傅雄飛，中國科學院深圳先進技術研究院合成生物學研究所所長助理、研究員，博士生導師
大洋網訊 80後、戴著黑框眼鏡、穿著polo衫休閒褲、文質彬彬一派從容——博士生導師傅雄飛，打破了人們對科研工作者身著白大褂、埋頭做研究的印象，而在合成生物學領域，傅雄飛已潛心探索10年。
合成生物學，是近年來迅速發展的新興交叉學科中冉冉升起的一顆新星，被認為將帶來繼“DNA雙螺旋發現”和“人類基因組測序計劃”之後的第三次生物技術革命。其實，合成生物學家傅雄飛並非生物學出身，而是以物理背景，為合成生物學打開數理方向的新思路。他跨界探索未知領域的經歷，也是交叉學科的科學家們日常科研工作的縮影。
這些年輕的“另類”學者，如何打破學科壁壘，在新技術背景下以“反傳統”的方式在充滿未知的領域“開疆擴土”？
在中國科學院深圳先進技術研究院合成生物學研究所裡，一個“機器人研究員”在做合成生物學實驗。
“另類”跨界：物理男投身生物學“玩”細菌
中國科學院深圳先進技術研究院（以下簡稱“先進院”）位於深圳南山西麗大學城。在一棟磚紅色大樓裡，一股正在崛起的合成生物學新生力量——先進院合成生物學研究所（籌）（以下簡稱“合成所”）隱身其中。
眾所周知，濫用抗生素導致了“超級細菌”的產生，但一直缺乏應對耐藥菌感染的有效手段。而噬菌體的出現，讓耐藥菌有了“剋星”。科學家們需要採用自動化高通量分析手段解析研究對象，才能提出有效的策略。
合成所針對這一難題，組建了一支人工改造噬菌體治療超級耐藥菌研發團隊。團隊學術帶頭人是遊凌衝教授，傅雄飛是該團隊核心成員之一。
現年32歲的傅雄飛是浙江嘉興人，在浙江大學物理系讀本科期間，女友（如今的妻子）就讀於浙大生物系。“雖不能說完全受了女朋友的影響，但當時確實看到了生物學新興領域充滿了未知和可能。”提起老婆，傅雄飛言語中仍帶著理工男的羞澀。
2008年到2012年，傅雄飛在香港大學讀物理博士期間，為“老本行”注入了“新活力”，他以物理背景在合成生物學領域進行理論、建模、分析等方向的研究，更帶領學生團隊參加了由麻省理工創辦、被譽為“合成生物學世錦賽”的國際遺傳工程機器設計大賽並獲得金獎。
2013年開始，傅雄飛在美國耶魯大學分子細胞發育生物學系從事博士後研究。2016年9月他加入先進院，成了第三個加入合成所的青年課題負責人。2018年5月，他所負責的課題組利用合成生物學手段揭示了細菌群體遷移的協調機制，成果發表在《自然·通訊》上。
“回國是大趨勢，國內科技投入越來越高，科研條件也與國外相當，甚至超越國外，產業環境和政府支持力度也很好，很多人願意回來。”傅雄飛的心路，也是這個年輕的科研團隊選擇投身祖國科研領域的一個縮影。
研究細菌的耐藥機制和開發噬菌體藥劑，只是傅雄飛以數理背景在合成生物學研究進行有力“助攻”的課題之一。傅雄飛在合成所所帶領的課題組實驗室，主要方向是通過數理模型和定量實驗相結合的研究手段，研究生物系統中的基本問題。前期成果已發表在Science（《科學》）、Phys Rev Lett（《物理評論快報》）等國際重要學術期刊上。
頭腦“風暴”：天馬行空的想象換來新突破
合成生物學是基於生命科學、工程學、信息科學和其他定量基礎科學的新興交叉學科。學科的內涵決定了“交叉互補”是組建研究團隊時需要把握的第一要義。
這支平均年齡只有36歲的隊伍，專業背景各不相同——所長劉陳立來自微生物學研究方向，戴俊彪是合成基因組學方向，馬迎飛是生物信息學方向，戴磊是研究生態進化，來自分析化學的黃術強專攻微流控芯片，有化學生物學背景的李楠從事蛋白質組學研究，於寅是組織工程方向，胡勇主攻幹細胞，傅雄飛有理論物理背景……雖然曾經主攻的學科不一樣，但他們卻有著共同的身份——“跨界”合成生物學家。
每一兩週，全所的PI（課題組組長）會召開“頭腦風暴”，“天馬行空”地思索如何利用合成生物學技術實現創新突破。
一次，馬迎飛在與遊凌衝教授交談時，想到在人體感染和水產養殖病害中，如何能結合大家的差異化優勢，發揮合成生物學的強大功能，並在耐藥菌感染治療中實現具體產業化應用。
“因為噬菌體是細菌的天敵，而且對細菌有很強的專一性。”傅雄飛介紹。大家經過簡單討論，一拍即合，迅速將目標鎖定在了噬菌體，一種針對於細菌的特異性病毒生命體。
相比傳統抗生素，噬菌體有明顯優勢。噬菌體可依賴體內的宿主進行復制，因此僅需很小的劑量即可達到治療目的；噬菌體比抗生素專一性強，對機體本身正常的微生物群落影響很小，副作用較小。而且不受細菌多重耐藥的影響，可用於對抗生素過敏的患者，可單獨使用也可結合抗生素使用以減少抗性菌的出現。
於是，該團隊成員迅速利用各自專長將整個項目分解開來：馬迎飛可以預測如何對噬菌體進行合成生物學改造；遊凌衝可以做超級耐藥菌的產生和傳播機制；來自分析化學的黃術強可以快速對改造後的噬菌體進行篩選篩查；理論物理方向的傅雄飛可以構建噬菌體和細菌之間互作的定量數學模型。如今，該項目已獲得2017年度海外高層次人才孔雀團隊項目資助。
“首先，團隊中的生物學家拋出一個生物學問題，我們以目的為導向，利用大家的專長和不同的眼光對問題進行剖析。這就相當於集團軍，海陸空各個兵種都有，圍繞同一個問題盡力解決。”傅雄飛表示。
由於研究的是新興交叉學科，該研究中心以差異化招聘擁有不同專長的科研人員，就像是在做一幅合成生物學的拼圖，每個人的研究方向都不一樣，觀察同一個問題的角度也就不一樣。這支隊伍雖是“雜牌軍”，但即使在國際上，像這樣擁有靈活機制、“兵強馬壯”的科研團隊也是少見的。
“快樂”科研：“埋頭實驗室”的日子一去不返
目前，該研究團隊中很快將擁有近20位PI，他們來自眾多世界知名學府。
“科技帶頭人年紀最大的也才40歲出頭，絕大部分是80後，馬上就有90後了。”傅雄飛笑著說：“生物領域的科研出成果都是很慢的，特別需要時間和耐心。”許多年輕人在一起的工作氛圍，讓原本枯燥的研究工作充滿了活力。
除了喜歡喝美式咖啡，以傅雄飛為代表的先進院年輕科學家們，在工作之餘也喜歡休閒和運動。隨著技術的進步，沒日沒夜地在實驗室埋頭苦幹的日子，已經一去不復返了。
在合成所實驗室裡，身著白大褂的研究員們在專注地操作儀器和擺弄試劑；實驗室左側，僅一玻璃牆之隔，一個擁有靈活機械臂的“機器人研究員”忙碌地高速穿梭在各種設備中，全程不需人為操控。
傅雄飛介紹，這套小型自動化研究設備屬於自動化實驗室的一部分，也是近兩年國際流行的科研方式。越來越“自動化”的高通量實驗室，極大地解放了科研人員的“雙手”，讓他們有更多精力釋放“腦力”，碰撞出更多創新成果。
“先進院本身是多學科交叉的單位，比如想要一套自動化試驗設備，需要設計軟件、機器人方面的人才，不需要找外單位的，找隔壁的人就行，這個氛圍很好。”傅雄飛說。目前，合成所在合成生命體設計原理、人工合成酵母染色體、人工改造細菌治療腫瘤等方面取得了突破。
據介紹，目前由先進院牽頭打造的“合成生物研究重大科技基礎設施”（簡稱“大設施”）已經獲深圳發改委批覆立項，該項目計劃投資約10億元，預計今年年底動工。它將成為我國首個將軟件控制、硬件設備和合成生物學應用進行整合的大型規模化合成生命體制造系統，將實現全流程高度集成和流水線作業，居國際領先水平。
“生物研究的趨勢，一個是自動化，一個是標準化，這將會大大減少人手操作造成的誤差。未來，傳統勞動密集型的生物實驗方法，將由機器人來替代。”
“全自動化實驗室全世界都是剛剛起步，我們打算做的合成生物‘大設備’，將會為國內自動化科研設備打破國際壟斷、實現彎道超車提供契機。”
“珠三角區域，有非常適合生命健康產業發展的土壤。這裡有良好的產業基礎，政府重視、政策環境好，年輕人機會多，大門開放著，人才自然願意來。”
專題統籌：趙東方 湯新穎 劉文亮
文/廣報全媒體記者阮元元 通訊員姜天海
圖/廣報全媒體記者軒慧
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