闫建斌：打通紫杉醇生物合成途径，深圳为“慢科研”护航

在中国农业科学院深圳农业基因组研究所的植物房内，冷白的灯光照亮一排排培育架，数十株形态各异的幼苗在恒温环境中静静生长。这些看似普通的幼苗，是闫建斌和团队从东北、云南、西藏等地翻山越岭寻来的野生红豆杉，每一株都承载着破解紫杉醇人工合成难题的希望。

从追赶到领跑，从实验室到产业化，闫建斌及其团队的持续探索，让世界看到了中国在生物合成领域的不凡实力。本期《优才面对面》邀请到了植物合成生物学专家，中国农业科学院深圳农业基因组研究所研究员、博士生导师，第六届“科学探索奖”生命科学领域获奖者，深圳市“鹏城优才卡”持卡人闫建斌，分享他带领团队扎根深圳、十年磨一剑，成功破解紫杉醇生物合成途径这一全球性难题的科研故事。

勇闯科研“无人区”,做一件“向善的事”

红豆杉属植物起源于白垩纪早期，距今有上亿年的历史。而红豆杉真正走进科学界的视野，源于20世纪60年代的一项关键发现。彼时，科学家成功从红豆杉的树皮中分离并提纯出了天然次生代谢产物——紫杉醇。后经临床验证，紫杉醇具有良好的抗肿瘤作用，特别是对癌症发病率较高的卵巢癌、子宫癌和乳腺癌等有特效。如今，紫杉醇已成为全球范围内高效、低毒、广谱的天然抗癌药物，为无数癌症患者带来希望。

然而，紫杉醇在红豆杉中含量极低，提取1公斤紫杉醇需消耗数千棵红豆杉，造价极高。且红豆杉生长缓慢，一棵直径与矿泉水瓶相似的红豆杉需要生长20年，剥皮后的红豆杉也极难存活，所以红豆杉也被喻为“植物界的大熊猫”，全球存量稀少，我国所有野生红豆杉均被列为国家一级保护野生植物。

尽管科学家在20世纪90年代研究出了紫杉醇的化学半合成方法，从红豆杉树叶、枝条里面提取出的中间产物，经过几步较为基本的化学合成，就能形成紫杉醇。这一技术虽是如今商业化、规模化生产紫杉醇的主要方式，却仍未摆脱对天然红豆杉资源的依赖。

“治疗一位卵巢癌的成年患者，仅仅一个周期，就需要30到50棵20年树龄的红豆杉。”谈及紫杉醇应用发展过程中资源依赖的困境，闫建斌的语气中满是无奈。作为重要的抗癌药物，紫杉醇如何跳出天然取材的局限，通过生物合成技术实现高效、规模化生产，从而提升产量、降低成本，惠及更多患者，是全球上百个科研团队持续攻坚的难题。

在生物学领域，紫杉醇是教科书级别的天然产物。对闫建斌而言，从大学时接触到紫杉醇，到硕士导师因癌症离世的触动，让他坚信攻克这一课题能帮助更多人拥有健康的生活，是一件实实在在“向善的事”，是用科研力量为民生福祉助力的事。至于研究路上的重重困难与未知迷茫，闫建斌也有着自己的坚持：“对科研人员来说，挑战这种无人轻易涉足的难题，远比一味追随他人的脚步更有意义。”

给资金、给政策,更给予信任和时间

紫杉醇被誉为合成生物学“皇冠上的明珠”，因为其分子结构异常复杂、生物合成途径极长，且多个关键催化酶仅存在于珍稀的红豆杉中。“我们常常要在数万个基因中，寻找编码能够催化紫杉醇生物合成的酶，难度极大。”闫建斌表示，在紫杉醇被发现后的半个多世纪里，全球科学家都无法还原其完整的基因组序列，“就像一条河流，哪怕上游和下游都已疏通，但只要中游仍有断点，整条水道就无法贯通。”

闫建斌与紫杉醇的羁绊已持续十余年，早在海外求学期间，他就意识到这条研究之路的艰辛。红豆杉基因组数据极其庞大，当时甚至缺乏能够负荷其运算的软件，“数据太大，电脑一跑就死机，动不动就断线。”闫建斌回忆，当时团队不得不从开发软件工具起步。

真正让闫建斌决心回国继续研究，是因为中国农业科学院深圳农业基因组研究所这一平台。作为国内乃至全球少数专注农业基因组研究的国家级研究所，这里汇聚了一大批植物基因组领域的科学家，在闫建斌看来，‌“只有在这样的环境中，才有希望突破难题。”

在中国农科院深圳农业基因组研究所植物组织培养间内，闫建斌（左二）和团队成员观察红豆杉幼苗生长状态。

回国后，挑战也并未减少。“紫杉醇的核心研究成果都被欧美团队掌握，就连很多研究设备、生产工艺都被垄断。”闫建斌回忆，刚回国时，团队的研究条件简陋，实验室内的设备、经费、人员都严重缺乏。但深圳这座充满活力的城市让他感受到前所未有的激情，“当时深圳聚集了大量充满活力的年轻人，大家都抱着‘闯出一片天地’的想法聚在一起，这种氛围特别感染人。”

而真正让闫建斌有底气的，是深圳对于“慢科研”的支持态度。“研究所敢投入那些难度高、周期长的重大基础科研项目。”闫建斌坦言，“这项研究得益于深圳市对研究所的大额且稳定的科研经费支持，“可以说，没有深圳的支持，就没有这项突破。”

在闫建斌看来，深圳对于人才的关怀也覆盖到了科研人员日常生活的方方面面。“从住房问题到子女入学、父母随迁，甚至是出行时地铁公交的优惠，深圳都在尽可能的替人才们考虑周全。”闫建深有感触地表示，这些年来，看着深圳的人才政策不断优化，感觉深圳正在构建一个全方位支持人才发展的生态，越来越适合年轻人来深圳来此发展。

从追赶到领跑,要让“中国造”紫杉醇走向世界

2021年，闫建斌及其团队通过生物组学与合成生物学等技术，成功绘制了国际首张染色体级别的南方红豆杉高质量参考基因组图谱；并基于基因组图谱，团队发现了紫杉醇生物合成的关键酶，首次阐明紫杉醇核心药效基团的形成机制，结束了阐明紫杉醇生物合成途径的漫长研究历史。2024年1月，闫建斌及其团队在《科学》（Science）上宣布全球首次实现紫杉醇前体的异源合成，这意味着未来无需砍伐一棵红豆杉，就可以在微生物或植物细胞工厂中“定制”紫杉醇，该突破也成功入选了2024年度“中国生命科学十大进展”。同年，闫建斌也因其在紫杉醇研究中的突破性成果，荣获第六届“科学探索奖”生命科学奖。

闫建斌（右二）在2024年“科学探索奖”颁奖典礼现场。

“从紫杉醇被发现起，其抗癌作用机制、化学半合成、药物开发等领域的发展都是由欧美团队引领，处于绝对的领先地位。但他们一直没有找到我们这次发现的关键生物合成酶。”闫建斌及其团队用了十余年的时间，完成了紫杉醇生物合成新制造途径的概念验证，让中国在全球抗癌药研发赛道上实现了从追赶到领跑的跨越，也让世界看到了中国在生物合成领域的实力。

“这项成果不是终点，而是中国生物制造的起点。”据闫建斌介绍，目前团队除继续优化红豆杉细胞自身的合成效率外，还在利用烟草细胞、番茄腺毛细胞等异源系统作为底盘，推进紫杉醇的全程生物合成。同时，团队也与药企合作，致力于推动紫杉醇生物合成的产业化，让“中国造”的紫杉醇走向世界。

在闫建斌看来，创新是科研的核心驱动力，尤其在国家发展关键阶段，许多核心原始创新必须依靠自主突破，各领域的科研人员都应积极探索全新路径，致力于实现中国在重大科技领域的创新引领。

闫建斌也寄语青年科研工作者，在选择自己热爱且具有挑战性的目标后，就应当坚定不移地走下去。他表示，要淡化功利心态，始终保持对科学探索的初心，乐观面对困难与失败，从每一次挫折中汲取经验、锤炼技术、积累力量。技术层面，需秉持精益求精的态度，以工匠精神打磨实验技能，用严谨的态度保障科研工作的严谨性与高质量。此外，闫建斌还特别强调团队的支持与协作精神至关重要，要对携手攻关的团队成员、合作伙伴及引路导师常怀感恩之心。

（作者：读特新闻记者 刘欣怡/文 魏丹 王茜垚 /视频 徐瑜鸿/海报设计