要充分信任自己的学生、博士后，给予他们充分的时间和环境去大胆尝试。

受访 | 肖百龙（清华大学药学院教授）

采访 | Idobon

2021年的诺贝尔生理学或医学奖颁发给了美国生理学家David Julius与亚美尼亚裔美国神经科学家Ardem Patapoutian，以表彰他们发现了温度觉和触觉的受体（“for their discoveries of receptors for temperature and touch”）。神经科学领域再次受到学界和大众的高度关注。

其中，Ardem实验室首次鉴定了哺乳动物中感受机械力的阳离子通道Piezo家族，并发现它们在触觉、本体感知等方面的重要作用。当时，清华大学药学院教授肖百龙正在美国斯克利普斯研究所（The Scripps Research Institute）跟随Ardem Patapoutian教授从事神经科学博士后研究，见证并参与了这项伟大的科学发现。《返朴》在颁奖后的第一时间采访到肖教授，请他为我们讲述Piezo蛋白背后的科研故事和将来的探索方向。

返朴：您在Aderm 实验室做博后期间，见证了Piezo蛋白的发现。可以介绍一下这个发现背后的故事吗？

肖百龙：2007年，我到Ardem实验室做博后，那时他们正在做温度门控的离子通道，也就是温度的分子受体的鉴定发现与研究。他们已经报道了几个温度感知的分子受体，有感受凉爽的离子通道TRPM8，感知温热的TRPV3和感知冷的TRPA1。当时Ardem还是副教授，实验室充满活力，感觉很有前景，我也因此选择了加入这个实验室，做一些与温度感知相关的工作。

那时，随着TRP家族的发现，温度感知已经取得很多突破。但在感知领域还有个大家都很关注的、非常重要的问题还没有解决：是什么蛋白分子介导了机械力的感知？换言之，触觉系统的分子基础还是未解之谜。当时领域内许多实验室，包括David Julius 实验室，都在寻找这个蛋白分子。

但机械力感知的研究很困难，没有高通量的筛选方法，只能用电生理技术对单个细胞施加机械力刺激，让它产生电流，来寻找相关的分子。这个技术非常有难度，实验室还没有人专门投入到机械力敏感离子通道的筛选工作上。到了2007年下半年，Ardem实验室招收了一个博士后叫Bertrand Coste。Bertrand在法国接受了三年的博士训练，主要工作就是记录背根神经节的机械敏感电流，有非常扎实的电生理技术，和Ardem的需求非常匹配。

Bertrand筛选离子通道的策略是：

1. 先筛选细胞系，看哪些细胞系会产生机械敏感的电流。他发现N2A细胞能响应机械力，产生内向电流。

2. 然后利用RNA profiling技术，找到N2A细胞中高表达的膜蛋白（两次跨膜以上）编码基因，共确定了500多个候选基因。

3. 接着便是对这些基因逐一敲低（knock down）。这是一项高度重复的艰苦工作，最终在第72个候选基因上，找到了决定N2A细胞机械敏感电流的基因，FAM38a。后来根据希腊语，将这个蛋白命名为“Piezo”，意思是压力。

Piezo蛋白的电生理筛选过程示意。用黑色针头戳细胞膜（施加机械力刺激），在另一侧用玻璃电极记录细胞膜上的电流变化。细胞膜受力后，Piezo通道打开，阳离子流入细胞，玻璃电极即可记录到内流电流。Bertrand Coste先用这一方法找到了Piezo1，又根据序列同源比对找到了Piezo2。丨来源：https://www.nobelprize.org/prizes/medicine/2021/press-release/

Bertrand大概花了三年时间，成功找到了感受机械力的蛋白，要总结一些成功要素的话，最重要的是他的电生理训练非常扎实，实验工作非常严谨。但回头来看其实也有一定的运气成分。一方面，根据筛选策略，Piezo蛋白在N2A细胞里是高表达，而在对照组细胞C2C12细胞里应该是低表达，但实际情况并不符合设想的模式。实际情况是Piezo蛋白——我们后来知道是Piezo1——在C2C12细胞里的表达比N2A细胞中更高。另一方面，有500多个备选基因，Bertrand能在第72个就找到，实属幸运。如果目标在后面，那可能就要花五六年的时间去找，很难说能否坚持下去。

返朴：三年找一个蛋白，Bertrand想必压力很大。当时他是怎么应对的呢？Ardem作为导师又是什么态度呢？

肖百龙：Bertrand在这个课题进展过程中的确承受着很大压力。当时我的课题是鉴定一个新的温度感知受体，有了一定进展，那时候Bertrand还没鉴定出Piezo，我们就讨论可以一起合作研究这个新型的温度受体，这样万一鉴定工作不顺利，Bertrand也能有论文，对他的职业生涯有帮助。但一段时间后，Bertrand成功筛选到了Piezo1。后续的实验证实，敲低Piezo1可以使N2A细胞丧失感知机械力的能力，而且在其他对力不敏感的细胞——比如HEK293T细胞中——过表达Piezo1，能使HEK293T细胞获得机械敏感性。这就完全证实了他的发现：Piezo1基因是编码介导机械敏感阳离子电流的必要与充分组成成分。

这个发现出来以后，Bertrand, Ardem以及实验室成员都很兴奋，大家都意识到这是一个非常重要的突破，整个实验室也从温度受体迅速转向，投入到Piezo的研究中。

Ardem的实验室环境总体是非常宽松友好，大家效率也很高，压力主要来自我们自己。而Ardem则非常包容，给大家足够的信任，让大家自由探索。我从Ardem身上也学到了这一点，要充分信任自己的学生、博士后，给予他们充分的时间和环境去大胆尝试。当然，Ardem实验室主要都是经过良好学术训练的博士后，大家有足够的学术积累和技术特长去主导自己的课题。

返朴：Piezo蛋白和我们的健康究竟有哪些关系？

肖百龙：Piezo通道在人体中广泛表达，参与多种生理过程。Piezo1在血管内皮细胞中感受血流剪切力，调节血管发育和血压稳态；Piezo2则主要表达于背根神经节的感觉神经元，介导触觉、本体感觉和内脏感觉。此外，Piezo通道的异常与多种疾病相关，例如遗传性干瘪红细胞增多症、淋巴水肿、以及一些癌症的转移。目前针对Piezo的药理学研究正在开展，有望为疼痛、高血压等疾病提供新靶点。