从原子到良方——解码生命“总开关”的人

记国际著名结构生物学家曾运雄教授的科研之路

科技创新，贵在攻坚、重在转化、根在初心。《“健康中国 2030” 规划纲要》明确将脑科学研究、重大慢病防治列为国家优先战略方向，结构生物学作为精准医疗与创新药研发的底层基石，是解锁生命机理、攻克疑难病症的关键钥匙。深耕结构生物学前沿二十余年，著名结构生物学家曾运雄教授始终面向人民生命健康，扎根微观生命世界，专注膜蛋白原子级结构解析，持续破译疾病分子密码，推动基础研究原始创新向临床治病良方高效转化，以纯粹坚守诠释新时代科研工作者的责任与担当。

 

人体生命活动精密且有序。各类膜蛋白如同与生俱来的分子开关，精准调控神经传导、心肌搏动、肌肉收缩等核心生理过程。其中，电压门控钠离子通道被誉为神经系统的生命总开关。一旦通道结构畸变、功能紊乱，便会诱发癫痫、恶性心律失常、顽固性神经剧痛，严重时可导致猝死，是现代医学亟待攻克的核心致病靶点。二十余载潜心深耕，曾运雄专注破解膜蛋白微观奥秘，在结构解析、离子通道机理、创新药物研发领域接连突破，斩获多项具有国际引领性的原创成果。

深耕前沿敢啃硬骨，七年磨一剑实现全球首创

20世纪 90 年代，结构生物学迎来技术迭代变革，冷冻电镜逐步取代传统晶体衍射技术，成为生物大分子解析的核心利器。而膜蛋白结构解析，是当时全球公认最难、成功率最低的科研硬骨头。膜蛋白柔性强、稳定性差、构象动态多变，极易失活降解，长期以来是领域内难以逾越的技术瓶颈。

瞄准世界性难题，曾运雄主动破局、迎难而上，聚焦膜蛋白不稳定、难成像、难解析的痛点，带领团队原创研发分子稳定化修饰技术。通过人工抗体片段精准包裹、锚定蛋白构象，为柔性膜蛋白搭建稳固 “分子支架”，成功将动态紊乱的膜蛋白锁定在天然功能状态，彻底突破成像稳定性难题。

依托这套自主技术体系，团队将冷冻电镜成像精度提升至 2.3 埃原子级分辨率 —— 尺度仅相当于足球场上的一粒芝麻，无限逼近微观生命极限。相关成果发表于《自然・方法》，为全球高难度膜蛋白高精度解析建立了全新技术范式。

葡萄糖转运蛋白 GLUT1 解析，是团队最刻骨铭心的一次攻坚。作为人体细胞的 “能量守门人”，GLUT1 每秒可转运数万葡萄糖分子，维系全身代谢稳态，其结构异常是代谢疾病的重要诱因。因其动态极强、构象复杂，全球学界多年未能破解完整原子结构。

七年、2500 多个日夜反复鏖战，实验室灯火常明。最艰难的攻坚阶段，曾运雄全程驻守实验台前，亲自调校冰层厚度、优化蛋白体系、校准成像参数。历经 87 次失败重试，屏幕上终于出现规整清晰的衍射光点，这束微光，照亮了困扰学界多年的科研难题。

2014 年，该成果成功登顶《科学》杂志封面，诞生全球首个人源 GLUT1 高分辨率精细结构。团队基于原子级结构图，构建蛋白动态构象模型，系统阐明血糖转运失衡的分子机理，填补糖尿病微观病理机制空白。依托该成果搭建的小分子变构激动剂筛选平台，已筛选出多款高活性分子，三款候选新药顺利进入临床试验，为代谢性疾病精准治疗开辟全新路径。

破译离子通道原子密码，抢占国际科技制高点

攻克 GLUT1 之后，曾运雄向着更复杂、更具临床价值的科研高地迈进，全力攻坚电压门控离子通道核心领域。

钠离子、钙通道是神经信号传递、心肌节律调控的核心枢纽，也是抗癫痫、镇痛、抗心律失常药物的核心靶点。但真核离子通道存在伪对称结构、多重糖基化修饰、复杂翻译后调控等难题，是冷冻电镜解析领域公认的终极挑战。

凭借成熟的技术体系与扎实的科研积累，团队成功解析人源 Nav1.4-β1 复合物高分辨率三维结构。研究首次在原子尺度证实，DEKA 特征氨基酸序列构成精准的 “离子筛选阀门”，依靠极致尺寸差异实现钠离子专一性通透;同时创新性揭示变构阻塞诱发钠通道快速失活的核心机制，完整还原通道 “开启 - 传导 - 关闭 - 失活” 的动态规律，为神经系统、心血管疾病发病机理提供权威结构依据。

在钙通道领域，团队再创国际突破，成功解析 4.2 埃分辨率兔源 Cav1.1 蛋白复合物结构。这是国际首次完整呈现通道多亚基交互界面与空间排布规律，清晰阐明辅助亚基调控主通道活性的底层分子逻辑，补齐该领域长期存在的理论短板。

一系列原创成果，完善了离子通道结构药理学理论体系，标志着我国在高难度膜蛋白解析领域稳居国际领跑地位。

原子坐标的价值，不在期刊封面，而在患者床头。结构图是定格微观的 “静物照”，生命是奔涌的 “流动长河”，曾运雄始终清醒，唯有将微观密码转化为临床良方，才算真正读懂了生命的语言。

打通产学研转化壁垒，让基础研究惠及民生健康

在曾运雄的科研理念里，基础研究的终极使命，是从 “看见结构” 走向 “治愈疾病”。结构生物学精准的原子级三维图谱，就是创新药研发最精准的临床导航图。

现代医学证实，钠离子通道异常是发育性癫痫脑病、顽固性神经痛、恶性心律失常的核心诱因，其中 Nav1.6 靶点是中枢神经疾病最具潜力的明星靶点。目前临床主流第三代抗癫痫药物，其核心药理机制，正是建立在离子通道结构生物学的理论突破之上。

曾运雄团队受邀在《自然》刊发重磅综述，系统梳理全球离子通道结构、机理与药物研发进展。据权威统计，全球近 10% 的 FDA 获批药物靶向离子通道家族，足以印证该赛道极高的医学价值与产业价值。

立足自主解析的精准靶点结构，团队持续推进产学研深度融合，聚焦癫痫、慢性疼痛等难治性疾病，研发高选择性、低脱靶、低副作用的新一代靶向药物，致力于破解临床用药痛点，为疑难病患者提供全新治疗方案。

初心如磐笃行致远，以科研担当奔赴时代使命

深耕科研数十载，手握多项国际顶尖成果，曾运雄始终谦逊克制、心怀敬畏。谈及接踵而至的学术荣誉，他坦言时常如履薄冰、倍感压力。“压力不是怕失败，是怕辜负。辜负患者的等待，辜负国家对基础研究的投入。”

“科学不是百米冲刺，而是守护人类健康的接力马拉松。我们每一步扎实的探索，都是在为人类医学大厦添砖加瓦。” 这是曾运雄时常与团队青年科研人员分享的感悟，也是他数十年坚守的治学初心。

从葡萄糖转运蛋白解码代谢密码，到钠钙通道解锁生命开关，他始终立足国家生命健康战略需求，坚持面向世界科技前沿、面向经济主战场、面向国家重大需求、面向人民生命健康，扎根微观领域持续攻坚克难，不断填补国际科研空白。

道阻且长，行则将至。站在生物医药高质量发展的新起点，曾运雄团队已锚定清晰的未来目标：聚焦 Nav1.6 等核心靶点，持续优化候选药物体系，力争未来五年推动两款创新药进入临床 Ⅱ 期。

以原子之微破译生命奥秘，以科研之力护航大众健康。曾运雄正带领团队持续深耕、久久为功，不断将基础研究挖掘的分子密码，转化为守护民生福祉的生命良方，为我国脑科学前沿创新、重大慢病防治、生物医药产业升级持续输出中国原创力量。