深圳湾实验室 系统与物理生物学研究所
研究领域
在感染免疫领域，积极应用多学科研究工具，对病毒复制及免疫逃逸机理进行系统深入的研究，包括1）病毒包涵体的发生机制以及体外生化重构，在病毒复制以及同宿主互作中的作用，致病机理及分子诊断，以及抗病毒药物的筛选。由于包涵体形成的普遍性，课题组研究包括但不局限于埃博拉病毒，呼吸道合胞病毒等单链反义核酸病毒；2）利用前沿生物物理手段，开发对病毒颗粒进行基于形状及内容的分选技术，以此研究病毒颗粒形状对侵染及致病性的影响，为提升包括流感在内的疫苗有效率提供理论基础；3）开发病毒复制小分子抑制剂以及高通量血清学技术。
走进办公室，率先映入眼帘的是书架上陈列的各领域经典书籍：哲学、心理学、管理学以及政治学等等。房间里氤氲着淡淡的檀香气，明亮的阳光下，来自生物、化学、物理等学科的文献资料铺满了整个办公桌，似乎在着急地宣示着它们的主权——这是一位博闻强识的科学家的办公室。
“我本科是学电气工程的。”吴超回忆道：“我们农大有个生命科学实验班，我想挑战一下，就加入了这个班级，并且提前一年修完学分毕业。随着学术研究的深入，我又逐渐涉猎了计算化学、生物物理、生物化学和病毒学等几个专业。”
谈及如此复杂的跨学科经历，吴超的脸上没有流露出一丝忆苦思甜的骄傲。
吾生有涯，而知无涯
“持续地自我学习和迭代，不断突破activation barrier，这是科研人员的基本素质，没什么值得炫耀的。”吴超说：“我并不赞成简单的目标导向，人生其实更像一场马拉松，学习本身就是快乐的，我们应该享受整个跑步的过程，而不是活在每一个‘成功’的瞬间里。”说完他又补充了一句：“成熟的人格更多的是一种自我认可。”
“在北生所黄牛老师课题组做毕设的那年，是我学生生涯最主动探索未知的时候，很享受，也不想上课了，就放弃了保研，毕业后留在了那里做研究助理。”吴超回忆道。除了每天阅读大量文献，吴超还学习了计算化学方面的知识，在课题组做蛋白质动态的计算模拟，并参与到刚成立的百济神州的抗癌药物筛选工作中。“比起出成果，北生所更注重培养你的科研思维，塑造好的科研品味。得益于这段经历，让我真正爱上了科研。”随着工作的深入，吴超希望能够掌握更多的实验技术，譬如最适合研究蛋白动态的核磁共振，来验证自己的模拟预测结果。“为了形成这样一个闭环，在北生所学习和工作了四年后，我奔着当时在蛋白动态领域冉冉升起的博士导师，拿到圣路易斯华盛顿大学计算与分子生物物理学博士的offer，决定赴美深造。”
博士期间，吴超的工作之一是做膜蛋白的核磁共振。这并非易事，因为核磁共振只做非常小的东西，但膜蛋白体系非常大。为了最大程度降低核磁的信号损伤，吴超需要大量昂贵的重水来培养细菌去表达这些蛋白。而为了在有限的成本里尽可能多地做实验，吴超在用完重水后，还会再把它们从用过的培养基里蒸出来，循环往复利用三四次后才舍得丢掉。“所以除了正常的实验工作，我经常没日没夜地在实验室里蒸重水和纯化这些蛋白。”在别人看来，博士四年半几乎没有休假的吴超非常辛苦，但他自己并不这么觉得：“我最喜欢假期了，大家都出去玩，我可以利用实验室里空置的昂贵仪器做很多实验工作。我在蛋白上做了各种各样的标记，譬如把所有的氮元素替换成氮-15，或者把氨基酸上面的一个甲基基团替换成碳-13。这让我学到了特别多的代谢和标记的知识，收获非常大。”
氨基酸上面的信号数据极其庞大，需要结合各方面的理论知识，把计算机里的信息汇集到人脑进行peak assignment。吴超当时的研究方向是细菌多重耐药转运蛋白的转运以及多重耐药机制，为了同时对比大量的实验数据，他买了一个巨大的屏幕，每天从早上分析到深夜，最终完成了8个跨膜螺旋的assignment。“虽然很辛苦，但我们最终发现这个蛋白之所以能够识别不同类型的抗生素，发生构象变化，跟其中一个跨膜螺旋的kink有关。在氢离子以及抗生素结合后，该转运蛋白就会改变自己的‘开门’方向，从朝内开变为朝外开，从而能够把东西从里面送出去，从而利用氢离子的胞内外势能不断转运对细菌有害的抗生素。”
读博期间，吴超还与剑桥大学合作，拿到许多有缺陷的突变体，通过核磁共振技术分析它们的构象变化。吴超发现了其中一个突变，可以导致膜转运放慢五倍。速度放慢后，更有利于蛋白质的动态观测和结构解析。利用这个发现，课题组陆续解出许多个不同的质子结合状态，更全面地理解了转运过程的循环机制。
以平常心，应对无常
2015年，吴超的博导决定离开圣路易斯华盛顿大学，解散实验室，去领导Madison的国家核磁中心。吴超面临两难的选择——留在这里，意味着博士期间的大部分成果无法发表；但家庭在这里，又不能轻易离开。吴超几乎没有迟疑，选择留在圣路易斯华盛顿大学，在博士委员会的帮助下尽力完成了答辩，然后加入了博士委员会主席的课题组跨学科开展博后研究工作。“因为博士期间的争分夺秒，我打下了坚实的生物物理和生物化学基础，既然已经收获了最重要的东西，一两篇paper的得失也许并非那么重要。”吴超接着说：“工作就跟玩纸牌游戏一样，如果每局都发给你四个王，上手就赢了反而没意思。玩牌最有趣的点在于，你不清楚会拿到什么牌，你只知道要努力按照游戏规则把这局打到极致，这样乐趣才能最大化。人生也是一样，练习在各种无常的境遇中顺势而为，最终才会势如破竹，势不可挡。”
吴超在北生所期间也和李文辉老师合作过，因此一直对病毒感兴趣。博后导师非常看好吴超的交叉学科背景以及他在病毒学领域的科研潜力，为他提供了很多专业指导以及很多大科研平台的合作机会。吴超发现，病毒很狡猾，当识别到危险时，它们会躲进核衣壳蛋白中躲避免疫系统的追踪，而一旦进入安全环境中，它们又会迅速打开与聚合酶发生反应，复制出更多的子代基因组。这其中的调控机制是怎么样的？是否可以进行病毒的动态重塑？经过生化、结构、病毒学等多学科研究，吴超发现，原来病毒还有另一个蛋白可以特异性地识别自己的核衣壳蛋白然后包裹上去。复制的过程中，核衣壳蛋白不断地利用一个聚合酶的辅助因子进行打开和复制。吴超将这一过程进行了动态重塑，并提出如果能够target这个过程，可以得到既抑制病毒复制，又激活免疫系统的一石二鸟的作用。这一成果为针对核衣壳蛋白而设计的抗病毒药物提供了一些理论支撑，最终发表在了经典的分子生物学期刊Cell 上。
博观约取，厚积薄发。博后三年，导师为了留住吴超，破格给他升职讲师。因为平台很好，可以见识全链条的优秀科学家公关基础病毒学前沿问题，吴超继续对于高致病埃博拉病毒、冠状病毒、人类偏肺病毒、合胞病毒的复制机理及免疫逃逸机理进行系统研究，并筛选了抗病毒小分子抑制剂。疫情期间，吴超还探索了新冠病毒N蛋白(核蛋白)作为检测标志物的独特性质，利用核蛋白不同片段，研究血清学检测CTD结构域为特异性及灵敏性最佳标志物，合作开发高通量血清学方法用于新冠抗体检测，为香港大规模血清学研究探讨mRNA及灭活疫苗的有效性半衰期提供了理论基础。博后出站时，吴超已经累计在Annual Review of Virology, Cell, JMB，iScience, Respirology, ACS Infectious Diseases, Antiviral Researc 等期刊合作发表了20余篇高质量论文。
“现实世界其实是一个比较理想的世界，它已经是无数人博弈过的一个现状。虽然还有很多问题，但它也在不断演进，这是最接近于理想状态的一个过程。”从博士阶段的“散养”到博后阶段的“高效”，吴超认为：“用平常心看，一切经历都有它的价值。我经历过截然不同的管理模式，所以我现在对学生培养特别重视。我会根据每个人的心性给于不同的建议，希望他们在科研工作中稍微顺利一点，少走一丢丢我曾经走过的弯路。”
冥者皆明，明明无尽
“吴超是我过去十年带过最好的学生”博后出站时，博后导师在推荐信上如此描述他的得意弟子。加入深圳湾实验室，吴超希望将自己从老师们身上学到的科研技巧、管理方法以及人生态度，悉数传授给自己的课题组成员。“我希望我的组员遇到任何问题都来跟我分享。非常多有价值的经验和干货，应该以师徒的形式被传承下去。”吴超说。
课题组助理侯靖宇说：“吴老师是一个非常有责任感，有梦想，善于解决问题的老师，这个责任感并不只是针对正在推进的课题，更多的是帮助我们每一个课题组成员不断成长，不断迭代。他关注每个人全面的成长，包括但不限于科研思维，为人处事，心智模型，甚至于使命感与信念感。吴老师还是一个着眼于实际问题，脚踏实地的老师，帮我指出了许多空想的，虚无主义的错误，同时非常关注我们的实验情况，积极指出实验的迭代方向，同时指导我们完善实验的严谨性与方法论。”
吴超课题组的目标是“团结，友爱，严肃，认真”。吴超希望在这里建立一个扁平化的团队，在大课题框架下共同推动、互相帮助，同时根据自己的兴趣能力，找出自己的特色，发展小课题。“我常常跟组员说，只要掌握了比较好的学习能力，你便能够高效地在20个小时内掌握一个领域80%的关键信息，但是如果想达到这个领域的顶尖，你需要1-3万个小时的实践。我们课题组有两大原则：一是必须不断迭代，做更好的自己；二是我们一起玩合作共赢的游戏。”
加入深圳湾实验室，吴超在自己的个人主页写下了一句简短的座右铭——宁静致远。“我希望未来建立一个新的学科，叫‘物理病毒学’。”吴超说：“一方面因为我在生物物理、生物化学领域深耕了十多年，这是我在病毒学研究领域的优势。另一方面，深圳湾实验室拥有强大的仪器设备平台，我们会持续学习，利用最前沿的生物物理手段，去理解更复杂的生物系统，从而开发对病毒颗粒进行基于形状及内容的分选技术，研究病毒颗粒形状对侵染及致病性的影响，为抗病毒药物以及疫苗设计做一点贡献。”
吴超相信，越古老的问题，答案就越古老。“为善无近名，为恶无近刑。缘督以为经，可以保身，可以全生，可以养亲，可以尽年。”闲暇时间，他喜欢捧一本《庄子》，与2000多年前的哲人对话。“不论是自然科学还是人文科学，其实走到后面都是殊途同归的。都是为了让我们在向上攀登的过程中，更好地认识世界，认识自己的心性。” 见自己，见天地，见众生。这眼花缭乱的物理、生物、化学、病毒学……在吴超实验室，早已超越了所谓的学科边界，成为这位“科研哲学家”手中的艺术。
课题组长简介
吴超博士毕业于圣路易斯华盛顿大学生化及生物物理系。博士期间，利用核磁共振及细胞药物转运技术，对细菌多重耐药转运蛋白进行了系统的结构-动态-功能研究，为理解跨膜转运以及识别不同类型抗菌药物提供理论基础，为开发新型抗生素提供了思路。博后及讲师阶段于病理免疫系进行感染免疫方面的生化、结构、细胞、遗传学等多学科研究，对高致病埃博拉病毒、冠状病毒、人类偏肺病毒、合胞病毒的病毒复制机理及免疫逃逸机理进行了系统研究，并产学研结合筛选了抗病毒小分子抑制剂。疫情期间，探索了新冠病毒N蛋白(核蛋白)作为检测标志物的独特性质，利用核蛋白不同片段，系统研究了血清学检测CTD结构域为特异性及灵敏性最佳标志物，合作开发了高通量血清学方法用于新冠抗体检测，为香港大规模血清学研究探讨mRNA及灭活疫苗的有效性半衰期提供了理论基础，对于新冠疫情期间的公共政策指导做出了重要贡献。
相关工作发表在Annual Review of Virology, Cell, Nature Med., Nature Immunology, iScience, Respirology, ACS Infectious Diseases, Nature Communications, Antiviral Research, mBio 等期刊。埃博拉部分工作收录至最新版病毒学圣经Fields Virology 丝状病毒章节。在Trends in Microbiology撰写关于埃博拉病毒复制起始机理的评论一篇。在Annual Review of Virology撰写了病毒复制形成特殊细胞器的章节。
吴超博士现为美国病毒协会、微生物协会等行业协会成员，应邀为Nature Immunology, Nature Chemical Biology, mBio, Journal of Medical Virology等行业顶刊审稿。2021年被遴选为eLife期刊Early Career Reviewer, 2022年成为Vaccines客座编辑及Topical Advisory Board成员，以及NIH COMPASS Scholar。
荣誉
• Global Scholar Award from 42nd Annual Meeting of the American Society for Virology, 2023
• Early Career Reviewer for the Journal of Biological Chemistry, 2023
• Review Editor on the Editorial Board of Infectious Agents and Disease (specialty section of Frontiers in Medicine, Frontiers in Public Health and Frontiers in Microbiology) and on the Editorial Board of Virology (specialty section of Frontiers in Microbiology and Frontiers in Plant Science) 2023-
文字统筹 | 姬 二 鲍 啦
绘画 | 白 白
视频 | 姬 二 鲍 啦
编辑 | 鲍 啦
