深圳湾实验室科技创新人物巡礼② | 闫致强：寻找人类感知世界的最后一块“拼图”

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人物简介

闫致强，2004年获复旦大学学士学位。2004-2009年分别于中国科学院神经科学研究所、北京生命科学研究所以及中科院生物物理研究所进行博士研究并获得博士学位。2009-2013加州大学旧金山分校及霍华德·休斯医学研究所师从美国科学院院士詹裕农，叶公杼 (Yuh-Nung Jan，Lily Jan) 进行博士后研究。2014年任复旦大学生命科学学院研究员、博士生导师，获得上海高校特聘教授（东方学者，2014）、上海市青年科技启明星（2014）、2019年升任三级研究员，2020年加入深圳湾实验室分子生理学研究所任资深研究员、副所长。

他率领课题组长期致力于感觉神经生物学的研究，综合运用分子生物学、蛋白相互作用和结构分析、电生理记录、神经回路的光、化学遗传和成像技术，结合药物筛选和基因编辑小鼠模型，鉴定进行听觉、触觉、渴觉等感觉受体，鉴定感觉系统关键的神经回路，并研究其工作机制，研究感觉系统疾病的机理和治疗。

两年前，闫致强从底蕴深厚的复旦大学生命科学学院“跳”到尚处于新生期的深圳湾实验室，“蜗居”在一栋商业大楼里，和团队在这里寻找人类感知世界的最后一块“拼图”。

在亚里士多德定义的五种感官中，介导嗅觉、味觉、视觉、触觉的受体基因已被相继确定。其中，科学家关于五感受体的研究已经三次斩获诺奖，最近一次是2021年两位美国科学家发现的温度和触觉受体。

但人类感知声音的核心——负责听觉转导的离子通道是由哪个基因编码的，一直是个谜。

2020年，闫致强与合作者最终确认了位于耳蜗毛细胞中的听觉转导离子通道，为听觉受体的确定提供了重要依据。现在，他和团队正在围绕这个国际竞争日趋激烈的问题继续展开攻关。

尽管深圳这座城市的科研基础相对薄弱，但他很看好这里的发展前景，因为“各方面支持都很到位”，在不远处一片20多万平方米的科研场地正在规划建设。

“顺风顺水”的科研之路

“与成长环境相比，一个人的人生走向与自己的关系更大。”闫致强这样认为。

闫致强出生自一个普通的山东家庭。2000年高考进入复旦大学后，这个懵懂青年逐渐对神秘的脑科学产生了兴趣。

“那时的想法处于一个‘天真’的状态。以后挣多少钱？买什么房子？这些都没想过，只是按照自己的兴趣自然地向前走。”闫致强回顾说。

初生牛犊不怕虎，大二时他毛遂自荐到杨雄里院士在复旦大学创建的神经生物学研究所，进入李葆明教授实验室里做研究；大三暑假又通过老师引荐，到新成立的中科院神经科学研究所（以下简称“神经所”）实习。

凭着这股闯劲儿，他在神经所接触到了当时最前沿的科学知识和专业训练。更重要的是，在这个作为中科院自主创新试点组建的研究机构中，他结识了很多在神经科学领域做出漂亮研究的海归“大牛”，蒲慕明、饶毅、罗敏敏等都是他生物学实验的领路人。

这段经历顺理成章地开启了他下一阶段的研究历程。2004年，他作为推免生到神经所硕博连读，一年后，他跟着导师罗敏敏来到另一个新成立的创新型机构北京生命科学研究所（以下简称“北生所”），做嗅觉系统信息传导研究。这是当时炙手可热的研究方向，2004年关于嗅觉受体分子家族的研究刚刚获得诺奖。

那段时间，闫致强首次证明了嗅球有精确而特异的两侧连接，这是当时第一篇证明前脑有精确而特异的两侧连接的报道。相关研究2008年发表于《神经元》（Neuron）期刊。

漂亮的研究成果为他赢得了重量级的推荐信。在饶毅、罗敏敏和王晓东三位教授的联名力荐下，闫致强如愿进入美国加州大学旧金山分校和霍华德·休斯医学研究所（HHMI）詹裕农（Yuh-Nung Jan）实验室做博士后。詹裕农与妻子叶公杼（Lily Jan）是美国科学院和美国艺术与科学学院的“双料”院士，在国际神经科学领域有很高的声望，培养了神经科学领域许多知名科学家包括饶毅、骆立群、时松海等。

在闫致强眼中，詹裕农先生有着“老派科学家”的风格：完全按照独立科学家培养青年科研人员。“只要看中的人，不管你做什么，他都信任你。你去做什么方向他完全不管，问他具体意见他也不说。你跟他说一个愚蠢的看法，他也不会说不好，而是让你自己琢磨。”

这种成长模式也让该实验室培养的学生出类拔萃，走出去成为教授的就有200多位，这在美国也是极为罕见的。

闫致强通过读文献、和同事讨论和实验的时间，在加入实验室一年后，确定了自己的方向，利用果蝇幼虫研究触觉和听觉的传导机制。这两个感觉系统中尚未破解的生理基础的谜团是全球科学家争相探索的前沿问题，也是詹裕农实验室的新方向。

2013年，闫致强关于触觉传导离子通道NompC的研究发表于国际顶尖科研期刊《自然》（Nature），这项他作为第一作者的研究还被录入美国科学院院士、斯坦福大学教授骆利群编写的教科书《神经生物学原理》（Principles of Neurobiology）。不止如此，闫致强和同事在系列研究中构建的以果蝇幼虫为模式生物的研究触觉的系统，也引得国际上其他团队跟进。

这些亮眼的成果成为他职业道路上的坚实阶梯。2013年，复旦直接“破格”给这位刚出站博士后研究员、博导职位。次年，闫致强又获得上海高校特聘教授“东方学者”称号，并获得上海市青年科技启明星计划支持。

2019年，他和其他团队合作，确认了人感受声音振动的听觉首要机械力门控离子通道，解决了已困扰听觉领域近40年的问题。相关成果以封面形式发表于《神经元》杂志。

别人眼里的“顺风顺水”，在闫致强看来，关键是对自己人生方向的思考和个人行为的管理。

像很多人一样，闫致强的科研之路上也曾遇到烦恼。有时，闫致强感觉到最初认为的“很有意思的”科研生活实际上有些无聊，每天都是做实验、收集数据……琐碎的日常让他觉得枯燥：“我做的研究重要吗？做科研是我想要的生活方式吗？”在阅读感兴趣文章的过程中，他恍悟：“就像罗素在他的著作《幸福之路》所说，枯燥是大多数伟大工作的基础，马克思的《资本论》，也是要坐在那里一点点慢慢写。”

针对科研中遇到的一些可能让人裹足不前的难题，他的口头禅是：“难度大不是问题，做不做才是最大的问题。”博士生阶段的一次实验中，他要在小鼠脑部注射神经示踪染料，注射的地方要局限在脑部约50微米大小，大约只有5～10个细胞这么宽，大家都说这难实现，不去干这件事。他就自己动手，克服这个难题，结果做出了重要发现。博士后时期的触觉实验中，世界上会做模式动物幼虫果蝇电生理的人很少，也无处学习，他就和同事自己研究如何解决。

“最关键的是要看清楚自己选择的研究方向”

2020年，闫致强加盟深圳湾实验室，在新的环境里，他和团队继续探索着人类感知世界的最后一块“拼图”。

“做科研最关键的是要看清楚自己选择的研究方向，选择可以解决的、重要的问题，最好将问题系统化。”他说。

感觉受体的鉴定作为神经科学最核心的问题之一，就是他认为的一个“务实且重要”的方向。围绕亚里士多德定义的五种感官——视觉、听觉、嗅觉、味觉、触觉的生理机制研究，一直以来都是国际上最前沿的研究领域。其中介导四种感觉的受体基因已被确定，三种已获得诺贝尔生理或医学奖。

视觉研究冲在最前面，早在19世纪，德国生理学家Franz Christian Boll就发现了光受体蛋白视紫红质rhodopsin在视网膜视杆细胞上的表达，之后美国科学家George Wald通过生物化学手段揭示了该蛋白感光的生化反应，1967年获得诺奖。

进入21世纪，美国科学家Richard Axel和当时的博士后Linda B. Buck因为发现嗅觉受体分子家族，2004年获诺奖。

此后，国际上关于其他感官受体的研究竞争日趋激烈。

闫致强在博士后期间的研究核心是触觉受体，2013年他们在研究中发现果蝇触觉受体在人体内不保守，相关结果发表于《自然》杂志；而2014年美国斯克利普斯研究所教授Ardem Patapoutian则发现了人应对机械刺激的触觉受体PIEZO2。最终在2021年，Patapoutian凭此发现和美国科学家David Julius一起分享了当年的诺贝尔生理学或医学奖。

在味觉方面，另外三位美国科学家也在近20年的白热化竞争中于2018年集齐了酸甜苦咸鲜五种基本味觉的分子受体。

而处于亚里士多德五种感官等级序列中仅次于视觉的听觉，其生理机制的最后一块“拼图”一直未被找到。

事实上，在听觉研究方面，美籍匈牙利裔科学家Georg von Bekesy因为发现听觉器官——耳蜗，已经在1961年获得诺贝尔生理学或医学奖。但听觉受体的发现却困扰了科学家数十年。

闫致强表示，这是因为听觉在五感中是工作机制最为复杂和精巧的。“嗅觉和味觉都是化学反应，相对简单，相关受体与化学分子的结合通过体外培养细胞实验就能证明。听觉则需要感受机械力，要了解把这种力转化为电信号的分子机制。”他解释说，“与触觉相比，声音振动引起的电信号比压力引起的电信号的受体更难捕捉，也需要比触觉更加精巧的蛋白复合体，这在体外培养细胞里很难重构或者筛选。”

过去几十年，科学家们发现TMC1与TMC2基因对人和小鼠听力十分重要，这两个基因在耳聋患者中也被发现，但它们是不是人耳感受声音机械力的门控“开关”却一直不清楚。闫致强和合作者2020年的研究为此提供了一个关键的证据。

不过，闫致强表示，这只是为听觉受体的确定提供了依据，听觉怎么传导、如何感受机械力刺激，这些问题尚未完全解决。这意味着相关的研究仍面临激烈的国际竞争。“国际上有的实验室已经做了二三十年了。不过，我们也处于最前沿。”他笑着说。

尽管对自己和团队有信心，他仍然很拼——有时候像着了魔，可以吃饭睡觉上厕所24小时不间断地想一个问题；也会在实验室干到精疲力尽，直到干不动了才回家休息，连续一年不给自己放假；偶尔觉得自己的生活方式太不健康了，他也会找同事、朋友打打羽毛球、爬爬山，放松一下。“（科研）做得好的人都非常努力，不能只看运气。”他说。

尽管对自己有点“狠”，闫致强对团队成员的要求却没有这么严苛。“真正有兴趣、有能力解决问题，工作的时候全身心地投入把一件事做好，就是这个要求。不用天天工作，做研究就要开心一点。”他说。

“这里最好的地方是‘以人为本’”

在深圳湾实验室，闫致强也在拓展其他的研究方向。

他希望，进一步研究听觉、触觉、湿度感觉、渴觉等感觉受体及其工作机制，了解生物体感知外界的密码。同时，了解与上述感觉相关的关键神经细胞群和神经回路，研究其发挥生理功能的机制以及和其他重要生理功能的交互作用。此外，我国是世界上听力残疾人数最多的国家，听力障碍影响着约2780万患者，他盼望能够将相关研究成果转化落地，研究耳聋的致病机理、研发诊断相关疾病的基因和治疗药物。

目前，经过两年的建设，闫致强团队已有2名副研究员、助理研究员、4名博士后，加上与香港大学、香港科技大学和首都医科大学的联合培养生十余人。不过，他坦言，由于深圳教育基础比较薄弱，目前整个实验室人才储备仍待加强。

“深圳目前最大的问题就是需要积累，就像清华、北大、复旦，教育基础已经有100多年了。但我相信深圳会发展得非常快，因为它在科研、教育方面都支持力度很大，不会让你有‘支援或献身’的感觉。”闫致强说。

他觉得，这里最好的地方是“以人为本”，对科学家采取信任的态度。“这里给科学家经费支持并不是看你项目申请的内容是什么，而是选好人后给你自主权，让你选择看中的东西去做，这是符合科学规律的。”闫致强说，而如果以项目为本，不仅会在各类项目申请中牵涉到科研人员的很多精力，而且很难预测最后的研究结果，因为科学本身是探索性的。

闫致强认为，该实验室另一大优势是行政服务科研的管理模式。譬如由研究员组成的平台建设委员会对仪器购买等拥有决策权，而行政部门则是执行决策的机构，“一切都在围绕科研转”。

不过，他表示，没有博士招生资格是深圳湾实验室的痛点，这需要我国教育制度进一步深化改革，让深圳湾实验室以及北京生命科学研究所、北京脑中心这样具有高水平研究的机构可以独立招收博士生，另外，让愿意出大力气加强教育和研发的省份拥有更大的招生自主权，而非仅仅通过教育部决定博士的招收。例如，深圳经济发达，也乐意在教育、科研事业上投入巨额的资金，但是由于深圳或者广东都不能自主决定是否招收博士生，从而教育和人才资源短缺，对深圳发展一流教育、发展世界领先的科研产生了很大的阻碍。