生物力學探索路 勇立潮頭攻前沿
——記常州大學生物醫學工程與健康科學研究院教授歐陽明星

謝更好

歐陽明星

地球上的一切生物，無論是我們看得到的花草樹木、飛禽走獸，還是我們看不到的細菌等微生物，都是由各種各樣的細胞構成的。在細胞中，有著看似簡單而奧妙無窮的生命過程，值得人們深入探索。

追溯細胞生物學的發展歷史，早在20世紀20年代，細胞生物學家威爾遜就曾經說過：“每一個生物科學問題的答案都必須在細胞中尋找。”如今，經歷了一個世紀的更迭，這一思想還在深深地影響著諸多生命科學領域研究者，常州大學生物醫學工程與健康科學研究院教授歐陽明星就是其中一位。

21世紀以來，世界科技的飛速發展對學科交叉的需求日益增強，力學與生命科學的結合將對認識生命現象的定量規律，發展新概念、新技術和新方法，提高人類健康水平等方面起到積極的促進作用。正是在這一時代背景下，歐陽明星矢志投身于生物醫學工程領域，如今已十多年之久。

有勇氣、想象力，主動去挑戰未知世界，是科學精神很重要的一部分。從一名單純熱愛科學的少年到一位力爭站在國際前沿的研究者，多年來，歐陽明星將科研立足于細胞分子生物學和生物力學，在顯微鏡活細胞成像和熒光共振能量轉移技術（FRET）領域累積了豐富的經驗。以小見大、細致入微，這位中國的科研學者，一直向全球生物醫學工程領域的研究殿堂進發，以獨特的視角解讀細胞分子的奧秘。

輾轉海內外——從基礎走向前沿

四川位于中國西南地區內陸，地處長江上游，素有“天府之國”的美譽，并誕生了蘇軾、李白、巴金、劉伯承、鄧小平等古今聞名的詩人、文學家、政治家。因為對巴蜀之地的向往，歐陽明星在高考報志愿時將四川大學作為自己的選擇，并考入四川大學生物系生態專業進行學習。

在歐陽明星入學前，四川大學生物系就已經在全國積累了一定名氣，并在2000年以前就設立了相關專業博士點，是我國歷史悠久且專業積淀深厚的大學專業之一。在本科就讀期間，歐陽明星的學習范圍幾乎涵蓋所有生物學的相關課程。也正是在這樣扎實的專業積淀下，歐陽明星在研究生階段有了更多專業方向選擇。

21世紀初期，我國生態學的學科發展還十分稚嫩，而一直以來歐陽明星都傾向于從事一些與生命科學息息相關的基礎研究。在這一現狀下，他選擇考入中國科學院生物物理研究所生物物理學專業繼續深造。

2000年6月26日，人類基因圖譜繪制完成，標志著生命科學研究進入了后基因組時代。而歐陽明星在攻讀研究生期間，恰巧趕上了這一時代潮流。

中國科學院生物物理研究所在生物物理學領域有著濃厚的學科積淀，研究所的建立人——貝時璋先生，是中國生物物理學的奠基人，中國細胞學、胚胎學的創始人之一。碩士階段，歐陽明星師從國內知名計算結構生物學家——曾宗浩研究員開展研究工作，1997年他曾以第一作者在《科學》（Science）期刊發表研究成果。歐陽明星的博士生導師沈恂研究員是新中國第一批赴英留學的學生，在細胞生物學領域有很深的造詣。很早之前，歐陽明星就聽相關學者說過：“后基因組時代，關鍵是研究蛋白的結構與功能。”在中國科學院生物物理研究所平臺的支撐下及導師引領下，歐陽明星決心跟隨導師，共同深入細胞深處一探究竟。

歐陽明星研究生階段，導師就開始培養他獨立科研的能力。“在這一階段，老師會給我們提供一個合理的研究方向，但具體怎么做、怎樣設計實驗，主要靠自己完成。”歐陽明星說。學到的不僅是知識，更重要的是思維方式。正是這樣的方法，鍛煉了他獨立自主的科研工作能力，為其科研價值觀的形成打下了堅實的根基。

為了接觸到更多的國際前沿研究，博士畢業后，歐陽明星并沒有就此停下攀登科學高峰的腳步。自2006年起，他先后在美國伊利諾伊大學香檳分校和加州理工學院，和王英曉教授、錢永健教授合作從事科學研究；此后，他又在耶魯大學和加州大學圣地亞哥分校擔任助理研究員。值得一提的是，在博士后研究期間，歐陽明星經常保持每周70個小時以上的工作量，長年累月的科研積淀，最終讓他將研究逐漸推向了國際前沿。“正所謂梅花香自苦寒來，雖然累，但是我也得到了收獲。”歐陽明星欣慰地說。

回國致研——將理想筑于祖國

凡事以理想為因，實行為果。而對科學的熱愛與追逐，便是歐陽明星最大的力量源泉。長期以來，他始終認為：年輕人樹立自己的理想至關重要，理想能讓自己的生活更加踏實，人生更加有方向。

從事科學研究以來，歐陽明星一直用國內外一些偉大科學家的研究故事來鼓舞自己。“這些科學家的研究，改變了社會的發展，也深深地影響了我對于人生價值觀的追求。”他說。伴隨著在國內外多年研究的積淀與洗禮，他的人生理想也愈加明晰。學成歸國之后，他最大的希望就是能將自己的科研理想和祖國社會的發展、科學的進步結合在一起，在世界科研領域前沿，發出屬于中國科學家的聲音。

常州大學為歐陽明星提供了實現科研理想的沃土。這座位于長江之南、太湖之濱，居長江三角洲中心地帶的大學，歷經43年的發展，現已建成完整的學士—碩士—博士人才培養體系及多層次的科學研究和社會服務體系。近年來，學校根據國內外科技發展趨勢和地方產業經濟發展需求，決定大力發展生物醫學工程學科建設。學校的發展目標與平臺建設與歐陽明星未來的科研目標十分契合。

事實上，早在2012年2月，常州大學就正式宣布成立正處級建制的生物醫學工程與健康科學研究院，并由鄧林紅博士擔任研究院院長。正是在鄧院長的邀請下，歐陽明星得到了前往常州大學訪問參觀的機會。通過鄧院長的介紹與實地的考察，歐陽明星更加堅定了自己的想法。“鄧林紅院長與我有相似的研究經歷，我們都是在國內長大、國外留學，研究領域也相似，所以合作起來應該也有很多共通點。”在這一背景下，歐陽明星于2017年9月，來到了常州大學生物醫學工程與健康科學研究院，開始立足這一平臺，和研究團隊成員共赴科研理想。

科研攻關——探索組織器官中的長程力

大千世界，奇幻無窮。在自然界當中，充滿著各種力的作用，在生命科學領域，力學的作用仍舊無處不在。早在20世紀六七十年代，科學家馮元楨先生和錢煦先生等就開啟了組織與細胞生理層次上的生物力學探索。

21世紀，科學家對生物力學和力學生物學的關注已拓展到了生命醫學研究的大部分方向，特別是近些年來，細胞長程力作用開始引起領域內科學家的廣泛關注。

“事實上，在生理、病理條件下，力學因素也在組織、器官、機體等較宏觀水平上存在遠程作用，這種作用就被稱為長程力作用。”歐陽明星介紹說。長程力在多細胞群體和組織器官層次上的作用成為近年來的研究熱點。行走在領域研究前沿多年，歐陽明星在這一方向上進行了深度探索。

在海外從事科研工作期間，歐陽明星和研究團隊在長程生物力作用的研究中取得了具有一定突破性的科研成果，發現細胞之間存在遠距離的力學交流，得到同期《自然·材料》（Nature Materials）和《美國科學院院報》（PNAS）的報道。

回國后，歐陽明星一直想基于之前的研究經驗進行研究拓展。通過探索發現：長程力作用對體內器官形態的構建可能具有關鍵的引導作用。管狀結構作為體內最常見的一種組織形式，具有關鍵的物質運輸功能，而細胞群體如何組裝形成管狀結構？細胞長程力在上皮管狀結構自組裝中的作用及其信號轉導機制又是什么呢？歐陽明星對此展開更多探究工作。

2018年，歐陽明星成功申請了國家自然科學基金面上項目“細胞長程力在上皮管狀結構自組裝中的作用及其信號轉導機制研究”。在這一項目的支撐下，研究長程力在上皮管狀結構自組裝中的作用及其信號轉導機制，以認識長程力作用在細胞群體生物學中的獨特功能，為體內組織結構發生的力學生物學機制提供理論依據，具有重要的科學意義。

近些年來，科學家逐漸意識到：生物力學與基因表達、機體發育、生長分化、免疫、健康穩態、腫瘤、運動康復等均有著密切的聯系。回國幾年來，歐陽明星團隊在研究中不斷深入探索，證實細胞產生的收縮力在環境基質中產生長距離傳播，細胞之間通過基質張應力響應而建立遠距離的力學交流。

“細胞之間的力學交流其實是通過力學響應發生的，就是說一個細胞會在所處的環境里產生一個力，這個力會傳到另外一個細胞并能被它感受到。”歐陽明星說。作為一個微小的生命單元，細胞本身對基質中的張應力和基質力學性能變化具有天然的敏感響應機制。

在海外從事科研工作時，歐陽明星和所在的王英曉教授研究團隊曾創新以熒光共振能量轉移（FRET）技術為主的探針研發及應用，包括提高FRET探針靈敏度、研發多種FRET探針、實現單細胞的雙FRET信號觀察、深入理解細胞信號轉導、空間分布及調控機制。如何與之前的研究經驗相結合，在細胞長程生物力學研究中更進一步？這一直是歐陽明星回國以來所研究的重點。

為了攻克這一科學難題，歐陽明星將和研究團隊繼續推進細胞長程生物力學作用的基礎研究，解析細胞對張應力產生方向性響應的力-生物學耦聯機制這一科學問題，探索長程生物力學作用在生理病理情況下的功能，如血管系統的定向發育、哮喘氣道平滑肌層的過度收縮、腫瘤細胞定向轉移等基礎科學問題，為后續生命科學領域的發展，奠定更為堅實的根基。“有了這個基礎發現后，其他科學家在進行相關研究時，有可能拓展思維角度，有助于解釋一些其他的生命現象。”歐陽明星說，他和團隊還將篤行開拓下去。

攻克艱難——砥行探索為國而研

時代的發展，為科研人員提供了創新的沃土。歐陽明星直言：“這在幾十年前，是根本無法想象的。”出生于20世紀70年代的他，幼時也曾經歷過貧困時期。“幾十年來，在中國社會的飛速發展下，我們的日子發生了翻天覆地的變革。”每當想到這些，歐陽明星就充滿了感慨。除了得益于自己多年來的不懈努力，他更感恩于時代的發展，珍惜這來之不易的生活。

縱然多年來的科研道路并非一路順遂，但是歐陽明星從未有過抱怨。他始終覺得，人受點苦是有好處的。大學期間放假回家，歐陽明星仍會主動從事一些體力勞動，在這一過程中，他也常想起孟子的話：“天將降大任于斯人也，必先苦其心志，勞其筋骨，餓其體膚……”來鼓勵自己，他始終堅信，那些所經歷的苦難都是對自身的磨礪，只要腳踏實地地工作，就一定會有所收獲。

如今，身為大學老師，面對著新世紀意氣風發的年輕人，歐陽明星總是心懷希望。目前，他除擔任研究生“分子生物學”課程的教學之外，還擔任著本科“生物醫學工程導論”“分子細胞生物學”課程的一些教學工作，并認同教學能夠幫助老師更加系統地掌握一門科學知識，這是單純看文獻無法獲得的。“能夠通過自己的教學引導，給學生提供更多的啟發與思考，也是一件十分有成就感的事情。”歐陽明星說。在先進的學習及科研條件下，他希望當今的青年科研工作者，能夠在科學研究方面，發揮自己的主觀能動性，鍛煉自己深刻的科研思維，不斷提升自己通過現象看本質的能力。在這一基礎上，歐陽明星還希望他們能夠打開自己的研究格局，多去外邊的世界看一看，在扎實的科研積淀支撐下，以仁愛精神及奉獻精神，在科學研究中實現自己的人生價值。

當今世界面臨前所未有之大變局，中國也在逐步向著科研強國邁進。長期以來，歐陽明星的研究視野從不置于一隅，他所在意的是如何與中國的科研人員共同攜手，為祖國的科研工作作出更多實質性的貢獻，為中國的科技強國目標而矢志奮斗。

在生命科學領域，歐陽明星還將勇立潮頭，用腳踏實地的科研探索，詮釋科研人的精神與使命。