专访王竞：我们更注重问题而不是技术

　　

生物通报道：科学的进步跟技术革命是分不开的。然而有时我们花很多时间去追求更完美的实验技术，却忘了科学研究的最根本：研究问题。正如加州大学圣地亚哥分校的神经生物学家王竞副教授所说的那样，“每当我们回答一个问题的时候又会出现更多新的问题”，正是这一个又一个的问题，一次又一次的提出问题—解答问题，科学研究才能不断的向前迈进。”

  近期王竞研究组取得了一项重要的研究成果：胰岛素水平的下降能提升饥饿果蝇的嗅觉神经灵敏度，这将有助于科学家们了解人类饥饿状态下的代谢和行为变化。当小编好奇地问起这项研究的实验技术，以及技术难点的时候，王竞副教授如是答道：“掌握单一的技术并不难，难点在于把这些技术整合在一起去回答一个有趣的生物学问题。我通常要求每个学生都要掌握多项技术。这样的训练使得学生更加注重问题而不是技术。我们一般会花很多时间去讨论问题。在找到关键的问题之后，我们再去探讨解决问题的最佳技术”。这让我们印象深刻，也许正是这种对未知渴求探索的态度让王竞研究组走在了嗅觉神经研究的前沿——其研究组接连在Nature，Cell等顶级刊物上发表研究成果，王竞副教授本人也荣获了Searle学者奖和Beckman青年科学家奖。

新成果源于一个问题

  这篇发表于《Cell》杂志的最新成果实际上也是源于一个问题——一个异常的实验结果，王竞副教授在谈到研究思路的时候，说：“食欲调控的研究主要集中在下丘脑。但是下丘脑的功能在于控制食物摄取。然而食欲行为可以分成寻找和摄取两部分。

  有关觅食行为的研究比较少。在这个研究工作开始之前我们做过一些行为学方面的工作。2009年，我们在Nature杂志上发表过一篇文章描述果蝇嗅觉小球和先天行为的关系 (Semmelhack and Wang, Nature, 2009)。那时我们就已经注意到饥饿状态对果蝇的嗅觉行为有很大影响，一直思考饥饿状态如何影响嗅觉这个问题。然而这是一个难度比较大的课题，因为我们感觉无从下手。我担心我们的实验方法会导致体内激素的流失，因此测不到饥饿状态对嗅觉系统的影响。Cory Root是个勇于探索的学生。有一天他告诉我，他发现饥饿导致果蝇的一些嗅觉小球对食物气味更加敏感。我们当时马上意识到周围嗅觉神经元灵敏度的变化可能跟觅食行为有关系。后来的实验多数是类似侦探式的逻辑推理。”

饥饿—胰岛素—嗅觉信号传导过程

  胰岛素是一个经典的代谢激素。饥饿的时候很多动物的胰岛素水平都会下降。王竞研究组发现胰岛素抑制一些基因在嗅感觉神经元内表达。他们的研究结果表明一个神经肽受体基因(sNPFR)决定一些嗅感觉神经元的灵敏度，而且胰岛素抑制sNPFR基因的表达。他们发现果蝇饥饿的时候sNPFR基因的表达增加四倍，导致一些嗅感觉神经元的灵敏度增加。嗅感觉神经元灵敏度的增加直接控制果蝇的食欲。

  虽然目前还不清楚饥饿—胰岛素—嗅觉这个信号传导过程是否也适用于人类，但有一些迹象表明这个可能性是很大的。王竞副教授说，“如果人类也有类似的调控，我们就有希望用药物来调节胰岛素信号，但是我们还有很多工作要做。增强胰岛素信号可能会降低食欲。反之，减弱胰岛素信号可能会增强食欲，我们希望通过这个途径来帮助体弱者或厌食病人摄取必需或更多的食物。”

“果蝇神经系统研究是我的爱好”

   当谈到为何会选择这一研究领域的时候，王竞副教授说，“能有机会研究我喜欢的课题，我觉得我是个幸运儿。上大学的时候，我是学物理的，在朋友的引导下我意识到生物才是我的真正爱好。在美国从事生物学研究工作的二十年间，我换过几个不同的领域，每次都是去研究我喜欢的问题。在University of Iowa吴春放教授实验室做博士论文的时候，我的课题是应用电生理技术去研究钾离子通道。97年，我决定去贝尔实验室学习双光子影像学技术，因为我希望学成以后研究果蝇的大脑神经网络，而且当时我认为回答跟神经网络相关的问题需要影像学技术的支持。2000年，有幸在Columbia University师从Richard Axel 教授做博士后，应用双光子影像学技术去研究果蝇的嗅觉系统。影响我2000年的选择有两个因素，一是我个人喜欢挑战性的的问题，二是我觉得即将成熟的影像学技术将会给果蝇嗅觉领域带来革命性的变化。

  至于嗅觉领域未来的发展趋势，我觉得很难用一两句话说得清楚。我发现每当我们回答一个问题的时候又会出现更多新的问题。这也许是所谓的, 学海无崖。我相信脚踏实地的研究会给我们带来认知的满足。”

如需了解王竞研究组更多信息，请查看：http://www-biology.ucsd.edu/faculty/jingwang.html

编后语：从确定采访到采访稿敲定的短短两个星期时间里，王竞老师的学者风范给我们留下了深刻的印象，如果要用一个关键词来形容的话，小编认为应该是“认真”二字，他认真的对待每一个提问，认真的对待每一次实验，认真对待自己的人生，世上最怕认真二字，既然认真，还有什么事情做不到呢。。。。
（生物通：王蕾）

原文摘要：
Presynaptic Facilitation by Neuropeptide Signaling Mediates Odor-Driven Food Search

Highlights
Starvation reshapes olfactory representation in the antennal lobe
Activation of sNPF receptors upon starvation sensitizes select sensory neurons
Insulin is a global satiety signal to suppress sNPFR1 expression
Starvation modulation of Or42b sensory neurons promotes food-search behavior

Summary
Internal physiological states influence behavioral decisions. We have investigated the underlying cellular and molecular mechanisms at the first olfactory synapse for starvation modulation of food-search behavior in Drosophila. We found that a local signal by short neuropeptide F (sNPF) and a global metabolic cue by insulin are integrated at specific odorant receptor neurons (ORNs) to modulate olfactory sensitivity. Results from two-photon calcium imaging show that starvation increases presynaptic activity via intraglomerular sNPF signaling. Expression of sNPF and its receptor (sNPFR1) in Or42b neurons is necessary for starvation-induced food-search behavior. Presynaptic facilitation in Or42b neurons is sufficient to mimic starvation-like behavior in fed flies. Furthermore, starvation elevates the transcription level of sNPFR1 but not that of sNPF, and insulin signaling suppresses sNPFR1 expression. Thus, starvation increases expression of sNPFR1 to change the odor map, resulting in more robust food-search behavior.

作者简介：
王竞

澄迈县人，1982年就读清华大学工程物理系，后来在物理系获得激光物理学士学位，在生物科学与技术系获得生物物理硕士学位。1991年进美国爱荷华大学生物系攻读博士学位。

现为美国加州大学圣地亚哥分校神经生物学副教授，博士生导师，先后在贝尔实验室 Alan Gelperin研究室及2004年生理学诺贝尔奖得主阿克塞尔的研究室从事研究工作。

利用细胞影像学、电生理学、分子遗传学等综合研究方法研究出果蝇里同样存在与哺乳动物相类似的神经网络。他的研究室发现GABA-B受体在果蝇的嗅觉神经网络中起着增益调控的作用，果蝇的先天嗅觉行为是由特定的感觉受体来决定的。

2005年，王竞荣获美国Searle学者奖。Searle学者奖专门颁发给化学和生物学领域的杰出科学家，每位获奖者获24万美金的研究经费。同年王竞还获得Beckman青年研究奖，该奖获奖者在3年内获得26万美金的研究资助。