26 歲中國博士生憑一己之力，重構(gòu)基因三維世界，他的終極目標(biāo)是治愈不治之癥

2025 年年底，26 歲的中國青年學(xué)者李杭蓬在牛津大學(xué)順利完成博士答辯。他研發(fā)的「單一堿基對分辨率三維染色體構(gòu)象捕獲」新技術(shù)，就像給人類基因組裝上了一臺(tái)超高清三維顯微鏡，不僅打破了過去二十年的學(xué)術(shù)瓶頸，還在頂級期刊Cell上，留下了中國年輕科研人的重磅印記。

李杭蓬

01 沒有趁手工具，就難探科學(xué)真理

要理解李杭蓬的研究，首先得明白細(xì)胞核里的「空間魔法」。

人類身體里的每一個(gè)細(xì)胞，幾乎都攜帶相同的 DNA 序列，但有的細(xì)胞長成了堅(jiān)硬的骨骼，有的變成了靈動(dòng)的大腦。這背后的關(guān)鍵，不在于 DNA 序列本身，而在于 DNA 的三維折疊方式。

想象一下，如果將一個(gè)細(xì)胞核內(nèi)的 DNA 拉直，其長度足足有 2 米，然而，容納它的細(xì)胞核直徑通常不足 10 微米。這相當(dāng)于把一條 20 公里長的細(xì)繩，嚴(yán)絲合縫地塞進(jìn)一個(gè)橘子里，而且繩子不能打死結(jié)，還要能隨時(shí)被「讀取」。這波操作，比任何收納博主的極限挑戰(zhàn)都要離譜。

拉直超長的 DNA 來源：網(wǎng)絡(luò)

李杭蓬解釋道，這種極致的壓縮并非雜亂無章，而是高度有序的組織。

原本在 DNA 鏈條上相距甚遠(yuǎn)的基因片段，通過精密的三維折疊實(shí)現(xiàn)空間上的「貼貼」，這種「跨越時(shí)空的接觸」就像是調(diào)控基因表達(dá)的「開關(guān)」，直接決定了細(xì)胞的發(fā)育方向和最終命運(yùn)。

在李杭蓬開展研究之前，主流的觀測技術(shù)分辨率僅能達(dá)到數(shù)百至數(shù)千堿基對。如果把基因組比作一張地圖，過去的技術(shù)只能讓我們看到省份的輪廓，而李杭蓬想要看到的，是每一條街道、每一扇門牌號。

這種「視力模糊」的現(xiàn)狀，一度讓基因組學(xué)研究陷入瓶頸，許多致病變異因?yàn)椴卦凇改：貛А梗冀K沒能被科學(xué)家發(fā)現(xiàn)。

李杭蓬研發(fā)這項(xiàng)「利器」的想法，始于他在賓夕法尼亞大學(xué)攻讀碩士期間。當(dāng)時(shí)他正在研究白血病相關(guān)課題，卻發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有的染色體構(gòu)象捕獲（3C）技術(shù)，在解析造血系統(tǒng)相關(guān)基因時(shí)效果很差。

「沒有趁手的技術(shù)，就得不到精確的數(shù)據(jù)，我們對疾病的理解永遠(yuǎn)只能是一知半解。」這種挫敗感，成了他前往牛津大學(xué)深造的直接動(dòng)力。

02 四年磨一劍 —— 他的學(xué)術(shù)逆襲之路

2021 年，李杭蓬加入牛津大學(xué) James Davies 課題組。Davies 教授是該領(lǐng)域的頂尖專家，兩人一見如故、一拍即合。

李杭蓬立下了一個(gè)看似「狂妄」的目標(biāo)：開發(fā)一套能看清「每一個(gè)堿基如何近距離接觸」的超高清導(dǎo)航系統(tǒng)。這目標(biāo)，放科研圈里，不亞于新手玩家揚(yáng)言要赤手空拳打穿終極副本。

李杭蓬在打磨這項(xiàng)高精度 3C 技術(shù)的四年里，經(jīng)歷了無數(shù)次失敗，主要面臨三大難題：

一是化學(xué)交聯(lián)的「定格」難題：如何讓細(xì)胞在某一瞬間的空間狀態(tài)被完美固定，不發(fā)生任何形變；

二是分子切割的精度難題：如何選擇合適的酶，在不破壞關(guān)鍵基因信息的前提下，完成超微量的分子切割；

三是海量數(shù)據(jù)的篩選難題：在百萬級的信號點(diǎn)位中，如何通過生物信息分析排除干擾，精準(zhǔn)找到那個(gè)決定生命狀態(tài)的單一堿基。

李杭蓬回憶，十次嘗試中，有八九次都會(huì)失敗，但他始終保持著一種近乎偏執(zhí)的冷靜：「錯(cuò)了就回到實(shí)驗(yàn)本身，把每一個(gè)變量拆開，重新再來。」這種對實(shí)驗(yàn)過程的極致把控，最終讓他將觀測分辨率從千堿基級，直接提升到了單一堿基對級別 ——這是 DNA 最小的物理單元，也是此前很多技術(shù)難以觸及的高度。

當(dāng)新技術(shù)終于成型，李杭蓬又遇到了新的難題：他用這套「超高清觀測工具」，去驗(yàn)證過去二十年里被奉為經(jīng)典的基因調(diào)控模型，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，那些寫在教科書里的「共識」，在高清視野下竟然漏洞百出。

是隨波逐流，保住自己的學(xué)術(shù)前途；還是敢于發(fā)聲，指出這些經(jīng)典模型的不足？

他選擇了后者。

來源：https://doi.org/10.1016/j.cell.2025.10.013

他立刻聯(lián)動(dòng)計(jì)算機(jī)模擬和高分辨率顯微成像領(lǐng)域的學(xué)者，一起開展深入研究，最終證實(shí)：染色質(zhì)本身的生物物理屬性，才是多種三維結(jié)構(gòu)形成的共同底層原因。

這一發(fā)現(xiàn)，相當(dāng)于把過去 20 年的學(xué)術(shù)認(rèn)知「拆了重拼」，徹底刷新了人們對基因組三維結(jié)構(gòu)的理解。

03 一段跨越十幾年的救贖

李杭蓬對科研的執(zhí)念，源于一段跨越十幾年的童年遺憾。

小學(xué)時(shí)，他曾因病長期住院。在那個(gè)充滿藥水味的病房里，他結(jié)識了一個(gè)患有自身免疫性疾病的玩伴，兩人一起分享零食、玩耍，成了彼此童年陰霾里的一絲光亮。然而有一天，玩伴的父母默默收拾行李，那個(gè)小小的身影消失了，再也沒有出現(xiàn)在病房里。

這種病因不明、無藥可醫(yī)的無力感，像一塊石頭，在李杭蓬心里壓了十幾年。一開始，他想當(dāng)一名醫(yī)生，直接治病救人，但后來他逐漸明白，治病救人不止手術(shù)臺(tái)一條路。在實(shí)驗(yàn)室里，用最精準(zhǔn)的工具找到致病基因里「那一處不起眼的微小變異」，同樣是在拯救生命。

他在實(shí)驗(yàn)室里的每一次努力，都是在回應(yīng)那個(gè)消失的背影。他研發(fā)的高精度技術(shù)，能直接定位那些位于「非編碼區(qū)」的遺傳變異—— 這些區(qū)域過去被認(rèn)為是「垃圾 DNA」，如今卻被證實(shí)是很多罕見病和復(fù)雜疾病的真兇。

「這一新技術(shù)能明確告訴我們，究竟是哪一個(gè)堿基出了問題。找到了根源，精準(zhǔn)醫(yī)療就不再是一個(gè)概念。」

2025 年夏天，李杭蓬前往美國冷泉港參加真核轉(zhuǎn)錄調(diào)控會(huì)議。冷泉港實(shí)驗(yàn)室（CSHL）是生命科學(xué)界的「圣地」，每一個(gè)能站在這里做報(bào)告的人，都有著改變世界的潛力。李杭蓬作為極少數(shù)受邀做獨(dú)立報(bào)告的博士生，站在了基因組學(xué)領(lǐng)域的「頂流」面前。

李杭蓬在會(huì)議上作匯報(bào)

臺(tái)下坐著的，有他論文中反復(fù)引用的領(lǐng)域權(quán)威，還有他在美國求學(xué)時(shí)的導(dǎo)師。一開始，李杭蓬還擔(dān)心會(huì)有激烈的爭論，甚至有人會(huì)站出來維護(hù)那些被他挑戰(zhàn)的舊模型。但現(xiàn)場的學(xué)者們，卻展現(xiàn)出了極高的學(xué)術(shù)素養(yǎng)——

「大家對這項(xiàng)研究很有興趣，態(tài)度也很開放，沒有站隊(duì)，只有證據(jù)和想法。」

這次經(jīng)歷讓李杭蓬真切感受到，科學(xué)本身就是一個(gè)不斷演變、不斷交流的過程。每當(dāng)我們填補(bǔ)了一個(gè)認(rèn)知空白，就能得到更完整的科學(xué)圖像，離真理更近一步。

會(huì)議結(jié)束后不久，他的郵箱里就收到了期待已久的郵件：他的研究論文被Cell正式接收。

來源：https://doi.org/10.1016/j.cell.2025.10.013

04 扎根祖國，向基因深海進(jìn)發(fā)

2025 年底，在牛津大學(xué)順利完成博士答辯后，李杭蓬毅然選擇回國。有著多國科研訓(xùn)練經(jīng)歷的他，對自己的未來有著清晰的定位：「高校有著更大的科研自由度，也是開展早期高風(fēng)險(xiǎn)、高價(jià)值探索的最佳平臺(tái)。」

李杭蓬參加牛津大學(xué)晚宴

回國后的李杭蓬，目標(biāo)更加明確，主要聚焦三個(gè)方向：

一是攻克復(fù)雜疾病，不僅限于自身免疫性疾病，還希望這項(xiàng)技術(shù)能應(yīng)用于癌癥、阿爾茲海默癥等所有有遺傳基礎(chǔ)的疾病；

二是推動(dòng)「老藥新用」，通過堿基級的精準(zhǔn)解析，找到已有藥物在基因調(diào)控層面的特異性靶點(diǎn)；

三是實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)醫(yī)療，從遺傳學(xué)角度出發(fā)，找到疾病與關(guān)鍵驅(qū)動(dòng)機(jī)制之間的因果關(guān)系，讓治療更有針對性。

在李杭蓬身上，我們看到了當(dāng)代青年科學(xué)家的鮮明模樣——既是追求極致的技術(shù)控，也是敢于挑戰(zhàn)權(quán)威的探索者，更是懷揣溫情、渴望救人的「醫(yī)者」。

正如他在獲得突破后所感慨的那樣，實(shí)驗(yàn)室里的燈火，不僅照亮了微小的基因片段，更照亮了人類通往治愈之路的希望。從 2 米長的 DNA 鏈條，到 10 微米的細(xì)胞核，再到那個(gè) 26 歲青年的廣闊胸懷，生命科學(xué)的魅力，正是在這種宏觀與微觀的交織中，綻放出最耀眼的光芒。

李杭蓬的故事告訴我們：有些執(zhí)念，刻在骨子里；有些光芒，終將穿透黑暗。而在精準(zhǔn)基因組學(xué)的漫漫征途中，他才剛剛啟航。

題圖來源：文中配圖-李杭蓬

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