我的有惊有险的毕业论文研究

韩松平

在论文答辩会上。

作为国内顶级药理和新药研发机构，我们经常收到各种民间药方，要求给予推广应用。提供者常常信誓旦旦地保证可以包治百病，甚至起死回生。有些药方的确有神奇疗效，比如青蒿素可以治疗疟疾，这个发现还获得了诺贝尔奖。但是有些药方没有经过严谨的疗效验证或者作用机制研究，更缺乏严格的毒副作用研究。有些不仅无效，还对身体有害。据统计，40％的药物性肝炎是由有毒的中药引起。如何发现、鉴定、评估这些民间药方，不轻信任何说辞，同时不错过任何有效的药物，是一个非常困难又必须面对的工作。科学研究的方法之一就是抓住偶然遇到的信息，去伪存真，提取出有科学价值的内容。

我在北京医学院（现在为北京大学医学部）上学期间，听说民间有一个治疗羊角风（癫痫）的药方：在白萝卜上扎49个洞，每个洞里放一粒黑胡椒，挂在屋檐下自然风干，从某村一口古井里面取水煮萝卜胡椒汤喝，就可以治疗羊角风。北京医学院药理学系裴印泉团队引入了一个听源性癫痫的大鼠模型，强烈的铃声会诱发大鼠癫痫发作，与患者一样，出现角弓反张等典型症状。这个动物模型刚好可以用来验证萝卜胡椒汤是否有抗癫痫作用。实验结果表明，给大鼠喝了萝卜胡椒汤以后的确可以减少癫痫发作。

这个药方里面有三个重要成份：萝卜、胡椒和水，究竟是哪个成份有治疗作用呢？实验证明，换了别处的水煮汤仍然有效，把萝卜去掉，用黑胡椒煮水还有效，但是去掉黑胡椒就失去了疗效，说明有效成分在黑胡椒里面。这是一个去伪存真的过程。进一步的研究不仅提纯了黑胡椒中有抗癫痫作用的生物碱，确定了其结构，并且通过对分子结构的修饰，产生了一系列生物碱衍生物，都有不同程度的抗癫痫作用，我们称其为胡椒碱衍生物。课题组的老师都很兴奋，希望能够研发出一个抗癫痫新药。

这时候课题组遇到了难题，虽然证明了胡椒碱有抗癫痫疗效，但对其作用机制一无所知，不知道体内药物作用的靶点，就不能定向设计和优化先导化合物，以便合成出疗效更好，毒副作用更小的药物。同时也不能建立细胞水平和分子水平的高通量检测方法，不能对大量结构优化后的候选药物进行筛选。

在胡椒碱研究中遇到的困难，是中药和植物药新药研发过程中遇到的普遍现象。大约二十多年前，世界各大药厂都建立了包括中草药在内的植物药样品库，收集了已知植物药的有效成分，希望从中发现对新药研发有价值的线索。但有时虽然在疾病动物模型上证明了先导化合物的疗效，往往因为找不到作用机制和药物作用靶点，不能对先导化合物进行结构优化，而以失败告终。后来各大药厂纷纷放弃了这个先找到有疗效的药物，再探索其作用机制的新药研发思路，而采取先根据疾病病理机制确定体内药物作用靶点，再寻找药物分子的方法。

这时候，我面临为期六个月的毕业论文研究，正在选课题，了解这个项目以后，立刻决定来药理学系做毕业论文设计，把阐明胡椒碱抗癫痫作用分子机制作为自己的毕业论文研究课题。现在回想起来，真为当时的决定捏了一把汗，我是初生牛犊不怕虎，不知道这个课题的难度和风险。虽然上学期间为培养科研能力做了大量准备工作，课余时间读了很多研究论文，几乎所有的寒暑假都在实验室中度过，自以为对生物医学研究有一些了解，但是我面临和要攻克的是一个世界性难题。科学研究不仅要拼决心，拼能力，拼思路，拼方法，还要拼设备，拼经费，特别是拼运气，缺一样都不能成功。

跟指导老师裴印泉和其他老师讨论以后，我们认为，癫痫发作是一种大脑极度兴奋的病理状态，如果胡椒碱可以加强脑内原本存在的抑制性系统作用，则可能减少癫痫发作。脑内最直接和有效的抑制系统是γ-氨基丁酸（GABA）系统：GABA作用于神经细胞上的GABA受体，引起神经细胞膜上的氯离子通道开放，造成神经细胞超极化，导致神经细胞兴奋性下降。如果胡椒碱也能与GABA受体结合，就可能通过激活GABA受体发挥对大脑神经细胞的抑制作用并产生抗癫痫疗效。

有了胡椒碱抗癫痫作用机制的科学假设，就可以甩开膀子大干，用实验结果来证明或者否定这个科学假设了。为了验证胡椒碱是否能与GABA受体结合，我把实验大鼠的大脑研磨成浆，用每分钟两万转的超速离心机分离提取GABA受体蛋白，用同位素标记的GABA和胡椒碱衍生物做受体竞争结合实验。

在目标明确，经费充足，设备有保证的情况下，我的积极性空前高涨，除了吃饭睡觉，几乎所有时间都泡在实验室里，严格按照实验设计和程序操作，一点都不敢马虎。努力奋斗了四个月后，终于拿到了一套完整的实验数据。因为是生物化学实验，只有在完成所有实验数据的收集、处理、计算、分析、统计以后才知道最终结果。没有想到的是，统计结果揭晓以后，令我大失所望！实验操作完全符合要求，但是胡椒碱不能与GABA受体结合，说明胡椒碱抗癫痫作用机制假设是错误的。

得知这个结果以后，我的心理压力巨大，心情也沮丧到了极点，离毕业不到两个月了，我正在经历科学生涯中的重大挫折，面临不能毕业的危险，一切理想和人生规划都可能化为泡影！

在近乎绝望的时候，北医的老师们给了我极大的鼓励和指导：既然胡椒碱有抗癫痫作用，就一定会有机制，发现这个机制只是时间问题。即使没有找到真正抗癫痫作用机制，你证明胡椒碱不是通过结合GABA受体产生疗效，这个阴性结果也是对科学的贡献，因此不会影响你毕业。这些话让我鼓起勇气，重新开始研究。通过阅读文献，我发现，GABA对大脑兴奋性具有抑制性调节作用，而GABA系统本身功能也能够被其他递质和受体调节：在同一个神经细胞上不仅有GABA受体，还存在苯二氮卓受体，后者被激活以后可以加强GABA受体的抑制性作用。根据这些信息，我马上修正科学假设，重新设计实验，验证胡椒碱是否与苯二氮卓受体结合，通过加强GABA系统的抑制作用，发挥出抗癫痫作用。因为二期实验和一期实验过程大同小异，通过前一个时期的操作，我对实验方法已经驾轻就熟了，在很短的时间内就完成了第二阶段的实验。实验结果表明，这一次我的科学假设是正确的，胡椒碱是通过结合苯二氮卓受体加强了GABA系统的抑制性作用，黑胡椒抗癫痫的作用机制终于被我找到了！我的研究结果为抗癫痫药物新药研发奠定了基础，扫清了障碍。我也顺利通过了毕业论文答辩（见图）。

在名牌大学受教育的最大好处是能够受到顶级科学家的熏陶，参与严谨的科研项目，在科学实验中不断提高自己的逻辑思维能力和动手能力。这一段经历对我一生影响巨大。不仅培养了我的科研能力，包括阅读文献，寻找科研课题，建立科学假设和研究思路，掌握实验常用方法和仪器设备，收集、处理、分析、统计数据，论文写作，更重要的是培养了我克服困难的勇气和毅力。

这个实验结果本身对科学的贡献可能微不足道，在此后的工作中我设计和完成的实验多得数不清，但是这个毕业论文研究却让我终身难忘，对我职业生涯却产生了巨大影响。在我申请博士研究生和之后申请工作的每一次面试中，我都会用这个故事来证明我接受过良好的科研训练，有一定的逻辑思维能力和解决问题的能力。这个故事每一次都会打动对方，给我发放录取通知书。