英国John Roger Speakman：在梦想实验室做伟大研究.pdf

STFMonthly高端访谈DialogueJune2023英国John RogerSpeakman:在梦想实验室做伟大研究英国分子能量学家、中国科学院外籍院士，现任中国科学院深圳先进技术研究院医药所能量代谢与生殖研究中心首席科学家John Roger Speakman认为，从国外引人顶尖科学家固然能带来可观的收益，但中国的科学创新更需要青年科学家数十年如一日的耕耘作为基石。采编张孟月、谢邦彦翻译1谢邦彦责任编辑丨苏莉娜校对I吴政希图1由受访者提供8年前意外与中国结缘的英国分子能量学家JohnRoger Speakman也许从未想过，他的“梦想实验室”能在中国深圳落成一一在中国科学院深圳先进技术研究院（以下简称“SIAT”）的全力支持下，Speakman教授已在开展全新的研究，其成果有望助力遏制我国超重肥胖率增长趋势，守护全民健康。科技与金融记者JohnRogerSpeakman相逢是缘一线牵您来中国工作的契机是什么？John Roger Speakman中国科学院深圳先进院医药所能量代谢与生殖研究中心首席科学家，深圳理工大学（筹）药学院讲席教授，英国皇家学会会士，中国科学院外籍院士，美国科学院外籍院士。那之后，我每年都会来中国待上3 个月左右，并因此结识了一些合作伙伴。2010年，有一次我和中国同事坐飞机前往北京时，他说：“你每年在英国待9 个月，在中国才待3个月，为什么不换一下呢？”为此，我和家人进行了沟通，他们都支持我来中国。于是，2 0 11年8 月我正式入职中国科学院遗传与发育生物学研究所，开启了在中国的科研生涯。来深圳前，您曾在北京工作过10 年。您之前的研究方向是什么？在您看来，深圳和北京有什么不同？我原来的研究重心是基于小鼠的动物生理学研究，在转向人类能量代谢方向的研究课题后，我需每年结婚纪念日，我们家都会投票决定到哪里要一所全新的实验室作为支撑。位于深圳的SIAT向度假，而2 0 0 5年特别众口难调：有想去迪士尼乐园我伸出了橄榄枝，并给予了充分的支持，帮助我打的，也有想去非洲的巧合的是，大家都把“中造梦想的实验室。于我而言，北京和深圳并没有很国”写进了愿望单，我们就这样第一次来到了中大的差别，二者都是国际化的现代大都市，只是深国。那次旅游的经历给我们留下了深刻的印象。在圳这座城市更年轻更有活力，这让我感到振奋一3940STFMonthly高端访谈DialogueJune2023英国John RogerSpeakman:在梦想实验室做伟大研究英国分子能量学家、中国科学院外籍院士，现任中国科学院深圳先进技术研究院医药所能量代谢与生殖研究中心首席科学家John Roger Speakman认为，从国外引人顶尖科学家固然能带来可观的收益，但中国的科学创新更需要青年科学家数十年如一日的耕耘作为基石。采编张孟月、谢邦彦翻译1谢邦彦责任编辑丨苏莉娜校对I吴政希图1由受访者提供8年前意外与中国结缘的英国分子能量学家JohnRoger Speakman也许从未想过，他的“梦想实验室”能在中国深圳落成一一在中国科学院深圳先进技术研究院（以下简称“SIAT”）的全力支持下，Speakman教授已在开展全新的研究，其成果有望助力遏制我国超重肥胖率增长趋势，守护全民健康。科技与金融记者JohnRogerSpeakman相逢是缘一线牵您来中国工作的契机是什么？John Roger Speakman中国科学院深圳先进院医药所能量代谢与生殖研究中心首席科学家，深圳理工大学（筹）药学院讲席教授，英国皇家学会会士，中国科学院外籍院士，美国科学院外籍院士。那之后，我每年都会来中国待上3 个月左右，并因此结识了一些合作伙伴。2010年，有一次我和中国同事坐飞机前往北京时，他说：“你每年在英国待9 个月，在中国才待3个月，为什么不换一下呢？”为此，我和家人进行了沟通，他们都支持我来中国。于是，2 0 11年8 月我正式入职中国科学院遗传与发育生物学研究所，开启了在中国的科研生涯。来深圳前，您曾在北京工作过10 年。您之前的研究方向是什么？在您看来，深圳和北京有什么不同？我原来的研究重心是基于小鼠的动物生理学研究，在转向人类能量代谢方向的研究课题后，我需每年结婚纪念日，我们家都会投票决定到哪里要一所全新的实验室作为支撑。位于深圳的SIAT向度假，而2 0 0 5年特别众口难调：有想去迪士尼乐园我伸出了橄榄枝，并给予了充分的支持，帮助我打的，也有想去非洲的巧合的是，大家都把“中造梦想的实验室。于我而言，北京和深圳并没有很国”写进了愿望单，我们就这样第一次来到了中大的差别，二者都是国际化的现代大都市，只是深国。那次旅游的经历给我们留下了深刻的印象。在圳这座城市更年轻更有活力，这让我感到振奋一3940STFMonthly高端访谈DialogueJune2023超过6 0 岁还在追逐梦想也不会显得突元，毕竟每个深圳人都在“追梦”的路上。当梦想照进现实Q请向我们简要介绍一下您在SIAT筹建的“梦想实验室”。我过去对能量代谢的研究主要通过动物实验，只要有笼子和研究设备，就可以极其精确地测量实验对象的身体成分、日常活动消耗、食物摄人量等等。而我现在想建立一个人类研究设施，总体类似于配备有8 个房间的“旅馆”。我们邀请受试者来居住一段时间，研究人员可以精确控制受试者的热量摄人并监测身体成分等数据。今年7 月，我梦想中的实验室就能最终落成了。人类研究项目中最广泛的难题莫过于控制变量。打个比方，如果想要弄清楚日常饮食中某种成分对体重的影响，常规做法是记录具体的摄人量和体重，然后关联分析数据。但一种成分可能在许多食物里同时存在，为每种参加实验的食物分别取样的方式不太科学，而我的“梦想实验室”可以通过精确配比控制摄人量，排除掉所有干扰因素。比如说植物油里常见的脂肪酸，大家都很好奇它与肥胖之间的关联，但以往都无法精确控制摄人量，只能基于一定的假设关联数据并尝试论证。借助实验室里全新的设施，我们得以向受试者提供精确的供餐以进行精准的检验。您现阶段的研究方向是什么？我的研究主要对三个领域有较大意义，其一是野生动物研究。之前在和中国科学院动物研究所的魏辅文教授合作时，我们测量过熊猫的能量消耗：我们可以基于收集的数据为它匹配食物量，并通过多个个体研究来判断多大规模的竹林才足够支撑一个健康的熊猫族群。这对动物与环境保护都很有意义。另外两个领域都与人类有关：人体衰老研究和肥胖症研究。我们对肥胖症的成因很感兴趣。肥胖已成为全球大流行病，为阻止肥胖率攀升，我们得尝试探究它与日常饮食和能量消耗之间的关联。多年来，我们致力于研究遗传和环境因素对动物及人类能量代谢的影响，并在肥胖研究领域持续输出，发表多个研究成果。例如，2 0 2 1年8 月，我们联合国际团队在Science上首次揭示人类全生命周期代谢规律：婴儿的代谢最高，6 0 岁以后人的代谢才真正开始下降，而“中年发福”的罪魁祸首并非代谢低。这是一场大规模的国际合作，近100个国际团队共同参与，研究样本覆盖了从刚出生后1周的婴儿到9 5岁老人的近乎全年龄层。为更好测算人们每天消耗的总能量，研究人员使用了“双标水”法一一通过收集尿液并分析尿液中标记物的丰度值变化，了解机体的能量代谢情况。多个实验室共享相关数据，并将测量结果整合在一个国际数据库中。我作为国际原子能机构“双标水”数据库项目的主要负责人，面对庞大的数据库，设计了一个新方法将数据进行整合和管理，最终群策群力，回答了单个研究团队无法回答的问题。又如，2 0 2 2 年7 月，我们在CellMetabolism发表了对健康瘦子的阶段性研究成果。我们的研究首次调查了体重过轻（BMI18.5）的健康中国成年人群，研究结果颠覆了之前的认知，这些健康瘦子吃得少，活动量也更少，而且静息代谢率（人体在静止状态下所消耗的能量）高于预期。虽然健康瘦子的活动量少，但心脏健康指标都很好，这表明，就身体健康而言，低体脂率可能比运动锻炼更重要。我们还通过初步遗传学分析发现，健康瘦子个体的部分基因中存在单核苷酸多态性。当在小鼠中敲除这些基因后，可以引起在人类受试者中观察到的相应表型变化。下一个研究阶段，我们将更多地关注这些表型产生背后的遗传机制。再如，2 0 2 3 年4月，我们在NatureMetabolism上发表了最新研究成果：自2 0 世纪9 0 年代以来，欧美成年人的总能量消耗水平呈现下降趋势，其中男性下降了7.7%，女性下降了5.4%。而总能量消耗水平的下降可能与人体的静息代谢下降有关。很多人都预料到，人类总能量支出水平随时间在缓慢下降，但令人意外的是，总代谢水平的下降更多是由于基础代谢率水平下降导致的，而非活动代谢水平的下降，这是我们之前没有预料到的。我们期待更多的发现，能有助于了解为什么会发生肥胖，以及是否可以逆转肥胖的流行。鉴于肥胖症已然成为全球的趋势，我们有什么方式可以更高效地减重？最有效的减肥方法是减少热量摄人，它比增加能量消耗更容易执行。很多人认为锻炼可以减肥，但事实并非如此，原因有二：其一，想要通过活动消耗掉足以减重的热量，你需要做大量的锻炼，但由于能量补偿机制的存在，到头来可能收效甚微；其二，运动会增进你的食欲，一不留神就会摄人更多的热量，得不偿失。然而减少热量摄入又谈何容易，因为吃少了，人会很容易饿，一饿就容易管不住嘴。所幸过去几年里，有药企开发了一些药物来解决相关问题。从原理上而言，人的饱腹感是由GLP-1和GIP两种多肽（类似于短效激素）生成的。这些多肽一般由消化道生成，而后经由循环系统抵达下丘脑，可以产生饱腹感抑制食欲。然而，人体生成的多肽半衰期较短，无法长时间发挥作用，而一些新药可以在保留其功能的基础上达到更长的半衰期，进而持续产生饱腹感，从而减少食物摄人以达到减重目的。目前市面上的两种药物，司美格鲁肽（Semaglutide）、替西帕肽（T i r z e p a t i d e）都可以帮助我们在一定周期内实现15%至2 0%的减重，极大地改变了目前肥胖症的发展趋势。（然而，当下这两种药物主要用于治疗二型糖尿病，并非减肥药，而且停药后会反弹。）目前，我正与深圳、广州的一些医院就司美格鲁肽（Semaglutide）和能量平衡的联系开展初步的合作研究，希望将来可以开展更广泛、更深人的合作。Q除肥胖症外，您也从事人体衰老研究，并得出保持低代谢率与低体温有助于长寿的结论。请问背后的原理是什么？A个中机制还不明朗，但我目前有个简单的猜想。物理学家薛定在著作生命是什么中提到，生命其实是一种不寻常的状态，因为它很复杂，要维持这种复杂性，你需要不断修复你的身体，保持它的有序运作。用热力学来解释的话，生命就是一个持续抵抗“无序”的熵增、保持身体“有序”的过程。有趣的是，温度和熵息息相关：如果你体温低一些，便会生成更少的熵，更久地保持身体的有序。这也解释了为何一些低体温动物可以更长寿，也许就是那么简单。当前，我们正在着手研究降低体温的方法，其一就是“饮水法”。经测试，只要饮用500毫升、4的冷水，体温就能下降1并保持大约1小时。如果我们一天重复2 4次，那就能降低整整1平均体温。我们计划根据这个发现开展相关实验。科研体系建设：欲速则不达您对促进国际科研合作有怎样的建议？A当下，各个国家之间逐渐变得更加疏离、相互孤立，我希望科学家可以成为跨越鸿沟的桥梁，加强国际科学协作。人们应该学会欣赏彼此，“隔绝”不利于科研交流和科学发展，而科研活动可以使我们彼此连接。2 0 2 5年，我希望组织一场大型学术会议，邀请多名世界顶尖学者来到深圳讨论科学问题，参观我们的实验室，看看我们在这里的工作。我们留意到，目前来中国工作的欧美年轻学者较少，更多的是年长的顶尖学者，对此您怎么看？举个例子，目前，SIAT有吸引发展中国家的青年人才来华深造并资助其后续研究的国际人才引进计划。相反，针对发达国家的青年人才引进计划所产生的影响较小，我想这就是背后的原因。对于这种现象，我认为必须作出相应的优化与调整，加大对发达国家青年人才的引进力度。同时，如果可以引进更多3 0 一40岁的优秀学者，将对中国科研体系的整体发展大有裨益。因为青年科技人才是科技创新的主力军，也是未来科技队伍的中坚力量与中流砥柱。有道是“欲速则不达”，完善海内外青年科技人才的选拔和培养机制，有助于筑牢科研基础，夯实科技创新中坚力量。T4142STFMonthly高端访谈DialogueJune2023超过6 0 岁还在追逐梦想也不会显得突元，毕竟每个深圳人都在“追梦”的路上。当梦想照进现实Q请向我们简要介绍一下您在SIAT筹建的“梦想实验室”。我过去对能量代谢的研究主要通过动物实验，只要有笼子和研究设备，就可以极其精确地测量实验对象的身体成分、日常活动消耗、食物摄人量等等。而我现在想建立一个人类研究设施，总体类似于配备有8 个房间的“旅馆”。我们邀请受试者来居住一段时间，研究人员可以精确控制受试者的热量摄人并监测身体成分等数据。今年7 月，我梦想中的实验室就能最终落成了。人类研究项目中最广泛的难题莫过于控制变量。打个比方，如果想要弄清楚日常饮食中某种成分对体重的影响，常规做法是记录具体的摄人量和体重，然后关联分析数据。但一种成分可能在许多食物里同时存在，为每种参加实验的食物分别取样的方式不太科学，而我的“梦想实验室”可以通过精确配比控制摄人量，排除掉所有干扰因素。比如说植物油里常见的脂肪酸，大家都很好奇它与肥胖之间的关联，但以往都无法精确控制摄人量，只能基于一定的假设关联数据并尝试论证。借助实验室里全新的设施，我们得以向受试者提供精确的供餐以进行精准的检验。您现阶段的研究方向是什么？我的研究主要对三个领域有较大意义，其一是野生动物研究。之前在和中国科学院动物研究所的魏辅文教授合作时，我们测量过熊猫的能量消耗：我们可以基于收集的数据为它匹配食物量，并通过多个个体研究来判断多大规模的竹林才足够支撑一个健康的熊猫族群。这对动物与环境保护都很有意义。另外两个领域都与人类有关：人体衰老研究和肥胖症研究。我们对肥胖症的成因很感兴趣。肥胖已成为全球大流行病，为阻止肥胖率攀升，我们得尝试探究它与日常饮食和能量消耗之间的关联。多年来，我们致力于研究遗传和环境因素对动物及人类能量代谢的影响，并在肥胖研究领域持续输出，发表多个研究成果。例如，2 0 2 1年8 月，我们联合国际团队在Science上首次揭示人类全生命周期代谢规律：婴儿的代谢最高，6 0 岁以后人的代谢才真正开始下降，而“中年发福”的罪魁祸首并非代谢低。这是一场大规模的国际合作，近100个国际团队共同参与，研究样本覆盖了从刚出生后1周的婴儿到9 5岁老人的近乎全年龄层。为更好测算人们每天消耗的总能量，研究人员使用了“双标水”法一一通过收集尿液并分析尿液中标记物的丰度值变化，了解机体的能量代谢情况。多个实验室共享相关数据，并将测量结果整合在一个国际数据库中。我作为国际原子能机构“双标水”数据库项目的主要负责人，面对庞大的数据库，设计了一个新方法将数据进行整合和管理，最终群策群力，回答了单个研究团队无法回答的问题。又如，2 0 2 2 年7 月，我们在CellMetabolism发表了对健康瘦子的阶段性研究成果。我们的研究首次调查了体重过轻（BMI18.5）的健康中国成年人群，研究结果颠覆了之前的认知，这些健康瘦子吃得少，活动量也更少，而且静息代谢率（人体在静止状态下所消耗的能量）高于预期。虽然健康瘦子的活动量少，但心脏健康指标都很好，这表明，就身体健康而言，低体脂率可能比运动锻炼更重要。我们还通过初步遗传学分析发现，健康瘦子个体的部分基因中存在单核苷酸多态性。当在小鼠中敲除这些基因后，可以引起在人类受试者中观察到的相应表型变化。下一个研究阶段，我们将更多地关注这些表型产生背后的遗传机制。再如，2 0 2 3 年4月，我们在NatureMetabolism上发表了最新研究成果：自2 0 世纪9 0 年代以来，欧美成年人的总能量消耗水平呈现下降趋势，其中男性下降了7.7%，女性下降了5.4%。而总能量消耗水平的下降可能与人体的静息代谢下降有关。很多人都预料到，人类总能量支出水平随时间在缓慢下降，但令人意外的是，总代谢水平的下降更多是由于基础代谢率水平下降导致的，而非活动代谢水平的下降，这是我们之前没有预料到的。我们期待更多的发现，能有助于了解为什么会发生肥胖，以及是否可以逆转肥胖的流行。鉴于肥胖症已然成为全球的趋势，我们有什么方式可以更高效地减重？最有效的减肥方法是减少热量摄人，它比增加能量消耗更容易执行。很多人认为锻炼可以减肥，但事实并非如此，原因有二：其一，想要通过活动消耗掉足以减重的热量，你需要做大量的锻炼，但由于能量补偿机制的存在，到头来可能收效甚微；其二，运动会增进你的食欲，一不留神就会摄人更多的热量，得不偿失。然而减少热量摄入又谈何容易，因为吃少了，人会很容易饿，一饿就容易管不住嘴。所幸过去几年里，有药企开发了一些药物来解决相关问题。从原理上而言，人的饱腹感是由GLP-1和GIP两种多肽（类似于短效激素）生成的。这些多肽一般由消化道生成，而后经由循环系统抵达下丘脑，可以产生饱腹感抑制食欲。然而，人体生成的多肽半衰期较短，无法长时间发挥作用，而一些新药可以在保留其功能的基础上达到更长的半衰期，进而持续产生饱腹感，从而减少食物摄人以达到减重目的。目前市面上的两种药物，司美格鲁肽（Semaglutide）、替西帕肽（T i r z e p a t i d e）都可以帮助我们在一定周期内实现15%至2 0%的减重，极大地改变了目前肥胖症的发展趋势。（然而，当下这两种药物主要用于治疗二型糖尿病，并非减肥药，而且停药后会反弹。）目前，我正与深圳、广州的一些医院就司美格鲁肽（Semaglutide）和能量平衡的联系开展初步的合作研究，希望将来可以开展更广泛、更深人的合作。Q除肥胖症外，您也从事人体衰老研究，并得出保持低代谢率与低体温有助于长寿的结论。请问背后的原理是什么？A个中机制还不明朗，但我目前有个简单的猜想。物理学家薛定在著作生命是什么中提到，生命其实是一种不寻常的状态，因为它很复杂，要维持这种复杂性，你需要不断修复你的身体，保持它的有序运作。用热力学来解释的话，生命就是一个持续抵抗“无序”的熵增、保持身体“有序”的过程。有趣的是，温度和熵息息相关：如果你体温低一些，便会生成更少的熵，更久地保持身体的有序。这也解释了为何一些低体温动物可以更长寿，也许就是那么简单。当前，我们正在着手研究降低体温的方法，其一就是“饮水法”。经测试，只要饮用500毫升、4的冷水，体温就能下降1并保持大约1小时。如果我们一天重复2 4次，那就能降低整整1平均体温。我们计划根据这个发现开展相关实验。科研体系建设：欲速则不达您对促进国际科研合作有怎样的建议？A当下，各个国家之间逐渐变得更加疏离、相互孤立，我希望科学家可以成为跨越鸿沟的桥梁，加强国际科学协作。人们应该学会欣赏彼此，“隔绝”不利于科研交流和科学发展，而科研活动可以使我们彼此连接。2 0 2 5年，我希望组织一场大型学术会议，邀请多名世界顶尖学者来到深圳讨论科学问题，参观我们的实验室，看看我们在这里的工作。我们留意到，目前来中国工作的欧美年轻学者较少，更多的是年长的顶尖学者，对此您怎么看？举个例子，目前，SIAT有吸引发展中国家的青年人才来华深造并资助其后续研究的国际人才引进计划。相反，针对发达国家的青年人才引进计划所产生的影响较小，我想这就是背后的原因。对于这种现象，我认为必须作出相应的优化与调整，加大对发达国家青年人才的引进力度。同时，如果可以引进更多3 0 一40岁的优秀学者，将对中国科研体系的整体发展大有裨益。因为青年科技人才是科技创新的主力军，也是未来科技队伍的中坚力量与中流砥柱。有道是“欲速则不达”，完善海内外青年科技人才的选拔和培养机制，有助于筑牢科研基础，夯实科技创新中坚力量。T4142