行者科研路 青云志不移
——記清華-伯克利深圳學院特別研究員秦培武

陳 璐

世界上本沒有路，走的人多了也便成了路。特別是對于科研工作者來說，不斷發現未知、探索未知，才能挖掘自己的無限可能、激發自己的科研創新激情。在清華-伯克利深圳學院特別研究員秦培武的十幾年科研人生中，他從未放棄對于自身潛能的挖掘以及對自主科研創新的探索。

早年間，他為了學習科研知識，拓寬科研專業，曾前往美國東北大學、密蘇里大學哥倫比亞分校、加州大學伯克利分校等多所名校開展科學研究工作，涉獵多個不同學科。這些看似雜亂無關的研究經歷，為他從不同視角和手段深入研究生命機理打下了堅實的基礎。如今立足于清華伯克利學院平臺，在延續前期染色體基礎生物學及生物成像方法開發工作的基礎上，他還將在腦膜功能、中國警犬腦譜圖、醫學影像處理、多模態成像、智慧手術機器人等幾個新方向中開展創新探索。

在這里，他正在展開自己科研世界新的一頁。

年少發奮，科研夢圓

讀萬卷書，行萬里路。是一種求學、求知精神，也是一種孜孜不倦的態度。在求學和科研的道路上，秦培武歷經艱難卻從未放棄。他從一名“學渣”逆襲，通過不懈奮斗闖出了屬于自己的一片天地。

秦培武從小學習成績平平，更不屬于他人眼中的“別人家的孩子”。初中時期和班里成績第一名的同學做同桌，他的內心也曾因為自己的學習成績感受到極大的心理落差。受身邊同學的影響，他開始努力學習。“其實那個時候我也不知道學習是怎么回事，同桌學，我就跟著學。”秦培武說。天賦與努力的加持，漸漸地，他的數學成績逐漸嶄露頭角，與此同時物理、化學、生物等學科也迎頭趕上，最終，他以全班第二名的成績順利考入嫩江高中。

秦培武萌生出做科研的想法還要源于他在高中時期，因為在班長家里看到的一本《中外科學家故事一百則》，激發了他對于科學的深切向往。“當時，在看這本書的時候，我就感受到自己的人生與這些科學家們相比差得太多了。”他說。與此同時，他的內心也萌生出今后從事科學研究的想法。但是這一想法他卻從未向他人提及過，而是內心憋著一股勁，期待自己未來能在科研領域施展自己的人生抱負。

1998年9月，秦培武考入東北農業大學生物工程專業。20世紀60年代，東北農業大學在我國的生物學領域占有重要的地位，在這里秦培武開始了自己在生物工程領域的啟蒙。因為有著遠大的科研夢想，秦培武在大學三年級就開始備考研究生，并把目標定在了中國科學院遺傳與發育生物學研究所。當時，由于思想保守，東農歷史上之前并沒有人應屆考上中科院研究生，而在報考時，很多人都對秦培武不太看好。功夫不負有心人，通過自己的不懈努力，秦培武最終實現了這一突破，并成就了兩個第一，即學校歷史上第一個考入中國科學院的應屆本科生及以第一名成績考入中國科學院遺傳與發育生物學研究所的學生。自那以后，東北農業大學才開始興起了往中國科學院報考的風潮。

2002年，秦培武進入中國科學院遺傳與發育生物學研究所，開始進行分子發育專業的學習，在斑馬魚胚胎發育機理方面積累了3年的研究經驗。但因為他始終覺得發育研究手段局限，因此便開始尋求拓展新的研究手段，比如液態核磁共振。

在這一心愿的牽引下，2006年8月，秦培武前往美國東北大學進行物理化學專業的學習，兩年間，他在液態核磁共振以及藥物設計等方向積累了豐富的經驗。在此之后，秦培武又前往美國密蘇里大學哥倫比亞分校學習，輔修統計學碩士，博士研究方向為核磁共振與單分子光學成像，通過單分子FRET顯微鏡研究病毒RNA結構調控核糖體動態的分子機理。

在這一基礎上，秦培武并沒有停止前行，為了擴寬自己的研究領域、開拓自己的研究視野，秦培武來到了加州大學伯克利分校物理系Ahmet Yildiz實驗室開展博士后研究工作。在博士后研究期間，秦培武的主要研究方向為發展和利用超分辨率顯微鏡和晶格狀光片照明顯微鏡來研究染色體的組織、動態和功能。通過三維超分辨率顯微鏡PLAM/ATORM揭示染色體端粒包裝分子機制，端粒結合蛋白復合體shelterin彼此交聯形成網絡結構使端粒在體內成為一個致密球狀結構，從而保護染色體末端端粒不被DNA修復系統錯誤識別。2016年，他首次在基因組結構研究中使用晶格狀光片照明顯微鏡，獲得高信噪比的染色體動態結構熒光圖像，發現了同源染色體復制不同步現象。從發育生物學到單分子光學成像，他在多個領域都積累了豐富的研究經驗，同時還鍛煉了工程與計算編程的能力。

回國致研，成果生根

光陰荏苒，日月如流。2018年9月，秦培武結束了海外的研究之旅，正式回到了自己的祖國，來到了清華-伯克利深圳學院開展研究工作。科學研究的最終目標是解決實實在在問題。怎樣能將自己的研究工作應用于疾病機理研究、診斷治療之中，回國后的秦培武一直未曾停止探索，并開展了一系列卓有成效的研究工作。

目前，他的研究方向有3個：細胞光學成像、細胞分子動態可視化；生物醫學影像大數據挖掘（糖尿病、癲癇、癌癥等重大疾病CT、MRI、ECG、EEG數據）；醫學影像導航手術機器人（通過影像生成機器臂運動路徑），虛擬顯示模擬臨床手術。此外與其他老師及團隊也在進行著多項科研合作，與澳門大學合作利用超級網絡藥理學方法研究加味逍遙散的AD治療機制，協助Peter Lobie院士進行腫瘤靶向藥物研發，與昆明警犬基地合作中國警犬腦圖譜及行為研究。

秦培武（左6）與學生合影

創新開拓，交叉發展

“我覺得做科研最重要的就是自身的目標與興趣，要看自己到底有多大熱情，成為一名科研工作者。”秦培武說。從一名差生逆襲為一名科研人員，秦培武的內心對于科學研究的熱愛與探索從未停止。多年在國內外從事相關科研工作，秦培武在鞏固自己研究成果的同時，也在不斷了解國內外科研牛人們所從事的工作。在“知己知彼”中認識到國內外科研工作的差距，并開展自主創新研究工作。

未來，秦培武還想在醫學信息工程這一交叉方向上，開展相關探索。傳統影像診斷依賴于人的肉眼識別，效率低、易出錯、工作量大。回國以來，秦培武通過與華南各大醫院合作收集臨床影像資料如超聲、fMRI、CT等，開展單一與復雜疾病的輔助診斷。在生物光學成像領域搭建光學成像顯微鏡，用其開展染色體結構以及細胞成像的研究工作。在圖像導航機器人方向中，秦培武團隊主要通過將磁共振圖像生成虛擬現實模型，之后再用虛擬現實眼鏡就能清楚觀測到病人的腦體開刀的路徑，下一步，他們還將利用其開展腦瘤模擬手術，并最終實現讓真正的機器人參與到手術之中。

在多年的科研經驗基礎上，2019年，秦培武順利申請了國家自然科學基金面上項目“核纖層蛋白維系染色體結構與調控基因表達的分子機理”。在這一項目中，秦培武團隊將從單細胞水平上闡釋核纖維蛋白缺失導致的核結構和動態變化，尋找參與核纖層蛋白與核纖層功能區相互作用的其他蛋白質和長非編碼RNA，對早衰病等因核纖層變化導致的疾病提供分子解釋，從而為未來疾病診斷和治療奠定理論基礎。

繁忙的科研工作之余，秦培武還擔任著“磁共振成像物理原理與數據分析方法”課程的教學，在自己的多領域背景下，未來他還將開授“現代光學成像”“生物統計”等方面的課程，將自己多年來所積累的科研經驗，更好地傳授給學生們。

在人才培養上，秦培武也在通過教學方法的改善，讓學生們能夠有更多開拓科研視野、提升科研能力的機會與空間。現如今，秦培武的團隊中成員主要由3名博士后、4名博士研究生、8名碩士研究生組成，學生背景涉及機械工程、電子工程、信息、生物等多學科背景，因此秦培武每周都會安排學生之間互相學習、輪流講述自己相關領域的知識，以這種方式互相促進，在自己現有的科研方向之外掌握更多的領域技能。交叉學科人才，在如今科研發展大潮中有著極大的優勢，這也為學生們涉及更廣的科研方向奠定了堅實的基礎。

忙碌、充實、靜心致研、頭腦風暴，組成了秦培武科研生活的關鍵詞。多年來輾轉國內外求學、致研，他就像一位不斷趕路的行者，用科學、用知識來豐盈著自己的人生。行者科研路，青云志不移。未來，秦培武的科研道路還將有無限可能。