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胡名旭,打造更好的“铲子”
2025年09月02日16:10 来源:环球人物网-《环球人物》杂志
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2022年冬天,胡名旭看到了一条新闻:颜宁在“2022深圳全球创新人才论坛”上宣布,自己即将“离美归国”,协助深圳创建一所集科研转化、学生培养、经费资助等若干功能的新型研发机构——深圳医学科学院,并出任创始院长。

2023年,颜宁给正在清华大学的胡名旭打了一通电话,邀请他加入新成立的医科院。胡名旭曾是颜宁的博士生,两人相识已有十余年。一分钟后,他欣然答应,成为医科院最早的一批科研人员。

胡名旭刚来时,这里仍处于建设阶段,房间里连天花板都没装,到处都是毛坯。“从实验室的装修、设计,到相关设备的选择、采购,再到人员的聘请,我几乎全程参与。”深圳医学科学院特聘研究员胡名旭对《环球人物》记者说。短短一年时间,各个科研平台就已经顺利启动。

胡名旭的专业与冷冻电子显微镜相关,但这并非他最初的选择。

2013年从清华大学数理基科班本科毕业后,胡名旭选择留校攻读博士学位,先是师从颜宁。然而,进入颜宁的实验室后,他的研究没有想象中那么顺利。

颜宁团队专注于膜蛋白结构生物学方面的研究,几乎每天都埋头于各类实验中,而这恰恰是胡名旭最薄弱的环节。“我真的很不擅长做实验,甚至可以把所有实验都毁掉。”回忆起当时的窘境,他略显无奈。

在反复受挫中,胡名旭逐渐意识到,自己并不适合这个研究方向。于是,颜宁鼓励他将研究重心转向了与冷冻电子显微镜相关的图像处理与算法开发,并邀请一位方法学老师做他的共同导师。“冷冻电镜是一种工具,可以用来观察细胞内的生物大分子结构。”胡名旭解释道。

以蛋白质为例,在使用冷冻电镜时,需要先将蛋白质样本冷冻在一层薄薄的冰里,然后再使用电子显微镜照射。“其实就是相当于拍出来很多的照片,然后利用各个角度的照片还原出蛋白结构。”

理想状态下,“照片”应该涵盖各个角度,但这在实际操作中却很难实现。“在冰层中,蛋白质实际上处于两个‘气液界面’之间,气指空气,液指冰层。‘气液界面’对蛋白质具有很强的吸引力,蛋白质喜欢以某种特定的角度黏附在上面。”胡名旭说。

这就带来了一个棘手的问题:当电子束从不同角度“拍照”时,某些特定角度的“照片”特别多,其他角度的“照片”就很少甚至没有。“就好像我只能拍到一个人的正脸,却看不到他的侧脸,自然很难拼凑出一个完整、立体的人像。”

在之前的研究中,研究人员往往通过将样本倾斜一定的角度来获取更多“照片”。但是,这种方法效率极低,还需要在后期进行三维分类、参数修正等繁琐复杂的工作,才能勉强实现高分辨率的三维重建。

为了解决这个问题,胡名旭带领自己的团队进行了算法上的突破。他们开发了一种名为CryoPROS的算法,利用生成式深度学习技术,训练人工智能生成辅助性“照片”,再与真实的“照片”相结合。这种方法既省去了大量手动调试与优化的时间,也让蛋白质结构的重建变得更加精准。

如果将解析生物大分子结构的过程比喻为淘金的话,胡名旭的研究就是在制作更好的“铲子”。这些技术的创新与突破,看似冰冷、无聊,离普通人的生活非常遥远,却是通往临床应用过程中不可或缺的一环。“总的来说,我们的目标就是能够为临床相关的研究提供更精准高效的工具。”


责任编辑:李佩蔺
关键词:

胡名旭,颜宁,解析生物大分子结构

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