北大陈鹏团队：做从0到1的研究！前沿意识在一代代北大化学人之间传承

“我一直以来的梦想就是发展属于我们中国人自己的化学生物学，让化学生物学家制造‘猎枪’的名单里，也能有中国人的名字。所以我的团队，一定要想前人没有想到的点子，做前人没有做过的事情，针对挑战性更强、方向更加前沿的领域进行探索、尝试和研究。”

今天的“科技创新 教育力量·高校科技创新成果巡礼”专栏，让我们一起走进北京大学化学与分子工程学院化学生物学系主任，新基石研究员陈鹏和团队成员们的科研故事——

近年来，在国际化学领域的研究中，'生物正交反应'无疑是备受瞩目的焦点之一。2022年诺贝尔化学奖的颁发，更是凸显了生物正交反应在化学领域的重要地位。

生物正交反应的提出和发展为我们提供了一种前所未有的可能性——在活细胞内，通过化学反应精确标记甚至操控生物大分子。这一创新方法，为生命科学的研究开辟了新的途径，也为治疗多种疾病点燃了新的希望，具有很好的医学应用前景。

陈鹏，正是近些年来，我国在生物正交反应领域极为活跃的学者。他与团队共同努力，在国际上率先提出并发展了基于化学键断裂的“生物正交剪切反应”，实现了生物大分子功能的原位调控。这一成果，被广泛视为基于断键化学的生物正交反应的开端，不仅意味着北大在基础研究领域沉淀下浓重一笔，更意味着我国在以生物正交反应为代表的化学生物学领域已走向国际前沿。

无数心血、无数努力，北大科研团队立足基础，面向前沿，挑战未知，攻克难题，为国家发展，当仁不让。

做从零到一的研究

在陈鹏的办公室里，有一个柜子，里面装满了他记录各种事务的笔记本。随便翻开一页，密密麻麻的文字间，他的研究就逐渐呈现在人们面前。

陈鹏在办公室工作

陈鹏的研究可以分为几个阶段：2009年到2013年，主攻生物正交连接反应；2014年到2020年前后，从成键反应做到断键反应；2020年之后，开始着力将这些新工具新方法应用于肿瘤免疫领域的基础研究。

其中，最显魄力的便是在国内外其他研究团队还在继续关注成键反应的时候，陈鹏带领团队迅速转向，提出并开发了适用于活细胞的断键反应，实现了生物大分子功能的原位调控。

陈鹏细致地解释道：“举个例子，当你做成键的时候，就像为一个车喷上或红或绿的颜色，或者加装车牌，让它可以被识别，但是车子仍然没有开动，或者说不受控制。那么断键反应相当于给车加了开关，需要的时候可以实时打开开关，这样就可以控制车，从而便于对生物大分子的功能进行研究，对生命过程加以调控。”

生物正交断键反应

随后，在断键反应研究的基础上，陈鹏带领团队接连开发了基于逆电子需求狄尔斯－阿尔德反应（IEDDA）的生物正交“剪切-脱笼”组合，实现了蛋白质在活体内的高效激活；基于铜催化的脱笼反应，用于细胞表面的多种化学调控等；并持续拓展基于这一全新反应类型的蛋白质激活技术，应用于生物学机制的深入解析，也应用于攻克临床医学中面临的难题。

尤其是癌症。

目前，陈鹏团队的研究成果已经被广泛应用于抗体偶联药物的制备。他们还克服了活体动物环境对生物正交反应更为严苛的制约，探索了在活体化学驱动的生物新技术引领下，从基础研究到临床应用的贯通创新。他们的技术也正被用于新一代细胞治疗技术的开发，并在多种面向临床的偶联应用中广受欢迎。这些活体化学驱动的生物药技术创新正在为新药研发提供强大动力和原创路径。

活细胞化学工具箱示意图

近两年，陈鹏实验室将研究重点逐渐转移到探索化学生物学驱动的临床问题研究方面，尤其聚焦于化学与免疫治疗交叉融合这一尚待开发的新方向，力求将基础研究的成果服务于人民健康的需求。

陈鹏的话掷地有声：“我希望探索如何把我们发展的工具应用于人类疾病的基础研究和诊疗应用上……我们认为（免疫疗法）这个领域有很多基本的问题还没有答案。所有免疫治疗的核心问题都是要把免疫细胞调动起来，让它有效地杀伤癌细胞。而很多病人的免疫细胞没法调动起来，其中一个原因是找不到靶子，还有一个原因是被敌方的‘火力’压制、没法攻击。其中的机制非常复杂，病人的情况因人而异。那么化学的机会就在于，针对这种个体的因人而异，个性化地研究和调控免疫肿瘤微环境。可以这么讲，我们希望把组合化学的概念与生物正交剪切反应相结合，应用于免疫治疗的基础研究和疗法创新。”

而纵观陈鹏研究的两次转向，无一不根植于想在在北大这片土地上做出最原创的研究的初心，无一不根植于想为国家、想为人民服务的希冀。在陈鹏看来，北大科研团队的目标应当是与世界比肩，“我们代表的是中国最好的学校和最高水平的科研能力，我们必须要尽可能做到最好。”

“搭台唱戏”，前沿意识在一代代间传承

“正交”一词的含义在化学生物学领域中指的是“互不干涉”，但做“正交”研究，却绝不能“正交”，而有赖于团队的通力合作，有赖于一代代化学人之间默契的对于前沿的追求。

化学生物学学科的诞生，正是基于对前沿科学问题的深入探索。在20世纪下半叶，生命科学领域迎来了蓬勃的发展，化学学科也借此契机与生命科学相互交融，共同在国际舞台上掀起了一股创新浪潮。与此同时，在国内，随着世纪之交的到来，社会对健康问题的关注度也日益增加，民众对健康的更高要求，迫切需要学界的回应，需要学者们去对疾病原理进行深入理解，对治疗手段进行相应革新。

当时的北大化学学院院长赵新生以敏锐的嗅觉意识到，这一民众需求与学界缺位的平衡点，正是催生化学生物学这一前沿交叉学科的好时机，“化学生物学一定是一个很重要的学科发展方向”。北大化学学院的其他老师们也都认同赵新生“一颗心脏（核心化学）两个翅膀（材料化学和生命化学）”的提法；认同赵新生提出的科研工作最重要的问题之一，是如何开拓全新的研究领域和方向。

随后，赵新生怀着“一定要做成”的信念，带领化学学院的部分教师，开始着力构建化学生物学方向的平台与师资体系：化学生物学队伍薄弱，那就“搭台子让后来人唱戏”；从零开始，那就奔走游说各方、力争更好的平台和资源。

2001 年 6 月，北京大学正式批准化学生物学系成立；

2002年，陈鹏从化学与分子工程学院毕业，前往国外留学深造。他走时，北大的化学生物学系初初成立，力量薄弱；

2009年，陈鹏满怀报国志，将一身所学带回北大。与他同时期归来的，还有许多优秀的青年学者，他们的加入，使得北大化学生物学系迎来了快速提升期。他们协力共进，彼此敦促，北大开始在面向世界的化学生物学舞台上角逐。生物大分子修饰、小分子探针、生物正交反应……化学生物学的边界在北大学人的研究中不断拓展，新的学术增长点持续涌现。

陈鹏获国家自然科学奖

现在，陈鹏还多了一层身份——教师。他在做好自己的日常科研工作外，还兼顾着为北大化学生物学培养下一代青年学者的重任。

陈鹏说，“给学生上课是对自己的一个挑战，要求自己对这一领域的知识有更系统的把握。另外，教学也是发掘科研苗子的好机会。”

除了平时的课程教授，陈鹏会利用每周日的时间组织学生组会，这也是耗费他最多时间和精力的教学活动。每周日的上午召开所有学生的大组会，他和学生们一起讨论本领域的前沿动向，分享最新的科研成果，探讨重要的学术问题，并且每次还会安排两位学生进行课题报告，以锻炼他们的学术思维和表达能力；下午则继续开展各小组的交流，分组进行研究进展的分享与讨论。

陈鹏乐在其中，“其实，我的周日比平时还忙，但是能够通过组会的形式帮助学生锻炼他们的科研能力，尤其是逐步培养他们的批判性思维，还是很值得的。一定要批判性地去看待学术问题，我现在一直在强化培养学生们在这方面的能力。”

“陈老师十分注重学生的成长和发展。”陈鹏的学生郑斯齐说，“读研这几年，我从陈老师身上学到了很多，不仅是科研方面，还有严于律己。”

在陈鹏的谆谆教诲下，新的学术生命力在北大这方重视基础前沿研究的乐土上蓬勃生长，为国家，孕育着新的生产力。

怀报国之心，促国家“领跑”

2011年，在国家的支持下，由教育部、科技部、财政部设计、组织，北大—清华生命科学联合中心成立，旨在体制机制、科研成果、创新人才等方面，作出可以推广的探索和努力。

陈鹏是第一批入选到北大—清华生命科学联合中心的学者。这个自主科研实践的平台，让陈鹏朝着“无限的可能”自主成长。

在陈鹏的内心深处，国家既是他科研进步的最大物质支撑，也是他坚定信仰的精神基石，这份深沉的爱国情怀激励着他投身于科研的浩瀚海洋，矢志不渝、勇往直前。

“我去过那么多地方，没有一个地方比得上中国。”

陈鹏始终憋着一口气，要为中国化学生物学学科的建设添砖加瓦，“如果把生命科学的探索比喻为打猎的话，化学生物学科的研究就是为打猎提供‘猎枪’。但是很多时候，我们还是用着‘别人’的‘枪’去‘打猎’，这样怎么能走到科学世界的前沿呢？我一直以来的梦想就是发展属于我们中国人自己的化学生物学，让化学生物学家制造‘猎枪’的名单里，也能有中国人的名字。所以我的团队，一定要想前人没有想到的点子，做前人没有做过的事情，针对挑战性更强、方向更加前沿的领域进行探索、尝试和研究。”

与他一样，怀揣着炽热的报国之心的青年学者还有许多，他们共同团结在北大化学的旗帜下，合作以求更好地发展。

“这几年我们有好几位很年轻的教授回国后都成长起来，除了各自都有顶尖的训练背景之外，我们之间还会有PI（学术带头人）午餐会来自由讨论研究内容，之后在这个基础上无缝对接合作起来。比如我和同事经常一起来指导研究生，我们共同指导的一个工作还发表在了《Nature》杂志，这个想法是文章的第一作者在接受我和同事共同指导和讨论时萌发的。”

在国家的大力支持下，秉着对自己及学界同仁的充分信心，陈鹏对北大化学生物学的发展前景非常乐观：“总体来说，我国化学生物学研究还处于‘跟跑’阶段，但部分方向已经达到国际先进水平。我不敢说我们什么时候能全面‘领跑’，但我相信未来5年，我们可以在更多方向上实现‘领跑’。”

陈鹏常常对自己的学生说，“要跟随自己的内心，但不论人在哪里，都应当为祖国的发展作出贡献。国内，有无限可能。”

“现在北大有很好的科研设备和条件，今后大家要努力培植产生原创思想的土壤，关注引领性的思想是否来源于这里并受到国际的认可，所谓的‘软实力’，主要就体现在思想的引领性上。”依托于北大倾力搭建起的学科平台，陈鹏与他的团队，正在用双手，为国家的基础前沿研究添砖加瓦。

来源 |教育部政务新媒体“微言教育”（微信号：jybxwb）