一粒“砂糖”的治癌可能
张明杰教授及其研究团队（从左至右：冯巍、张明杰、魏志毅、余聪）。
这是一颗小小的透明颗粒，尽管研究人员将它比作“水晶”、“钻石”，但看起来，它还是更像一小粒白砂糖。
事实上，这粒“砂糖”的真实身份，是一种名为“肌动蛋白6”（Myosin VI）的蛋白质形成的结晶体。已经有研究证实，这种蛋白质的运转障碍，不仅可能导致先天性耳聋、眼盲，更与男性的前列腺癌和女性的卵巢癌、子宫癌密切相关。
有人正试图揭开“砂糖”的秘密——8月12日，香港科技大学张明杰教授带领的研究团队在美国《细胞》杂志发表论文，宣布成功破解“肌动蛋白6”的运转模式。
现在，已有乐观的评论认为，在此基础上，对这种蛋白质运转障碍进行修复将不再遥远，而基因导致的耳聋、眼盲，甚至部分癌症的治愈都将指日可待。
这些令人憧憬的契机，全部由这一粒粒“砂糖”展开。
寻找两条“腿”的证据
这些“砂糖”粒的前身，是一种包含着“肌动蛋白6”的蛋白液。从这种透明的液体，到这些细小的“砂糖粒”，张明杰实验室的研究人员花费了将近8年时间。而吸引科研人员耗费这么久时间的，其实并不是“肌动蛋白6”与癌症的高相关性，而是这种蛋白质在细胞运行过程中的独特地位。
在人体细胞中，蛋白质包含着细胞所需的营养，是确保细胞健康、人体正常运转的重要物质。而肌动蛋白就像公交车一样，能够搭载蛋白质，并把它们运到细胞需要的地方。
不过，这些肌动蛋白可都是“单程车”，并且绝大多数肌动蛋白只能沿着一个方向运动。还好有“肌动蛋白6”进行反向运输，维持了蛋白质在细胞内的循环。“蛋白质的循环利用离不开肌动蛋白的双向运送，而在这个过程中，‘肌动蛋白6’是特别重要的。”张明杰说。
事实上，从上世纪70年代“肌动蛋白6”第一次被发现以来，这个唯一的“返程车”一直引发着学界的高度兴趣。而一直致力于研究肌动蛋白的张明杰，也率领实验室，从2000年起，加入这一研究当中。
研究的第一步，当然是要生产大量的“肌动蛋白6”。
研究人员选择了大肠杆菌。他们把大肠杆菌分为两组，分别将特定的基因片段植入大肠杆菌体内，然后进行培养。很快，大肠杆菌就像一台开动了的机器一样，包含着“肌动蛋白6”的蛋白液开始被源源不断地制造出来。
在此之前，科学家们已经观测到，“肌动蛋白6”有时候像一个小圆球，有时候又形成二聚物与所运输的“货物”结合在一起，就像长出两条“腿”一样。张明杰猜想，这两条“腿”是为了运载它所背负的蛋白质而生成的。
这位刚过40岁却头发灰白的学者，逻辑清晰而简单：将背负着蛋白质和没有背负蛋白质的“肌动蛋白6”分别收集起来，并加以分析，如果前者的“肌动蛋白6”组织中包含二聚物，而后者不包括，那么通过简单的推理就能够证明，遇到需要背负的蛋白质后，“肌动蛋白6”会生成两条“腿”，从而将蛋白质运输到另一个地方。
按照这个思路，研究人员把培养好的两组大肠杆菌培养液分别放入离心机，在“甩”掉上层溶液之后，对获得的菌体进行超声波破碎，很快，他们就得到了两份包含不同状态“肌动蛋白6”的蛋白液。
相比于前期步骤的顺利进行，接下来的研究却困难重重。研究人员花了三年时间，寻找各种方法，来试着分析蛋白液中“肌动蛋白6”的结构，却总是徒劳无功。
实验室的墙壁上，被贴上了“少壮不努力，老大徒伤悲”，“明日复明日，明日何其多”的标语。虽然研究人员们也会抽空上网打打游戏，甚至把包装实验器材的纸盒子像搭积木一样垒到房顶，但大多数时间，他们还是不断地做实验、看文献，或者思考实验应当如何进行。
张明杰也在思考。一次次的实验失败后，他的一个想法渐渐清晰了起来：将蛋白液进行结晶，通过对晶体结构的分析，来判断蛋白组织中是否存在“两条腿”。
在实验开始三年之后，张明杰实验室终于开始向小“砂糖”进发了。
从“糖水”到“砂糖”
刚加入张明杰实验室的时候，余聪对自己的研究充满了信心。
这个来自中国科技大学的女孩子，毕业后选择在香港科技大学生物化学系继续攻读研究生。而她在实验室里主要参与的研究项目，就是探寻“肌动蛋白6”的运动模式。
这是2004年9月。实验室已经明确，运用蛋白液的结晶来进行分析，她的首要任务，就是做出这个“小砂糖”来。
如同蔗糖溶液有可能析出大块的冰糖，也有可能析出小粒的砂糖一样，蛋白液要析出高质量的晶体，一定要具备足够好的状态。“这种好的‘状态’包括，要达到一定浓度，包含的杂质要尽可能少，同时，所有的蛋白分子也要在同一状态下。”余聪说。
为了让蛋白质达到足够高的质量，中间需要很多步骤，包括运用沉淀、加入化学试剂等方法，来去除杂质，提高蛋白液的纯度。而在这些步骤完成之后，还需要把蛋白液放入核磁共振的仪器中进行检验，看它的质量是否已经符合要求。
不过，这还不是实验中最复杂的环节。
与糖水冷却直接形成砂糖不同，蛋白液要生长出蛋白质晶体，需要两千多条特定的条件。包括溶液中包含的各类电解质、盐类，以及溶液的酸碱度、温度等等。而对于研究人员，这些条件都需要一个一个地去尝试。“我们根据别人已有成果中列举的条件，在此基础上增加其他东西进去。”余聪说，“这种方法就像‘扫描’一样，什么条件都不能落下。”
前前后后，余聪做的实验超过一万次。这工作比她之前预想的要困难得多。初来时的豪情壮志没有了，她甚至一度觉得，研究成果似乎“遥不可及”。
不过，也就是在这样一点一点的“排查”中，实验竟然开始渐入佳境。慢慢地，在一些条件下，蛋白溶液中开始析出一些微小的晶体。不过，这些晶体实在太小了，还没有办法分析结构。余聪赶忙对这些条件进行优化，很快，新的蛋白溶液中长出的蛋白晶体，长度超过了0．1毫米。
虽然这样的大小，比起“砂糖粒”还算是“迷你型”，但用作研究已经足够了。欣喜万分的余聪知道，接下来的任务，就是要深入“砂糖”内部，去看看它的结构了。
透视“砂糖”内部
在实验最艰难的时候，每天夜里两三点，从实验室独自走在回家的路上，满心沮丧的余聪都会给自己的男朋友打电话。这位同样是生物专业的博士研究生，除了给她一些专业的建议，也半开玩笑地劝慰余聪：“做不好我们就结婚吧。”
2006年春天，余聪利用复活节的假期回到内地，和男友魏志毅领了结婚证。
接下来的一段时间，两人的生活并没有太多变化。魏志毅远赴美国工作，余聪继续在实验室里培养“小砂糖”。直到实验取得重大进展，生成了足够大小的蛋白晶体，需要用X光进行分析的时候，张明杰想到了主要研究这一领域的魏志毅。
很快，这位实验室的“家属”就被拉入了伙，第一批蛋白晶体也被送到了X光设施下。
这种对蛋白质晶体进行的X光分析与我们日常照的身体透视并没有太大相同，相反，倒是更加类似于中学课本上的“棱镜”实验。通过让X光照过蛋白晶体，并对其所形成的衍射点进行分析，实验室的研究人员对产生的数据进行了计算，很快就判定，这种由背负着蛋白质的“肌动蛋白6”所形成的晶体，内部包含二聚结构。
而对于“空仓”状态的“肌动蛋白6”，研究人员并没有对它的蛋白液进行结晶，而是直接通过另一位博士生冯巍所擅长的核磁共振分析了它的结构，并且判定，其中并不包含二聚结构。
这与张明杰之前的判断完全吻合：在背负蛋白质的帮助下，“肌动蛋白6”生成了两条“腿”，以完成自身的运输功能。
实验室的同学们开心极了。“普通人看到这种结构没什么想法，但我们知道它的意义，它解决了很重要的问题。”余聪说。在接下来的周末，整个实验室的成员们与张明杰一起，去广东南沙“大吃大玩了一次”。
2008年11月，实验室最终完成了“肌动蛋白6”二聚体的结构解析，他们用一个月的时间把数据整合起来，并写成了论文。在2009年2月，将论文投给了《细胞》杂志。事实上，论文发表后，很多实验室也已经开始以此为依据，展开进一步研究了。
关于这项研究的意义，余聪说，这是一个很基础的研究，它“描述了肌动蛋白一种新的运输模式，也更新了科学界一些最基本的理念”。
更重要的是，它还为一些疾病的治疗提供了很大的可能性。针对“肌动蛋白6”出现功能障碍引发的细胞突变，研究人员猜测，可能是由于它无法与需要运输的蛋白质结合，或者结合后无法生成两条“腿”而造成的。这就为细胞突变引发的疾病，包括先天性耳聋、眼盲和部分癌症的治疗找到了一条新的方向。
而最近的好消息是，对于耳聋症状的研究，实验室已经取得了很大进展。“问题搞清楚了，耳聋的人便有机会完全恢复听力！”张明杰表示。
他期待着，这一粒粒又小又不起眼儿的“砂糖”，会带给人类更好的消息。