姬玄幻是幸运的。巴法国教授没有凯撒教授的差序格局。巴法国自己是从在木匠教授课题组当博士后开始走上大学教授生涯的,他对待研究生和博士后的态度是一碗水端平。巴法国教授有 100 万科研资金,有两个健康可爱的亲生小孩。他不信教,不用像凯撒教授那样每星期除了做礼拜之外还要去精神病院看两次病。
然而,好课题组和导师没有让姬玄幻的工作更顺利。手头上的冷冻干燥药品不能使用凯撒课题组的实验仪器,让姬玄幻不得不在巴法国教授课题组从头做起,相当于开始一个全新课题。
大分子药物粉针制剂的冷冻干燥分三个阶段,冷冻(freezing)、一次干燥(primary drying)、二次干燥(secondary drying)。比如一个冻干过程(cycle)的例子如下,将大分子药物添加到蔗糖、海藻糖等冻干保护剂溶液中,并将装有溶液的西林瓶放入冻干机内的多层架子上。冻干机架子具有冷却功能,将这些西林瓶及高浓度溶液冷却到摄氏零下 40 度在常压下保持两个小时。开动真空泵降压到 40mTorr(即 0.00533 帕斯卡),开始时长为 48 小时的一次干燥。在零下 40 度的低压环境中,冰升华成水蒸气被真空泵抽走。冻干保护剂形成多孔冻干饼,大分子药物存在于冻干饼内部以及表面。由于冻干饼是多孔结构,其表面积很大。在冻干保护剂内部的大分子药物得到较好的保护,不易失活。在表面的大分子药物容易失活。之后将温度逐步升到常温后开始二次干燥 10 个小时。温度升高到常温后更多水蒸气被真空泵抽走。但冻干过程结束后,冻干饼内依然有 2% 的水含量。多数冷冻干燥过程结束时还会回充惰性气体。这导致西林瓶内冻干饼上方空间(head space)内除惰性气体外,还有水蒸气。
有两种方法对西林瓶内样品进行 3D 成像检测。毁灭性方法(destructive methods)的流程是这样的,打开西林瓶、取出冻干饼,将其研磨成粉末、在真空仓内放置隔夜甚至数天。当粉末在高真空状态下基本达到平衡状态,才能被加载到凯撒教授课题组的仪器进行表面分析。如果需要 3D 成像,则不研磨成粉末。这种方法得到的空间分辨率高达一纳米。另一种方法是前文所描述的类 CT,检测时不需要打开西林瓶,但空间分辨率只有一微米。其他可能的解决方案包括常压X射线光电子能谱分析(ambient pressure X-ray photoelectron spectroscopy)等表面分析方法,但未见有人向这些方向努力。
凯撒教授课题组的表面分析仪器需要在高真空下制备样品以及检测。制备及检测过程时长可以是几小时甚至几天,真空度可以达到 10 的 -8 次方 Torr(即 1.33 X 10 的 -9 次方帕斯卡),甚至更低。在这种超高真空下冻干保护剂内的大分子药物可能迁移到表面,导致测试结果不准确,表面大分子药物数量大大高于实际情况。
巴法国教授对姬玄幻这个说法很不高兴,但实事求是的科学精神让他不得不面对现实,建议姬玄幻使用更常规的检测仪器。
巴法国教授主要做基因大分子药物的制剂研究工作。木匠教授课题组主要从事单克隆抗体等蛋白大分子药物的制剂研究工作。一年后,白蒙古同学加班加点,忙于博士毕业前多个实验数据处理。他的项目工作量比较大,和本校化工系另一位同年级女研究生白人安波(Amber)合作一起做实验数据分析。木匠教授安排他们两个在 Excel 表格内做数据处理。白蒙古每跑一次质谱分析会产生上万个数据。他的项目有近 1000 个样品,每个样品要跑三次。白蒙古知道姬玄幻会编程,他一个人独自让姬玄幻为他写 visual basic 程序处理 Excel 表格内近 2000 万条数据。姬玄幻按照他的要求写好程序,让他在每个 Excel 表格内跑程序。白蒙古用一个小时就处理好所有数据。可怜的安波用几天时间趴在笔记本电脑前,手工处理所有 1000 多万条数据,两只眼睛累得又红又肿。一个星期后,木匠课题组开组会,安波看见白蒙古的程序,气得两眼发绿。外蒙古连忙解释说自己这段时间加班加点,忙得忘记将程序发给她了。安波博士毕业后在一次学术会议上碰到姬玄幻,还在惦记这件事情。
姬玄幻当博士后 4 年,只有这一次编程经历。他打算先解决财富自由问题以后再追求“计算机+”目标。
姬玄幻的博士后工作要充当多份期刊的审稿人。巴法国教授更加刻意培养研究生的舆情分析和科技文献阅读能力。每星期组会上,组员要轮流主讲。主讲内容很多时候是一两篇近期发表的科技文献。这种对最新科技论文的评头品足实际上还锻炼研究生的审稿能力。
很多课题组都在使用当前手头上项目资金做未来项目的前期研究。巴法国教授也是这样。他和本市精神病院一位副院长开始一个精神病新药的开发工作。原来,在 2010 年代精神病科医生开出的大部分精神病药物都是50年前上市的。巴法国认为自己可以开发出一种精神病新药。技术员杨表弟因此被招聘进课题组。巴法国看中他有三个硕士学位,认为半年后可以将他招为自己课题组的研究生。
既然要开发精神病新药,巴法国需要经常到精神病院去做现场调研。每次从精神病院回来,巴法国就感叹说精神病院病人平时和正常人没什么不一样。但当精神科大夫提到他们痛点时,病人的行为就爆发出常人难以预测的各种怪异行为。杨表弟在巴法国教授面前表现出各种惊叹的表情,附和巴法国的长篇大论。过去 50 年中,有多种小分子药物被证明对不同精神疾病有效。然而,这些药物却不能穿过血脑屏障到达大脑,起到药效。这就是让从事制剂研究的巴法国兴奋的原因。
技术员飞利普斯做小干扰 RNA(s?all interfering RNA,siRNA)方向。小干扰 RNA(s?all interfering RNA,siRNA)的历史可以追溯到 1990 年代,当时研究人员在研究过程中发现了 RNA 干扰现象。这种现象在自然界中普遍存在,通过细胞内的 RNA 分子调控基因表达。研究者发现,特定的短 RNA 分子可以靶向性地沉默特定基因的表达,从而提出了 RNA 干扰技术。截止 2023 年,小干扰 RNA(siRNA)的研究取得了举世瞩目的进展。从起初对 RNA 干扰现象的揭示,到如今已经发展出多种针对 siRNA 的设计、合成、和传递(delivery)策略,科学家们逐步深入地了解了 siRNA 的作用机制和生物学功能。目前,siRNA 研究已成为生物学和医学领域的重要方向,尤其在基因治疗、抗病毒、抗肿瘤等方面具有广泛的应用前景。研究现状方面,当前科学家们已经在 siRNA 的设计、合成、传递以及作用机制等方面取得了诸多突破。针对不同的疾病,研究人员设计了针对性地 siRNA 分子,通过沉默病原体的基因或癌基因等,达到治疗疾病的目的。此外,siRNA 在抗病毒领域也取得了显著成果,通过靶向病毒基因,抑制病毒复制,从而治疗病毒性疾病。小干扰 RNA 在下面几个领域可能会发挥重要作用:
第一、基因治疗。siRNA 可以针对遗传性疾病的相关基因进行沉默,从而缓解疾病症状或治愈疾病。例如,针对囊性纤维化等疾病的基因治疗研究已经取得了初步成果。
第二、抗病毒治疗。针对病毒性疾病,如艾滋病、丙型肝炎等,siRNA 可以通过靶向病毒基因实现抗病毒治疗,降低病毒载量,缓解疾病进展。
第三、抗肿瘤治疗。siRNA 可以针对癌基因进行沉默,从而抑制肿瘤生长和扩散。目前,针对多种癌症的 siRNA 治疗研究正在积极开展。
第四、免疫调节。siRNA 可以通过调节免疫细胞的功能,干预免疫反应,治疗自身免疫性疾病、过敏性疾病等。
第五、神经系统疾病治疗。针对阿尔茨海默病、帕金森病等神经系统疾病,siRNA 可以沉默相关基因,促进神经细胞的修复和再生。
第六、农业领域。siRNA 在农业领域的应用也备受瞩目,可用于抗病、抗虫、提高产量等方面的研究。
这两个技术员的方向都很有前途。巴法国联系负责招生的居肝癌教授,将这两个技术员运作成为 2007 年秋季入学的新研究生;心里美滋滋地等待着他们入学以后加入自己的课题组,壮大自己课题组的力量。很不幸,这两个前技术员都选择了木匠教授课题组,认为木匠教授在各大生物制药厂都有大量人脉,这个课题组毕业生很容易就能够在生物制药厂的蛋白药物部门内找到就业机会。巴法国 2007 年秋天给一年级研究生上课时还要面对这两个家伙,真实气不打一处来。有一次在批改开卷小论文时,巴法国发现杨表弟一字不差地直接照抄课本上的某一段。他马上上报教务处、以剽窃为由将杨表弟开除了。这让和杨表弟一起上课的蓝贫寒同学吓坏了。
蓝贫寒的妈妈是州政府外包公司的员工,负责维护市政道路,例如修补路面破损等。在一英里高原市,这种为政府工作的工种比较稳定、本地白人工人做到退休是很常见的事情。工作量不大,但工资却不高。蓝贫寒同学的助学金比妈妈的工资低一点而已。这让蓝贫寒成为家庭里面的明日之星,一家人对于她这个可以摆脱蓝领帽子的女儿极其重视。妈妈一想起女儿博士毕业之后可以拿 10 万元的年薪,心里就激动得快要说不出话来了。而当妈妈知道淘汰率高达 50% 以上,有几个同学已经被劝退,还包括一个被认定剽窃行为的中国学生时,她再也坐不住了。妈妈从 200 英里外的工地驱车来实验室找巴法国教授谈了 1 个多小时。
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