給生命“細致入微”的關懷
——訪中科院上海生命科學研究院營養科學研究所王福俤博士

本刊記者 黃為軍 王 輝

給生命“細致入微”的關懷
——訪中科院上海生命科學研究院營養科學研究所王福俤博士

本刊記者 黃為軍 王 輝

在科學的浩瀚海洋里，學科領域包羅萬象、紛繁復雜：有的科學家從大處著眼，探索茫茫宇宙的無垠時空；也有的科學家從小處入手，研究微觀世界的無窮奧秘。然而無論宏觀科學，還是微觀科學，都以服務人類自身為終極目標。中科院上海生命科學研究院營養科學研究所王福俤博士，正是這樣一位從細微處著手，運用當代國際尖端分子生物學前沿技術從事微量元素營養代謝研究，給人類生命與健康注以細微關懷的杰出科學家。

微量元素：生命的“潤滑油”

隨著社會經濟的快速發展，整個人類生活質量隨之發生了巨大變革。在飲食方面，這樣的改變尤為明顯。與曾經“吃不飽、吃不好”的年代相比，對大魚大肉、山珍海味日漸厭倦的當代人群，在飲食結構方面逐漸“返璞歸真”，開始重視營養科學與健康飲食的合理搭配。

我們知道，營養健康與人類疾病密切相關。例如，日常飲食中維生素B攝入過少可使患心腦血管病的概率增大，骨質疏松癥患者與飲食中缺少鈣和維生素D有很大關系……如何通過日常飲食合理地攝入各種微量營養元素，不斷提高人類的生活質量與健康水平，是王福俤博士多年來從事的科研重點課題之一。

2008年中國營養學會最新發布的《中國居民膳食指南》，就飲食結構的合理性提出了具體指導?！吨改稀分兄赋觯汉侠砩攀车臉嫵砂ǘ鄠€方面，其中富含微量營養素的食物占據了非常重要的位置。

微量元素的攝入過量、不足、或缺乏都會不同程度地引起人體生理的異?；虬l生疾病。到目前為止已被確認與人體健康和生命有關的必需微量元素有鐵、鋅、銅、硒、鈷、錳、鉻、碘等十幾種。這每種微量元素都有其特殊的生理功能。盡管它們在人體內含量極少，但它們對維持人體中的一些決定性的新陳代謝卻是十分必要的。一旦缺少了這些必需的微量元素，人體就會出現疾病，甚至危及生命。

由此可見，微量元素與人類健康有著密切關系，這些總量不足人體體重萬分之五的微量元素，就像潤滑油一樣，為人體這部復雜機器增添了無限活力。而王福俤博士所從事的微量元素營養代謝研究的重大意義，也正在于此。

“一個劃時代的發現”

鐵和鋅是人體必需的兩種最重要的微量元素，這也是王福俤的主要研究方向。1998年，獲得博士學位并通過杰出人才引進方式任職于第二軍醫大學衛生學教研室主任的王福俤，先后獲得3項國家自然科學基金項目、1項中國人民解放軍總后衛生部科研基金的資助，作為項目負責人開展了鋅離子調控腦發育方面的系列研究，在國際上率先發現鋅缺乏不可逆損傷胚胎神經元干細胞標志蛋白Nestin的表達和調控。圍繞該研究，他先后發表相關科研論文近40篇。

在微量元素研究領域做出了頗有成效的初步嘗試之后，王福俤開始把研究的范圍向更深更遠處拓展。2002年初，王福俤應邀前往美國深造，先后在密蘇里哥倫比亞大學、哈佛大學和佛羅里達大學開展了微量元素代謝與人類疾病的系統研究。

國際著名鐵代謝專家Nancy Andrews博士是哈佛大學冠名終身教授，在國際鐵代謝研究領域極具聲望，其實驗室更是被公認為國際鐵代謝研究的最頂尖實驗室。從2004年開始，王福俤來到了哈佛大學，得以在這一國際頂尖實驗室從事鐵代謝分子機理的研究，參與了發現多個鐵代謝重要新基因的研究工作。期間，王福俤系統地掌握了鐵代謝相關實驗、小鼠遺傳學、分子生物學及許多生命科學的前沿實驗技術。特別是遺傳基因定位、基因敲除小鼠模型等重要實驗技術的熟練掌握，為他現在建立和開展國內實驗室奠定了堅實基礎。目前王福俤正在利用這些特色技術繼續尋找微量元素代謝新基因，并與國際多個著名實驗室合作尋找肥胖基因、雄性不育基因以及酒精依賴基因等。

進入哈佛大學Andrews實驗室之前，王福俤在密蘇里哥倫比亞大學師從國際著名鋅代謝專家David Eide教授。在Eide博士實驗室系統地研究了鋅離子轉運蛋白ZIP家族調控機理，解讀了困惑長達半個世紀的人類遺傳病腸病性肢端皮炎的病因之謎，先后在《Human Molecular Genetics》等雜志發表9篇研究論文。最重要的是，在此期間王福俤建立了研究金屬離子穩態代謝的實驗體系。

從2002年到2008年，在短短6年的時間里，王福俤憑借在微量元素鋅鐵營養代謝的系統訓練和研究，以及一系列的重要發現，逐步成為該領域知名專家。他發現的新基因Mon1a調控巨噬細胞鐵再循環機制的研究成果于2007年發表在國際頂尖雜志《Nature Genetics》上，引起該領域的極大重視，國際生物鐵學會理事長、國際著名鐵代謝專家Jerry Kaplan博士甚至將這一成果稱為“一個劃時代的發現”！

美國科學院院士、國際著名鋅營養專家Cousins博士也曾對王福俤的成就予以了高度評價：“在世界頂尖實驗室的系統訓練使得王福俤博士成為微量元素營養代謝領域難得的優秀人才?！?/p>

將“鋅”、“鐵”研究進行到底

不少營養師都知道，缺鋅、缺鐵會有什么表現癥狀，補鋅、補鐵又該注重哪些飲食搭配。然而，這些微量元素有何特性，又是通過怎樣的機制影響人體健康的？它們還有哪些不為人知的作用？這一系列深層次的問題是很多營養師無法解答的。剛剛經歷國民經濟從極度落后到高速發展的中國，在增強國民體質、保障國民身體健康方面，仍有很長一段路要走。于是，微量元素營養代謝領域的專業人才就顯得尤為重要了。當時，在微量元素營養代謝研究領域嶄露頭角的王福俤，很快便受到了祖國的邀請。

2008年，王福俤響應來自祖國的召喚，欣然回國，就職于中科院上海生命科學研究院營養科學研究所，開始面向祖國人民，有針對性地開展一系列的研究?；貒痪玫耐醺d，迅速以國外所學技術為依托，組建起了礦物質分子營養學實驗室，目前實驗室已有研究人員20余名，其中包括博士后2名，同年8月入選中科院“百人計劃”。

回國的第一年中，王福俤便與國際同行合作首次闡明了TRPML1蛋白是一種二價鐵離子通道。研究成果以中科院營養科學研究所的名義發表在國際著名雜志《Nature》上。

近幾年來，王福俤繼續以鐵和鋅兩種微量元素為主要對象，進行了全面深入的研究，在鐵營養代謝研究領域，他先后發現4個新基因參與鐵的吸收、轉運和代謝，并明確了這些基因調控的分子機制，該研究成果極大地豐富了鐵代謝通路的基礎理論，并為相關代謝疾病診斷和治療提供了重要的理論依據，也正是這些重大研究成果，王福俤被中國科學院的研究生風趣地稱為“鐵人”。

而在鋅營養代謝研究領域，他首先發現了哺乳動物鋅離子轉運蛋白家族ZIP1、ZIP2、ZIP3、ZIP4和ZIP5基因吸收鋅離子的功能及調控機制；明確ZIP4突變是人類遺傳性腸病性肢端皮炎的病因；還發現果蠅和酵母鋅離子轉運新基因FOI和Msc2。這些研究成果對理解機體鋅離子吸收、轉運和代謝提供了珍貴的理論依據，研究論文被廣泛引用。

鋅是人體必需的微量元素。鋅缺乏是嚴重威脅全球人類健康的營養學和公共衛生學問題之一。但目前我國有關鋅營養代謝的基礎研究相對薄弱，因此開展相關研究至關重要。為此，王福俤計劃開展鋅離子穩態調控系列研究，為預防和治療鋅代謝相關疾病提供重要理論支持。

“鋅離子代謝穩態調控是非常精細、復雜、多步驟、順序發生的過程。我們計劃設置三個課題同時開展攻關，具體課題分別為ZIP10條件性基因敲除小鼠構建及功能研究、ZIP11參與免疫調控的分子機理以及ZIP12離子轉運特性鑒定。三個課題間相輔相成、互相聯系成為一個有機整體?！睂@項工作的前景，王福俤滿懷信心，“這項工作如果做得好，其成果對理解鋅穩態調控分子機理至關重要，最終期望我們的系列研究成果為防治鋅代謝失衡相關疾病提供理論依據?！?/p>

在鋅鐵營養代謝研究領域，王福俤目前有多項國家重大基礎科研項目正在如火如荼地展開，如中國科學院“百人計劃”項目“鋅和鐵離子穩態調控的分子機理”，國家自然基金面上項目“鐵離子轉運代謝的動態及分子調控機理研究”、“利用條件性基因敲除小鼠研究轉鐵蛋白Fpn的功能”以及國家重點基礎研究發展計劃（973）項目“鐵離子參與神經退行性病變的分子細胞遺傳機制”都已進入研究的關鍵階段，其最新的國家自然基金重點項目“表觀遺傳在鐵穩態代謝中的作用及調控機制”以及上海市基礎研究重點項目“器官鐵蓄積的表觀遺傳調控分子機理研究”的研究也在緊鑼密鼓地進行著。

他介紹說，“鐵穩態對維持機體健康至關重要。鐵穩態代謝的研究以往多集中在遺傳學方面，然而表觀遺傳是否參與鐵穩態調控尚不明確。我們意外地發現參與表觀遺傳的基因敲除小鼠臟器鐵離子蓄積，在國際上首次將表觀遺傳與鐵代謝聯系起來，這又將是令人振奮的重要研究領域。”為此，在該項目中，王福俤團隊將以表觀遺傳基因敲除小鼠為模型，結合高通量表觀遺傳組學平臺及功能性篩選體系，把明確表觀遺傳的靶向器官及調控基因定為本項目的研究目標。

“以人為本”服務國民健康

近年來，王福俤及其領導的科研團隊開始嘗試將其多年來基礎研究的成果轉化為臨床應用性研究。例如，針對中國人群膳食結構與疾病譜開展了“中國人群血色病的流行病學及基礎研究”專項研究。原發性血色病是一種遍及全球的人類遺傳病，患者因組織器官中鐵離子過度沉積而導致肝臟、胰腺、心臟等多器官功能障礙，并最終導致肝硬化、肝癌及糖尿病等并發癥。血色病在歐美白人中發病率高達200分之一，被認為是人類第一大肝臟遺傳病，然而有關中國人群血色病的研究目前卻非常少?！拌F過載和缺鐵性貧血是威脅我們國人健康的隱形殺手，以往多被忽視，研究明確它們的發病規律，研發經濟高效、適合我國國情的防治措施也是我們團隊的重要使命，”王福俤這樣介紹道。

不斷求索的王福俤也在不斷創新理念，他在國際上首次提出了“疾病離子組學”的全新理念，即通過大規模的人體組織樣品中微量元素譜測定，揭示微量元素平衡與人體疾病關聯。通過大樣本人群研究，王福俤發現了可用于預測人體肥胖及糖尿病危險性的微量元素平衡模式，并為防治這些代謝性疾病提供了新方向。

除了在鋅鐵領域堅持“術業有專攻”，王福俤同時也注重統籌兼顧、研發并舉。多年來，他已在營養科學領域走出了一條獨特的科研與生產相結合的道路，主持并完成多項功能食品的研究開發。其中，降脂保健果茶、用于食品添加劑的系列新型微量元素有機化合物工藝已經轉讓上市；新型保肝解酒植物復方功能食品、新型復合濃縮魚油降血脂功能食品、維生素D強化功能食品、男性抗疲勞植物復方功能食品等多項功能食品申報了國家專利?！肮δ苁称穼Ψ乐渭膊【S護健康具有重要意義，功能食品在我們國家是朝陽產業，研發和引導健康的功能食品是我們營養科研人員的職責。”王福俤對我國的保健食品產業充滿了期望。

談及這些成就，王福俤謙遜地表示，這都是他和他的研究團隊共同努力、團結協作、集體智慧的結晶?！皥F結互助、朝氣蓬勃是一個團隊取得成功的重要保障，”王福俤總結道。

探索重金屬危害健康之謎

世界衛生組織將食品安全問題定義為“食物中含有毒、有害物質，影響人體健康的公共衛生問題”。目前這一問題早已成為全球普遍關注的社會問題之一，而在中國，食品安全問題尤為嚴重，重大食品安全案件層出不窮。除去生產管理方面的主觀因素，造成食品安全問題的客觀因素也有很多，如食品中包含致病性微生物、農藥殘留、重金屬等污染物質、有害添加劑等。因此，解決食品安全問題需要多學科、多領域的共同努力。

作為國內微量元素研究領域的專家，王福俤以重金屬為研究對象，對威脅食品安全的重金屬污染問題正在開展深入系統的研究。

重金屬是指密度在5.0克/立方厘米以上的金屬元素，其中鎘和鉛等元素可納入王福俤所研究的“微量元素”行列。根據礦物質的生理功能，鐵、銅、鋅、鈷等是人體必需的微量元素；有一些則是人體不需要的，并且攝入微量就可能導致中毒，如鎘、汞和鉛等，這些常被稱為重金屬。隨著人類對重金屬的開采、冶煉、加工及商業制造活動日益增多，不少重金屬進入大氣、水、土壤環境，引起環境污染，導致環境惡化，并通過污染食品、飲用水、空氣等最終威脅到人體健康，重金屬污染已經成為危害我國居民健康的重要殺手。

食物鏈中的水產品是人體攝入蓄積重金屬的關鍵環節。針對這一特點，王福俤巧妙地建立了大規模的基因組斑馬魚突變篩選平臺，目前已獲得了多個參與重金屬蓄積的新基因，這將為揭示重金屬危害人體健康以及研發防治重金屬人體蓄積新措施帶來希望。2010年11月，王福俤受邀參加了在澳大利亞阿德萊德舉辦的“中澳農業、糧食安全與健康研討會暨第七屆中澳科技研討會”，在大會報告《中國的重金屬污染與食品安全》中，王福俤重點介紹了他在這方面的研究成果。

早在2009年10月中國科學院承辦的東方科技論壇“食品安全學術研討會”上，王福俤就曾指出，全國每年受重金屬污染的糧食達1200萬噸，造成直接經濟損失超過200億元。為此他建議，我國應在土壤重金屬污染治理、重金屬危害人體健康生物標志物等方面加強研究和應用。

在2010年9月舉行的農村食品安全論壇上，王福俤作為特邀專家根據自己的研究總結，對“重金屬和食品安全”這一問題進行了更為深入地探討和闡釋。王福俤提出，食品安全不是食品生產者個人的問題，而是全社會的問題，食品安全與每個人有關，需要人人參與。重金屬污染與農村食品安全問題只是整個食品安全領域中的冰山一角。“加大科研投入，做好食品衛生知識的宣傳推廣，建立和完善法律法規的監管體系等一系列促進和保障措施，才是保障食品安全的長遠之計?！?/p>

作為最年輕的十位來自美國的海外代表之一，王福俤曾于2007年受邀參加了第二軍醫大學“首屆海外杰出校友報告會”，他在大會演講中深情地說到：“學成歸國、造福國民是我最大的夢想?！?/p>

微量元素雖“微”，意義卻很重大。為夢想而努力，給生命細致入微的關懷，愿王福俤博士的研究在自己的祖國取得更大的突破。

專家簡介：王福俤，博士、研究員、教授、博士生導師、中國科學院“百人計劃”獲得者?，F任中國科學院上海生命科學研究院營養科學研究所礦物質分子營養學研究組組長、美國佛羅里達大學客座正教授、國家衛生部食品安全國家標準評審委員會委員、上海營養學會理事及中國營養學會老年營養分會委員。河北醫科大學學士、同濟大學營養與食品衛生學碩士、第二軍醫大學營養學博士；1998年博士畢業后在第二軍醫大學海軍醫學系工作4年，后前往美國密蘇理哥倫比亞大學營養學系（博士后）、哈佛大學醫學院和波士頓兒童醫院（研究員）及佛羅里達大學食品科學與人類營養系（研究副教授）開展研究。2008年被中國科學院作為海外杰出人才引進回國。