學科在華中地區(qū)的領先地位，為武漢兩型社會試驗區(qū)建設、武漢國家生物產(chǎn)業(yè)基地建設提供了理論、技術及人才支撐。

科學研究：學為人師，提升科技服務能力

湯亞杰一直從事“天然產(chǎn)物生物制造”領域的科學研究?！拔蚁胱鳇c大家認可的事，但在做事之前，第一要看準方向，路子要對；第二要踏實去做，盡心盡力。認真、用心是做好事情的關鍵因素。”湯亞杰如是說，也是如是做。

在湯亞杰看來，做科學研究不僅應該將目光放遠于國際前沿，還應回望從中華五千年文明中傳承下來的智慧——中藥?！氨娎飳にО俣取?，湯亞杰決定在“抗腫瘤新藥創(chuàng)制”這一關乎人類健康重大課題上對“鬼臼毒素”施展拳腳。

湯亞杰說，鬼臼毒素是中藥植物八角蓮、山荷葉、桃兒七等主要藥效成分，早在《皇帝內(nèi)經(jīng)》《本草綱目》《神農(nóng)本草經(jīng)》《綱目拾遺》等20余部藥典中就記載用于癰癤腫毒等治療。鬼臼毒素因簡單易得、高效廣譜而被民間冠以“江邊一瓢水”之美名。藥理學實驗表明，鬼臼毒素具有廣譜高效的抗腫瘤作用。然而，鬼臼類衍生物活性較低、毒副作用強和水溶性差等問題，限制了其臨床應用。因此，作為具有新藥開發(fā)價值的天然活性先導化合物，鬼臼毒素成為湯亞杰實驗室開展“抗腫瘤新藥創(chuàng)制”研究的理想模型。

向院士匯報交流

在國家自然科學基金“串聯(lián)生物轉(zhuǎn)化修飾鬼臼毒素分子結(jié)構(gòu)的新方法研究”“組合生物轉(zhuǎn)化鬼臼毒素產(chǎn)物分子多樣性”和“鬼臼類化合物損傷微管蛋白結(jié)構(gòu)誘導腫瘤細胞凋亡過程的信號轉(zhuǎn)導機制”項目的資助下，湯亞杰圍繞“天然藥物分子結(jié)構(gòu)的理性設計”“天然藥物分子結(jié)構(gòu)修飾和改造”“天然藥物活性評價和新藥臨床前研究”展開研究，取得了階段性的成果：先導化合物1作用于人子宮癌、肺癌、乳腺癌、肝癌腫瘤細胞的抗腫瘤活性，較鬼臼類上市藥物“依托泊苷”提高了3個數(shù)量級，并具有較強的微管蛋白結(jié)合能力，有望開發(fā)為新型微管蛋白抑制性抗腫瘤候選藥物；先導化合物2和3作用于人子宮癌、肺癌、乳腺癌、肝癌腫瘤細胞的毒性，較“依托泊苷”降低了3個數(shù)量級，為解決鬼臼類藥物毒性大的問題提供新思路。“上述研究成果發(fā)表在ACS Chemical Biology、European Journal of Medicinal Chemistry、Oncotarget等主流學術期刊上，并授權美國發(fā)明專利4項，中國發(fā)明專利15項。

“不積跬步，無以至千里”，獲得上述具有成藥前景的先導化合物令人振奮。而如何實現(xiàn)“天然抗腫瘤鬼臼類藥物高效生物制造”一直是縈繞在湯亞杰腦海中的關鍵問題。心思縝密的他，在課題規(guī)劃時就對制約“生物制造”效率的兩大關鍵因素進行了布局：

第一，微生物細胞合成目的天然產(chǎn)物的能力是決定其生物制造過程效率的決定性因素，而微生物細胞合成能力決定于其代謝網(wǎng)絡，代謝網(wǎng)絡又決定于微生物的遺傳結(jié)構(gòu)。因此，需要對微生物細胞的遺傳結(jié)構(gòu)進行定向改造，從而提升微生物細胞合成目的天然產(chǎn)物的能力。通過研究，湯亞杰最終提出了激活目標產(chǎn)物合成途徑和削弱副產(chǎn)物合成途徑的新策略，顯著提升了微生物細胞合成天然產(chǎn)物的能力。研究成果發(fā)表在國際主流學術期刊Biotechnology Advances、Metabolic Engineering、Biotechnology and Bioengineering和Biotechnology for Biofuels上。

第二，微生物細胞生長主要在對數(shù)生長期，天然產(chǎn)物合成卻不一定在對數(shù)生長期，比如次級代謝產(chǎn)物的合成往往在細胞生長的穩(wěn)定期。因此，須協(xié)調(diào)細胞生長與產(chǎn)物合成兩者之間的矛盾，實現(xiàn)細胞生長與產(chǎn)物合成的雙重強化。湯亞杰發(fā)現(xiàn)了微生物細胞生長和天然產(chǎn)物生物合成對營養(yǎng)物質(zhì)和培養(yǎng)條件響應不一致的規(guī)律，從而分別建立了營養(yǎng)物質(zhì)“少量多次”流加的“營養(yǎng)物質(zhì)流加培養(yǎng)策略”和培養(yǎng)條件分階段控制的“多階段培養(yǎng)策略”，最終實現(xiàn)了微生物細胞生長和天然產(chǎn)物生物合成的雙重強化。這些策略被國內(nèi)外同行廣泛應用于提高萜類、真菌多糖、生物堿、黃酮、色素、酶制劑等天然產(chǎn)物生物制造過程效率。其中有關“營養(yǎng)物質(zhì)流加培養(yǎng)策略”論文被SCI他引120余次，在“Google學術搜索”中被引次數(shù)排名第二；有關“多階段培養(yǎng)策略”的論文在“Google學術搜索”中被引次數(shù)排名第一?！斑@些數(shù)據(jù)充分表明我們提出的理論具有普適性。”湯亞杰說道。

上述研究成果獲得2016年湖北省自然科學獎一等獎。而湯亞杰并沒有局限于在實驗室里埋頭研究，他還十分重視實驗室成果轉(zhuǎn)化成生產(chǎn)力。湯亞杰將這些研究成果在湖北廣濟藥業(yè)股份有限公司、武漢新華揚生物股份有限公司等企業(yè)中推廣應用，取得了良好的經(jīng)濟效益和社會效益。推廣成果“工業(yè)微生物發(fā)酵關鍵技術及產(chǎn)業(yè)化”獲得2014年湖北省科技進步獎一等獎。

湯亞杰帶領科研團隊在天然產(chǎn)物生物制造領域的研究中，形成了理論攻關、技術突破和產(chǎn)業(yè)應用“三位一體”的鮮明特色，提出的“代謝調(diào)控新方法”和“協(xié)同強化策略”成功地進行了工業(yè)應用，這些研究成果豐富和拓展了“天然產(chǎn)物生物制造”領域的理論和方法，具有良好的示范和借鑒作用。

人才培養(yǎng)：行為世范，培養(yǎng)高素質(zhì)、創(chuàng)新型人才

本著“高標準、嚴要求；送出去、請進來”的原則，湯亞杰時刻以自己的一言一行影響著團隊成員和學生，幫助他們養(yǎng)成優(yōu)良學風，形成獨立思考、獨立工作的良好習慣。堅持科研反哺教學和“以人才培養(yǎng)為中心，在科學研究過程中培養(yǎng)創(chuàng)新型人才”的教學思想和理念。湯亞杰把“人的發(fā)展”作為本科生教學、研究生培養(yǎng)和青年教師扶持的根本目標。

與團隊參加會展

引導、轉(zhuǎn)變本科生觀念

湯亞杰先后承擔了面向本科生主干課程的主講和實驗指導工作，以及面向研究生的教學任務，同時在中國科學院武漢病毒研究所承擔了《高級微生物學》課程。在課堂授課環(huán)節(jié)，湯亞杰融入國外教學思維，將“老師講為主”的教學方式變更為“學生先講，學生與老師一起討論乃至爭論”的課堂授課模式?！安皇抢蠋煕Q定要教什么，而是決定于學生要學什么。讓學生逐漸學會‘提出問題、分析問題、解決問題’能力，激發(fā)學生學習興趣，讓學生不斷發(fā)現(xiàn)新問題，并找到解決問題的辦法?！?/p>

湯亞杰還經(jīng)常邀請國內(nèi)外知名專家學者為學生進行專題講座，開闊學生視野。近5年來，湯亞杰每年教學工作量大于標準學時，超額完成了教學任務。主講的《細胞工程》課程受到學生廣泛好評，被學生們認為是4年本科學習中留下印象最深的課程。在實踐教學方面，湯亞杰以提高教學質(zhì)量為目的，以轉(zhuǎn)變學生學習方式和促進學生發(fā)展為宗旨。堅持從實踐出發(fā)和因地制宜的原則，繼續(xù)挖掘和發(fā)揮實踐在教學過程中的積極作用。他還依托國家和省部級課題，將企業(yè)需求與基礎研究有機結(jié)合，充分利用教育部輕工清潔生產(chǎn)研究生創(chuàng)新中心、教育部產(chǎn)品質(zhì)量檢測技術實驗教學中心和校外實習基地等平臺，解決書本理論和動手能力脫節(jié)、課堂教學和實踐之間互不滲透等突出問題，致力于使學生專業(yè)知識和工程能力同步發(fā)展。湯亞杰積極宣傳實驗室科研成果和實驗室文化，吸引大一到大三的本科生走進實驗室。采用查文獻、制定方案、參會討論和解決問題等研究生式培養(yǎng)模式，為本科生實驗技能、科研思維、科技前沿和創(chuàng)新能力培養(yǎng)“傳道、授業(yè)、解惑”。在這樣的用心經(jīng)營下，近5年，湯亞杰所指導的本科生畢業(yè)論文先后有16人次獲得湖北省優(yōu)秀學士學位論文。

挖掘、激發(fā)研究生潛質(zhì)

作為一名專家型的學者，在具備一定的管理能力的同時，首先是做一名稱職研究生導師。湯亞杰在承擔日常行政管理工作的同時，始終堅持深入開展學術研究，思考如何建立一個多方面的系統(tǒng)體系，來培養(yǎng)優(yōu)秀的研究生。他說，他所招收的研究生大多來自省屬高校，針對這些研究生普遍存在主動性不足、創(chuàng)新能力弱、學習方法不得當?shù)葐栴}，經(jīng)過十余年研究生培養(yǎng)的積極探索，逐漸形成了每日寫科研日志、每周末開組會討論、每半年進行課題小結(jié)與規(guī)劃、年終總結(jié)與規(guī)劃、SCI論文專題等多形式的一整套研究生培養(yǎng)模式。

十年如一日的不懈堅持，湯亞杰培養(yǎng)出一批批優(yōu)秀的研究生。近年來，湯亞杰指導的碩士研究生發(fā)表SCI論文人均超過1篇，平均影響因子高于4.0；先后7人獲湖北省優(yōu)秀碩士學位論文。他告訴記者，學生憑借扎實的科研基礎和較強的綜合素質(zhì)，超過68%的畢業(yè)生就職于輝瑞制藥、華大基因、藥明康德、安琪酵母、馬應龍藥業(yè)、新華揚、武漢生物制品研究所、深圳海普瑞藥業(yè)、湖北省腫瘤醫(yī)院、廣西壯族自治區(qū)疾病預防控制中心等國內(nèi)外知名企事業(yè)單位；17%的畢業(yè)生在武漢大學、中科院武漢物理與數(shù)學研究所、大連理工大學、華東理工大學攻讀博士學位。

湯亞杰不僅培養(yǎng)研究生的科研能力，更注重情商素質(zhì)培育。經(jīng)過多年的總結(jié)與反思，實驗室形成了“腳踏實地，仰望星空”的實驗室文化?！拔視r常教育研究生們要先學會‘做人’、然后再是‘做事、做夢’，即做到競爭而不失人品，奮進而不急功近利，理想而不務虛。走向工作崗位的研究生，獲得了公司、企事業(yè)單位的一致好評?！?/p>

目前，湯亞杰已經(jīng)在研究生培養(yǎng)方面形成了品牌效應，在連續(xù)幾年的碩士研究生招生錄取中，來自武漢大學、華中科技大學、山東大學、武漢理工大學、華中農(nóng)業(yè)大學、陜西師范大學等“985”“211”院校的許多本科生慕名到湖工大攻讀碩士學位，這進一步提升了學校人才培養(yǎng)的質(zhì)量與品牌。

扶持、培養(yǎng)青年教師成長

湯亞杰分析青年教師的成長過程，他認為青年教師缺少的不是知識，而是持之以恒的學術信念和“打破砂鍋問到底”的鉆研精神；缺少的不是熱情，而是對于科研教學事業(yè)的責任感和使命感；缺少的不是信心，而是成長過程中多方面能力的歷練。為幫助青年教師迅速成長，湯亞杰精心制定獎勵機制并在團隊內(nèi)展開民主討論，堅持公平公正分配原則，調(diào)動團隊成員積極性，促使團隊內(nèi)形成良性競爭。近5年來，創(chuàng)新團隊中的4位優(yōu)秀青年教師朱麗雯、劉瑞桑、趙巍、賈開志均獲國家自然科學基金資助，并在國際知名學術期刊Biotechnology Advances、Metabolic Engineering、Biotechnology and Bioengineering、Biotechnology for Biofuels、Food Chemistry等上發(fā)表SCI論文27篇。

此外，湯亞杰還關心青年教師的職稱待遇，鼓勵青年教師繼續(xù)深造。朱麗雯、劉瑞桑、趙巍等3名年輕老師分別在職攻讀武漢大學、大連理工大學和華中農(nóng)業(yè)大學博士學位。同時，在平時工作生活中，他時常將“楚天學者”崗位津貼和自己的年終獎金分發(fā)給實驗室的年輕老師，激發(fā)他們?nèi)硇耐度肟蒲械姆e極性。正是因為這種創(chuàng)新型青年教師人才培養(yǎng)模式的成功，不僅使實驗室取得豐碩的科研成果，更重要的是逐漸打造了一個具有朝氣、奮發(fā)向上的創(chuàng)新團隊。

基于以上取得的成績，湯亞杰受邀任Springer學術期刊“Bioprocess and Biosystems Engineering”副主編、W i l e y學術期刊“Biotechnology Journal”編輯委員會。

“做人、做事、做夢”。湯亞杰說，他就是敢于做夢，勇于做夢的人。2006年以前，湖工大的學科平臺基礎立足于工業(yè)微生物湖北省重點實驗室，發(fā)酵工程學科沒有主持過國家自然科學基金，以第一單位發(fā)表的SCI論文寥寥無幾。湯亞杰通過言傳身教和潛移默化的引領和示范，指引了整個實驗室發(fā)展方向，充分發(fā)揮了帶頭人的領頭作用和核心作用。如今，在他的帶領下，他和他的學科同仁們已經(jīng)立足于發(fā)酵工程教育部重點實驗室等眾多科研平臺，開創(chuàng)了湖工大科研新局面，為學校的科研發(fā)展起到了積極的推動作用。

在眾多成就背后，定會隱藏著無數(shù)的阻礙與困難。在記者問起實驗室在建設途中遭遇過哪些困難時，湯亞杰云淡風輕地說道：“從無到有，從起步到現(xiàn)在的規(guī)模，困難阻礙肯定是相當多的。既然選擇了這條路，再難，也得迎難而上。因為，一個新事物要得到大家的認可與支持必須得做出點東西來?！?/p>

對于困難，湯亞杰就以這幾句話簡而談之，似乎都成了過去式，已經(jīng)遺忘。他現(xiàn)在心系的是實驗室的發(fā)展。他說，實驗室是教育部重點實驗室，他要努力把實驗室建設為國家重點實驗室，還要努力培養(yǎng)更多的人才?！拔也幌Ｍ麅H僅是我一個人做得比較好，我希望能夠帶動一批人，大家共同發(fā)展進步?！?/p>

在整個采訪中，湯亞杰不止一次提到：“從麻省理工學院回到湖工大，在我看來是一件應該做的事，沒有必要大寫特寫?！庇卖~者先通水，欲致鳥者先樹木。要辦成一件事，必須先創(chuàng)造條件；創(chuàng)造條件，必須先抓住根本。如此，則能事半功倍、水到渠成。為補齊學校、團隊發(fā)展所需的人才與平臺這兩塊短板，湯亞杰不問歸程，終身奮斗。

和團隊成員合影