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孙周通:我要做“超级酶”梦工厂

来源:科技日报 发布于2018-01-17

  人物简介:
  孙周通,中科院“百人计划”入选者、天津工业生物技术研究所研究员。

  

  35岁的孙周通酷爱跑步。郑州、上海、天津……这些城市在地图上连成线,也是他“科研马拉松”的轨迹。
  作为中科院“百人计划”入选者、天津工业生物技术研究所研究员,在生物合成和酶催化研究的跑道上,孙周通从未停下脚步。
  时间也给予了他回馈。新年前夕,他和团队在环氧水解酶手性方面做出的最新研究成果发表在《美国化学会志》(JACS)上。
  做最好的医药中间体
  淡蓝色的圆领套头衫,利落的短发,简练的言语,标准的“理科男”装扮。刚刚出差回来的孙周通却没有一丝疲惫,反而神采奕奕。走进他的办公室,第一感觉就是清爽,没有一点的杂物,各种物品和瓶瓶罐罐摆放得整整齐齐。
  2016年,从德国著名的马普煤炭研究所学成回国,孙周通也把德国人的严谨作风和秩序感带到了中科院天津工生所。在孙周通的办公室里,最醒目的是墙上贴的一张超大图表,上面标注了2015年以来世界最好的200种合成药物名称。孙周通说,图表他刚回国时就贴到墙上了,目的就是为了时刻提醒自己,不要忘记了回国的目标。
  说起自己的目标,孙周通突然变得腼腆起来,他搓着双手,笑眯眯地说:“我从事生物合成蛋白质和酶催化研究。那张图表就是我的终极目标。”孙周通说,那张表格里写的都是现今最好的化学合成药物。这些药基本被全球顶尖的医药巨头企业所垄断,而国内很多的企业只能为他们提供原料和中间体。
  众所周知,在目前的技术水平下,获取医药中间体,离不开化学合成方法。而这种方法容易产生大量废气、废水,如果能利用生物合成技术,对生物酶的基因进行重新编辑,从而改变酶的特性,缩短化合反应时间,就可大幅度降低能耗、减少污染。孙周通说:“我的目标就是用生物合成方法,做出最好的医药中间体。”说话时,他又扭头看了一眼办公桌侧面墙上的图表。
  为了实现这一目标,如今,孙周通过上了家和实验室“两点一线”的生活。同事们都打趣他,不是在实验室,就是在去实验室的路上,可他却乐此不疲。“我们研究的技术早一天走出实验室,应用起来,就能早一点减少企业排放的污染物。”孙周通说。
  目前,孙周通和团队正在进行乙胺丁醇生物合成生产实验,作为抗结核杆菌药物的医药中间体,乙胺丁醇目前主要依赖化学合成办法获取,生产过程中不仅产生大量废弃物,还伴生有重金属污染物。
  “采用生物合成办法,就可大大减少废弃物和污染排放。目前,在实验室环境,我们已经跑通了生产全路径,下一步我们将研究提升生物酶个体活性,提高酶的催化反应效率,争取把研究成果早日应用到工业化生产中,生产出最好的中间体。“孙周通说。
  专注研究神奇“口袋”
  孙周通最早的研究方向是生物能源,直到来到德国马普煤炭研究所做博士后,他了解到德国在生物合成研究和生物合成技术产业化方面的研究居于世界前沿,于是他把研究方向和重点逐渐转向了生物合成研究。
  “在德国时,我主要从事生物酶的定向进化方法研究,融合计算机辅助设计,主要做生物酶催化研究。”说起自己的研究,孙周通把自己做的工作称为“口袋工程”。“修修补补,改变形状,最近几年的主要精力都放在‘口袋’上了。”孙周通风趣地说。
  他解释说,酶是三维的空间结构,但每个酶都会有一个催化的位点,研究人员习惯称之为“口袋”。“口袋”大小会有变化,形状一变,生物酶的手性也会改变,催化效率和产生的功效也大不一样。孙周通的工作主要是研究如何改变“口袋”的形状,从而改变酶的手性,进而产生不同的催化反应。
  说到这里,孙周通把自己的左右手叠加放到一起,解释说:“人有左右手,但永远不能重合,这是镜像关系。研究手性,其实就是研究酶的镜像关系。我要做的就是要改变酶的性能和结构,让它们更好地服务于我们的生产生活。”
  激活工业酶的“小宇宙”
  “我是研究新酶和新酶反应设计的,希望有朝一日自己能设计一种超级工业酶。”孙周通说,这种酶经阳光照射,就会产生催化反应。这种“超级酶”不惧怕酸碱、高温、高湿苛刻的工业环境,它皮实、高效,稍微改变它的手性,在催化合成不同物质时就能发挥不一样的作用……
  “科学研究要面向国民经济主战场。”采访中孙周通反复提到这句话。工作中,他也是这么做的。回国短短2年间,他就承担了中科院战略生物资源服务网络计划生物资源衍生库—酶库的国家级研究课题。近年来,他申请国家级专利5项,已授权4项,还获得了中国产学研创新成果奖1项……
  说起这些,孙周通却显得格外低调。他说:“我是从事新酶和新反应设计的。在德国期间,我偏重基础理论研究,现在回到祖国,研究要更贴近工业应用。如有可能,我愿意在酶的高效利用和工业化应用这条跑道上,一直跑下去,让我们的生物合成事业站在世界最前沿!”

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