构筑铁科学王国
雁飞石鼓逾千年,大庙金佛铁罗汉;
秋冬春夏无尽处,死生福地寿南山。
2022年盛夏,王福俤在衡山之巅徜徉,目之所及,是跌宕起伏的山峦,如同他澎湃汹涌的心情。彼时,他主编的《铁死亡》一书即将付梓。这是一部近160万字的鸿篇巨制,凝聚着他30余年的研究心血。更重要的是,随着这部著作的完成,一个更为宏大的“铁科学王国”在他眼前展露峥嵘。
千山万壑,诉不尽栉风沐雨;大道如天,望不尽前景葳蕤。但语言到达不了的地方,诗歌可以到达,王福俤把他对“铁科学”的理想,写进了这寥寥四句诗中。眼前是衡山,胸中怀珠峰,攀登的路上,燃烧着他无尽的热忱与追求。
开辟“铁科学”崭新赛道
“不是我们在追逐热点,是热点在追逐我们,是我们领域同行的努力,坚持数十年把一个领域做成了全球前沿热点。”在一次演讲中,王福俤掷地有声地抛出了这句话。“我们中国不能总跟在别人后面做科研,一定要发展前沿的理论和创新,我们有这个能力去领跑!”他说。
2022年年底,王福俤正式提出“铁科学”概念,并原创了其英文书写形式“Ferrology”,由拉丁文“铁”(ferrum)演化而来。这是一个系统性概念。过去的30年中,王福俤在铁科学领域已经取得了系列重大突破,引领了国际铁代谢和铁死亡研究前沿。他认为,当今时代,围绕铁离子而产生的研究,早已从单一学科、单一角度向跨学科、跨领域发展。如此一来,对其进行系统、科学的整合与规划,推动“铁科学”成为一个专门科学,从而为阐明人类重大疾病发生发展规律、新药研发、诊断干预等科研开辟新赛道,势在必行。这个新赛道,应该由中国科学家来铺设。他有这个信心。
王福俤爱“铁”。作为人体必需微量元素,铁离子稳态代谢的维持对于机体正常生长发育至关重要,铁失衡则会引发多种疾病。铁缺乏引发的缺铁性贫血至今仍严重威胁着全球人类健康;铁过载不仅会引发人类遗传性血色病,还是诸多代谢性疾病包括糖尿病的直接病因,尤其脑内铁过载,更是神经退行性疾病如帕金森病和阿尔茨海默病等的诱发因素。2004年,王福俤前往哈佛医学院南希·安德鲁斯教授实验室,也是当时国际铁代谢领域最顶尖的实验室之一,提升他的铁科学研究修为。
梳理铁科学研究的时间线,王福俤习惯将过去的近两个世纪定义为“铁生理时代”。在这个漫长的过程中,人们不断认识到铁的重要生理作用。而他本人则赶上了铁研究快速发展的新征程,尤其在踏入“铁死亡时代”后,相关研究更是呈现指数级增长趋势。2012年,一种独特的程序性细胞死亡方式被命名为“铁死亡”(Ferroptosis)。它以铁离子调控、谷胱甘肽代谢紊乱及脂质过氧化为特征,将铁代谢与细胞死亡这一重要的生命现象直接联系到一起。此后10年,铁死亡迅速成为生命科学和医学领域的全球热点,而王福俤也因为开创了铁死亡器官损伤理论体系等工作成为领域内的佼佼者。在国际生物铁学会(BioIron)这个全球铁科学领域权威的学术团体中,他一次次站到国际重量级“舞台”上——作为共同主席,在杭州承办第七届国际生物铁大会(2015),这是创会以来大会第一次在中国举办;作为唯一的华人科学家当选为第九届国际生物铁大会(2023)国际学术委员会委员(十人委员会)等,学会创立于1973年,王福俤是半个世纪以来唯一一位在其中担任重要学术职务的华人科学家。多年来,他向世界传递着“铁科学”的中国声音。“今天我们已经开启了铁科学时代,一个崭新的科学时代。”王福俤自信地说。
“在铁死亡领域,我们重点回答铁是如何诱发铁死亡的,以及铁死亡在心脏、肝脏和肾脏等重要脏器疾病诊治中的作用。”为此,王福俤在国际上率先发现FTH和HMOX1等心脏疾病铁死亡关键基因,这项重大突破由心血管期刊《循环研究》发布,受到高度关注;发现了SLC39A14、TXNRD等基因是调控肝脏铁死亡的关键;率先解析了铁死亡蛋白质复合物xCT-4F2hc结构;并开创药物和可遗传器官铁死亡损伤动物模型等。与此同时,他也创立了靶向铁死亡防治疾病理论,发现铁死亡致病新靶点并首次针对性提出靶向诊治新策略;制订了靶点基因干预、祛铁剂、线粒体抗氧化剂等防治疾病新方案。而在新药创制上,他合作领导了多个药物项目,其中,具有自主知识产权的Ⅰ类祛铁新药已进入Ⅱ期临床,凭借原创成果为疾病防治提供了中国智慧。
更令王福俤骄傲的是,这10年,中国科学家从落后地位跃居世界前沿引领。他在公开演讲中曾提到,铁科学及铁死亡领域的研究论文数量,中国科学家已远超过美国科学家。近年来,国家自然科学基金委对铁死亡研究的支持力度正在大幅度增长。数据显示,2017年相关资助项目只有十几项,但到2021年已经超过300项。中国科学家影响力已经不容小觑。2020年11月16日,王福俤联合全球200余名专家教授,共同组建了“铁死亡科学家世界联盟”并任联盟主席,进一步推动全世界铁死亡研究人员的交流与进步。也是在这一年,他开始组织编撰《铁死亡》专著。
这部著作系统论证了铁死亡领域的研究成果和最新进展,将基础理论与前沿创新、专业技术与临床应用融为一体。“作为第一部铁死亡中文专著,《铁死亡》的面世对广大生命科学、基础医学和医务工作者是一大喜讯。《铁死亡》专著既是‘教材’,亦是‘指引’。”钟南山院士在序言中给予了充分肯定,并鼓励他继续开拓研究,为他题语:“生命奥秘——未知死,焉知生”。樊代明院士称其“是一部整合医学理论实践的集大成之作,也是一本利用知识创造知识的典例”。沈倍奋院士则感叹“铁死亡的研究为生命医学开创了一个前沿新领域”。
王福俤很感激来自22位两院院士的序言或题字。院士们看到他一腔“铁血丹心”(吴以岭院士),鼓励他“铁世界,大科学”(苏国辉院士),期望他“铁学大成”(饶子和院士),叮嘱他“爱肝护肝关注铁代谢”(王红阳院士),祝贺他“巨著出版”(唐本忠院士)。
“该领域杰出学者王福俤教授及百余位同仁的共襄协作,我期待,更深信,《铁死亡》凭借其翔实的内容和新颖的视角将产生一鸣惊人之效。”陈国强院士写道。作为“我国首部《铁死亡》长篇巨著”(杨宝峰院士),“该书鸿篇巨制、内容全面翔实……是专业科研工作者的必备工具书,也可作为普通读者的科普参考书”(王锐院士)。而这部将近160万字的大部头也的确得到了院士们的青睐。李校堃院士和詹启敏院士极为认可它作为重要工具书的地位,丛斌院士表示这是一部具备“前沿性、科学性、权威性和典藏性的专著”,郭子建院士用散文诗般的笔触感叹“化学生物学里亦有铁的芬芳”,印遇龙院士则直接称赞它“可谓上乘之佳作!”
“生命之谱,科学之典”(陈志南院士),“生命医学的里程碑式新成果”(魏于全院士),“人类健康领域的一颗新星”(彭孝军院士),“精准健康之瑰宝”(任发政院士),“生命医学绽放的绚烂玫瑰”(陈子江院士)……赞誉如潮涌。直到现在,翻开这部厚厚的著作,王福俤仍能从字里行间感受到来自前辈科学家的肯定与鼓舞。
走进“铁世界”20年,从事金属离子研究30年,王福俤稳扎稳打。严格来说,《铁死亡》是他金属离子研究体系内的第四部专著。早在2013年,他就与中国医科大学王占友教授组织编译了《锌与人类健康》;2014年,与青岛大学谢俊霞教授组织编译《铁与人类健康》;2018年,与美国康奈尔大学雷新根教授组织编译《硒:分子生物学与人体健康》。它们与最新编著的《铁死亡》共同构成了王福俤的“金属离子四部曲”,430余万字,均由科学出版社出版,受到广泛好评,一书难求。
因缘际会之下,这“四部曲”相继问世。而2023年春天,随着王福俤郑重提出“铁科学”概念,“第五部曲”《铁科学》的编撰工作也提上日程。“铁世界,大科学”,一个崭新的“铁科学时代”正在拉开帷幕。
王福俤的“金属离子四部曲”专著
锌科学创造世界新高度
和铁一样,锌离子也是人体必需微量元素。但锌离子在干细胞发育分化中的作用一直不明确,这也吸引了众多研究者投身锌世界破解谜团。王福俤在金属离子世界的探索,锌不可不讲。
早在20世纪90年代末,王福俤就已经开展了锌离子调控脑发育方面的研究,在国际上率先发现锌缺乏不可逆损伤胚胎神经元干细胞标志蛋白Nestin的表达和调控。而在美国密苏里哥伦比亚大学访学期间,在国际著名锌代谢专家大卫·艾德教授的指导下,他系统研究了锌离子转运蛋白SLC39(ZIP)家族调控机理,解读了困扰科学家长达半个世纪的人类遗传病肠病性肢端皮炎的病因之谜,并建立了研究金属离子稳态代谢的实验体系。
近年来,王福俤团队的研究重点围绕锌锰离子稳态代谢及金属转运蛋白家族SLC30和SLC39功能展开。基于此,王福俤团队在国际上首次为补锌可用于2型糖尿病和妊娠期糖尿病预防与治疗提供了肯定答案,为糖尿病防控提供了新的视角和策略;确认了膜蛋白SLC39A10(ZIP10)介导巨噬细胞锌离子摄取,为炎症及败血症等疾病的防治提供了新靶点;揭示了转运蛋白SLC30A1及锌离子在斑马鱼胚胎下颌软骨发育重要功能及其调控机制;等等。
就在2023年4月,《先进科学》刊发了一个画风可爱的封面——消防战士手持吸尘器稳站在血细胞上工作,源源不断从环境周围吸收绿点;消防战士头顶印着ZIP10,寓意造血干细胞膜上关键锌转运蛋白SLC39A10,绿点则代表锌离子。“锌离子对造血系统不可或缺,而SLC39A10膜蛋白是造血干细胞关键锌转运蛋白,没有了它们,会引起胚胎造血干细胞内锌缺乏,并最终引发以程序性坏死为主的细胞死亡。”作为这篇封面论文通讯作者,王福俤表示,这个蛋白为国际首次发现,它也是至今唯一的锌转运蛋白,对造血干细胞稳态及生存至关重要,也为探索血液相关疾病防治策略打下了理论基础。
近年来,王福俤主持研发氨基酸锌新药,超千万患者受益;提出的补锌防病中国方案及原创科学发现也引领了国际前沿,推动世界锌科学研究抵达了一个新的高度,他也因此被遴选为国际锌生物学会理事会会员发展分委会主席,他也是这个学会成立至今唯一的中国科学家。但对他来说,更具吸引力的,是创新金属离子稳态理论体系为生命健康带来的光明前景。这令他在铁、锌研究上高歌猛进,却从未将目光局限于铁、锌。
2021年,王福俤团队受邀在《细胞与发育研讨》杂志“金属离子与免疫感染”专题特刊发表综述。他们围绕近年在锰稳态调控领域获得的系列重要成果,系统介绍了“锰稳态与病原体和宿主免疫”。据悉,这本特刊共邀请了来自7个国家的10个团队,他们是唯一来自中国的科研团队。
2022年,王福俤团队在国际学术期刊《信号转导与靶向治疗》上发表综述,对最新发现的“铜死亡”这一新型细胞死亡方式进行了深入解读,不仅总结了铜代谢的调控机制及铜稳态失衡相关疾病的最新进展,还对铜死亡和铁死亡特征进行了比较和思考,这篇综述很快成为1‰的热点论文。
这是王福俤在金属离子研究中的缩影。“万千物质皆芬芳,金属离子铸健康。”谈到漫漫长路上的探索,没有什么比这两句亲笔诗,更能道尽他的初心。
护卫公共卫生科学
这些年来,王福俤像一位为健康而战的斗士。针对营养膳食大数据和流行病学研究,他先后发表30余篇论文,形成了重大疾病公共卫生理论体系与防治策略;他执笔完成的中国工程院和中国科学院“百年科技强国发展战略研究”等3项战略咨询项目,为健康中国国家战略提供了科学理论支撑及科学家智慧。
王福俤极为关注公共卫生领域的焦点问题,首次提出了白色蔬菜防治胃癌新理念,绘制了肥胖致癌量效多维世界健康地图等。此外,在长期开展铁科学研究的过程中,他发现全球缺铁性贫血患者多达20亿人,我国居民贫血率更是高达10%。缺铁性贫血成为困扰人类的世纪顽疾,但人类却始终未能发现贫血基因,没办法对其进行精准的靶向治疗。经过探索,王福俤团队发现人类唯一贫血基因TMPRSS6,为全球高发贫血防治提供了重要科学依据,并开创了“黑豆防贫血中国方案”。对于这项研究,著名营养学家詹姆斯·麦克隆极为重视,他专门进行了专题评述,认为这是“医学营养学重大成果,尤其适合发展中国家”。
新冠疫情也是王福俤关注的重点。身为一位公共卫生学专家,早在疫情初期,他就带领团队通过当时全球最早、最大的人群荟萃数据分析,揭示心脑血管等基础病是新冠病毒感染致死最危险因素,并提出针对性防控举措,成果2020年4月发表在《研究》上,成为为抗疫胜利提供的最早的科学支持之一。在2020年举行的全国精准营养大会上,王福俤基于其最新研究成果,首次提出补充铁等营养强化提高新冠疫苗人体抗体滴度理论假说,该理论被国际著名期刊《柳叶刀·血液病学》引用和肯定。2022年7月,他作为特邀主编组织《研究》杂志征稿发表“新冠防控”专刊,并为之撰写专评;2022年12月初,针对全国各地感染人数急剧上升的趋势,他再次发出倡议,要高度关注老年人、高龄老人,特别是已患有严重基础病的老人,尤以北方更为迫切……
王福俤认为,在专业范围内发声,是他应尽的责任和义务。站在营养学家角度,从2014年起,他就带领团队创建微信公众平台“营养发现”。到如今,他们不顾劳累,利用业余时间运行了“铁死亡Club”“科学封面”等多个公众号,发布文章2500余篇,阅读分享100余万人次,用以推介前沿学术进展,传播正确的营养与健康知识,坚守着身为科研工作者的一腔情怀和社会担当。此外,他还当选为上海科普大讲堂科普宣教大使。
“没有全民健康,就没有全面小康。”在王福俤眼中,民众是根基,健康的民众是建设现代化强国的现实基础。这也是他最大的家国情怀,为健康中国作出更大的贡献,他乐此不疲。
王福俤(右二)在实验室
绘就衡医蓝图
2023年1月22日,大年初一,“南华大学”的名字出现在了央视《新闻联播》上。这一次被聚焦的是南华大学(以下简称“南华”)附属第一医院医护工作人员春节期间坚守一线,通过绿色通道救治患者,全力保障群众健康的事迹。从1月3日算起,短短20天内,这是南华大学第10次登上央视,其中两次都是《新闻联播》,报道对象是南华大学附属的3所医院——南华医院、第一医院和第二医院。
“快看,这是我们学校!”南华人自豪的声音亮起来。而作为新南华人,王福俤也倍感骄傲。
这几年来,王福俤先后担任南华大学副校长、南华大学衡阳医学院(以下简称“衡医”)院长等职务,致力于探寻医学教育创新发展的独特路径,成为了地方综合性大学医学教育改革的先锋与典范。
南华大学是湖南省省属高校中唯一一所由5个部委与湖南省政府共建的大学,衡医则是国家卫健委与湖南省政府唯一共建的地方性大学医学院。创建以来,衡医为国家及地方输送了8万余名医科人才,涌现了以中国科学院院士曾益新和陈国强等为代表的众多杰出校友。接受南华重任之前,王福俤正担任浙江大学求是特聘教授、营养与粮食安全研究所所长,带领着一支无坚不摧、铁的战队,开展着世界引领性创新工作。在此之前,他完全可以不给自己加这层码,但在深思熟虑之后,还是接过了这根橄榄枝,奔波于杭州和衡阳之间。原因也很纯粹,南华大学应国计民生而立,衡医始终扎实推进卓越医学人才培养和医学科技创新,这与他多年来追求的“大道”不谋而合。
在衡医人眼中,这位新任掌门身上总是有着用不完的热情和精力。衡医代表队从第十届中国大学生医学技术技能大赛中披荆斩棘赢得临床医学专业五年制赛道、护理学专业赛道“双金牌”,王福俤会隆重庆功,鼓舞士气;南华地处衡阳,他就带团队高密度走访名校名院、开展学术交流,从湖南、四川、浙江到北京、上海、广州等地,走到哪里,“南华衡医”的名字就亮到哪里。“我们要让大家看到我们的发展决心。”在他的努力下,衡医与广州医科大学、南方医科大学、北京大学医学部、清华大学医学院等建立了紧密的合作关系。
“最开始我跟科学家好友们分享南华喜悦时,他们祝贺之余难免会问‘南华在哪里’。南华在哪里呢?用我演讲中的一句话说‘南华在美丽雁城衡阳,南华在南岳衡山之巅!’”但王福俤也深知,擦亮南华的招牌,要靠一步一步走出去。
最令王福俤感到兴奋的是,今年2月拜访钟南山院士时,他大力支持衡阳医学院强化医教协同,支持衡阳医学院开设南山班,鼓励衡阳医学院深化医学教育创新改革。“钟老说,你们这是在医学院建设上跑出了‘衡医加速度’。”提到这份肯定和支持,王福俤的眉目间闪耀着光芒,比听到对他本人的学术赞誉时更加动容。
大道如砥,行者无疆,王福俤在衡医的探索进入了一个新的阶段。春天已过,盛夏来临,他仍然奔波在路上,也有越来越多的同行习惯了从他口中听到南华衡医的蓝图。“三湘四水多豪杰,衡医雁飞敢为先!”那神采飞扬的自信,在他的眉目间,也在他的诗句中。