这是一次姗姗来迟的相约,主角是一位90后PI,陈子博。
刚刚结束在加州理工学院 实验室博士后工作的他,不久前从美国的西海岸飞回到杭州,今天正式入职了西湖大学,担任生命科学学院生物编程实验室负责人。
陈子博
事实上,早在2018年,他从华盛顿大学博士毕业时,西湖大学就给了offer。
没有博士后经历直接被聘为助理教授,这在西湖大学很少见。
与这位90后博导同样引人注目的,是他的研究领域。
用从头设计的蛋白质进行分子回路的编程,这是非常新颖的研究方向,结合了生物学、电子信息学、人工智能等学科加州理工博后,起步不过三四年。
因为没人做过,所以极具挑战;也正因为没人做过,所以充满想象。
一场围绕“蛋白质”展开的想象
作为一切生命系统的物质基础,蛋白质是人类生命活动的主要承担者。
它由20种氨基酸按不同比例组合折叠而成,是组成人体一切细胞、组织的重要成分。
既然蛋白质如此重要,我们能否实现人工设计?
陈子博的研究由此展开。
所谓“蛋白质的从头设计”,即完全基于生物物理与生物化学原理,不依赖现有的天然蛋白质结构,从头搭建、设计具有全新结构和全新功能的蛋白质。
这是一个很酷的领域。陈子博说:“你可以创造一些自然界从来没有存在过的东西。”
他博士期间跟随的导师,华盛顿大学 David Baker 教授和 Frank 教授,就是蛋白质设计领域的泰斗。
但仅仅做到这一步就可以了吗?
人工设计蛋白质在很多领域有广泛的应用前景,可很多功能靠单个蛋白质无法实现。就像电灯开关需要由电路来控制,而非单个元件可以做到。复杂功能的实现需要多个蛋白质联合作用,如何“串联”或者“并联”,至关重要。
陈子博尝试从头设计可编程且模块化相互作用的蛋白质。
蛋白质原本没有像DNA中碱基配对的法则,他和合作者们创新性地将DNA中A-T / G-C 碱基配对的结合特性借鉴到蛋白质氢键网络当中,做出了“蛋白质版本的碱基配对”,并第一次将此应用到人工设计蛋白质当中( et al., 2016)。
你可以想象成,有了这个配对法则,我们就可以将不同的蛋白质“焊接”在一起 (Chen et al., 2018)。
不同蛋白质“焊接”在一起(插画/Demin Liu)
于是,一个更大胆的想象产生了:或许加州理工博后,为细胞加装一个超级CPU,加州理工学院陈子博来了,我们可以像组装电路那样,把蛋白质也组装成细胞内的电路?
一次以“蛋白质”为元件的组装
让我们来完整“演示”一下陈子博的“蛋白质电路设计”。
首先,制造元件。针对不同功能设计出自己所需要的蛋白质元件,所以能充分了解每个蛋白质的功能和结构;
其次,筛选元件。根据需要选择符合条件的蛋白,有些是天然的,有些则是人工设计的,然后对这些蛋白质进行改造,使它们在不影响原有功能的基础上,互相连接。
最后,拼接元件。利用“蛋白质版本的碱基配对”法则,将这些蛋白质“焊接”起来,形成蛋白质电路,并利用其进行计算。
这样,他就可以像电子工程师设计电路板一样,设计蛋白质电路了 (Chen et al., 2020; Chen and , Cell 2021)。
细胞内的逻辑门(插画/Demin Liu)
看起来似乎很简单,但电子电路是经过一百多年的发展,才达到今天的水平,而蛋白质电路设计是一个才呱呱坠地的婴儿,它基于蛋白质人工设计的发展,又要同时结合电子信息学、人工智能等多学科,一切从零起步,难度可想而知。
从某种意义上而言,人体的每一个细胞都是一个超级计算机,接受数据、处理数据、输出数据,如此循环往复。如果在这个过程中出错或者天然细胞压根没有相应程序来识别处理某些特定数据,例如癌症的识别和诊断,那么人工设计的蛋白质电路或许可以修补这个“bug”。
听起来,是不是像为细胞加装了一个超级CPU?
一块碳基CPU的智能上线
正如硅基电路是电子计算机的基础,在陈子博眼里,蛋白质电路也可以组合设计出各种逻辑电路,成为一个细胞的CPU。
“每一个细胞的分裂、分化、功能的运行,依赖着细胞内天然的强大CPU,这个CPU里所存储的一些算法是通过自然选择而来的。我们现在想做的是,给细胞再安装一个自行设计的CPU,这样可以让细胞来执行一些我们的命令。”陈子博解释道,“并且这个CPU并不会干扰原有的CPU,可以相互独立运行。”
深度学习是模拟人脑的神经网络实现人工智能,陈子博研究的蛋白质电路同样借鉴了这个原理。而与深度学习动辄百万级别的参数相比,蛋白质电路的数据量要小得多。在陈子博的最近发表的一项研究成果中(Chen et al., 2022),他设计了一个蛋白质电路,这个电路可以执行“赢家通吃”的神经网络计算,由8个起始蛋白质展开,涵盖了310个化学反应,在哺乳动物细胞中首次实现了类似神经网络的计算。
尽管蛋白质电路设计才刚刚起步,但陈子博相信,与硅基电路相比海外在职学位总裁班,它在生命健康领域有更广阔的的前景,因为生命体都是碳基的,那么,在细胞中加装一个碳基CPU,是否会比硅基CPU容易得多,且起到更好的效果?
尚待验证的是:蛋白质电路可以有多智能,它的智能上限在哪里?如何把这些碳基智能应用在生命健康领域?这是陈子博和他的团队需要探寻的答案。
如果你也对陈子博的研究感兴趣,欢迎访问他的实验室网站(),了解更多有趣的内容。
美国加州大学博士申请,2024年美国博士申请时间线规划!这些申请节点要记牢!
美国院校的教学质量不用多说,2022软科世界大学学术排名,世界前十院校中,美国占8所;世界前五十院校中,美国占28所。
此外,美国博士奖学金也增加了学子赴美读博的砝码。拿美国全奖来说,一般来说,美国博士拿全奖的金额在35000——50000刀之间。虽然每个学校给的全奖金额都不一样,但起码学费和生活费是不用愁的,毕竟除了一般的免学费杂费、住宿费、保险费、书本费之外,助学金还会提供学生一定金额作为其个人消费费用。
那美国博士申请难么?
美国博士申请要求可以参考下表。至于科研经历方面,美国对于的要求不会低。发过论文是必须的,好的学生还会在科研项目上,专利作品上,论坛竞赛上有所表现。RL方面,至少要有一个学术领域的推荐人能力荐你。
软性要求的话美国博士申请国外在职学位班,不会特别为难学生去先想RP美国加州大学博士申请,只是会要求大概念上能和学校导师的兴趣领域对上,对未来科研的想法就在SOP,套磁和面试里用用。套磁的时候很多学生会发现导师会直接把你“扔”给招生委员会去评估,而不会先跟你深入讨论研究意向之类的,因为美国更重视学生个人的历史和综合素质各方面,从PS等文书上体现。标化上还会基本要求GRE,这一项成绩好学校一般需要325+。
从申请条件上看,还是颇具难度的,所以“打铁要趁早”,提前熟悉美国院校博士申请时间节点,早做规划!
美国院校博士申请时间规划
美国多数院校博士申请日期截止日期较早,一般是12月1日;
博士申请是英语成绩也需要达标,否则招生官可能不审核材料或者拒绝或者放到 list。
具体时间规划如下:
3月~5月:
确定申请学校、确定研究方向和查找相关教授导师
进入学校官网首页查看 ,在里面找到PhD ,查看要申请学院的招生要求。
将意向院校的信息进行统计梳理,列出院校list,方便筛选和定校套磁。
在院校官网查询与你研究方向一致的老师,然后在他们的个人主页上查看他们的研究方向、人生履历、研究方法。
3月~10月:
完成标准化考试、准备申请材料、优化背景
语言考试:一般美国博士对非英语母语申请者的要求是托福要求90-110。藤校要求较高美国加州大学博士申请,2024年美国博士申请时间线规划!这些申请节点要记牢!,多数为100-110分。
GRE:申请理工科、文科、教育、艺术等,还需要GRE专业考试成绩。
GMAT:申请商科要求附GMAT成绩。
美国申请文书一般包含CV、PS/ 、sop和三封推荐信。有些院校专业会要求提交Essay或者 、RP。
此外,成绩单最好也在学校里开具好,最好是纸质和电子版。如果你是在校生,把握时机提高GPA、发表高质量和影响力的学术论文、增加实习和科研经历,都是增加申美博士成功概率的方法。
9月~11月:
导师套磁
美国院校一般分为委员会制和传统导师制,大多数院校都是委员会制会有一个team审核你的RP, , 等申请材料,这种情况需要好好准备材料直接申请即可,套磁并没有那么重要。
传统导师制和英国博士申请类似,导师话语权比较大,最好附带上RP+CV+PS+进行套磁。
10月~12月:
提交网申和奖学金申请
一般来说,目前一些院校在申请阶段只需要上传材料即可,有些院校奖学金可能会在网申是需要自己提交,但是大多数情况下,奖学金是不需要学生自己申请,而是随着offer一起下的。
此外,如果录取了,才需要寄送相关材料验证真实性。但是有些学校需要在申请的同时寄送相关成绩单。
开放申请期:
材料寄送
一般需要寄送的材料有语言成绩、GRE、GMAT成绩、大学成绩单(具体参考官网上对应专业的 list)。一定先确认好自己申请的学院代码,然后寄送。此外,大学成绩一般进行WES认证,有些要求上传学校出具的正式电子版盖章成绩单或者纸质成绩单寄送。
次年1月~2月:
进行面试
次年2月~5月:
获得offer
加州大学伯克利分校博士后,电子科技大学邓旭教授课题组聘博士后
电子科技大学是国家“985工程”、“211工程”重点建设的教育部直属重点大学,2017年进入国家建设“世界一流大学”A类高校行列。坐落于有“天府之国”和“熊猫故乡”之称的西部经济、文化、交通中心——四川省成都市。基础与前沿研究院是学校为加快高水平研究型大学建设进程,增强原始创新能力,提升整体基础研究水平和学术影响力,于2014年而特别筹建的“学术特区”,推动材料、化学、物理、数学、信息等基础学科发展,现有高层次杰出人才50余人。
学院主页:
一、团队简介
材料表面科学研究中心(CMSS)于2015年9月成立,已形成了一支由邓旭教授领衔海外在职学位总裁班,研究员、研究助理、博士后以及硕博研究生等近30人组成的研究团队。主要专注于材料表面科学研究,探究表界面相关的物理及化学基础原理,如表面电荷富集、界面化学反应、表面污染以及界面传热传质(结冰、凝结、沸腾)等表界面科学问题。开发新型仿生功能界面材料,应用于强化传热传质、防结冰以及生物医用材料等领域。已承担国际合作专项、国家自然科学基金等多项课题,经费充足加州大学伯克利分校博士后,电子科技大学邓旭教授课题组聘博士后,已建立起完备的实验平台,可独立开展固-液界面材料领域相关的科学研究。热忱欢迎对胶体与界面化学、电催化/表界面化学反应、功能界面与传热传质、仿生超浸润材料的设计与应用、生物医用材料等相关领域感兴趣的有志青年加入本团队。
团队主页:
邓旭教授简介:
电子科大基础院教授,博导,材料表面科学研究中心/中德马普界面材料联合实验室负责人。德国马普高分子研究所博士毕业,美国加州大学伯克利分校/美国劳伦斯伯克利国家实验室博士后研究员,2015年获得国家人才计划支持。四川省学术与技术带头人、四川省杰出青年、国际仿生学会青年委员、中国化学会仿生材料化学委员会委员。研究成果以第一作者或通信作者在, , , , , 、 等国际著名杂志发表文章40余篇。成果被, , ,MIT 等国际著名杂志多次作为专题报道。申请欧洲国家发明专利3项,美国发明专利2项。获中国十大科技新锐人物(2019),中国化学会首届菁青化学新锐奖(2019),四川省青年科技奖(2020)。
团队代表性成果:
1. of . , (2020) 582, 55–59 封面文章
2. for . , (2019) 18, 236, by .
3. using – metal- . , (2018) 9:3842.
4. -like with and water/air line. , (2020) 0: 1–11.
5. Soot as a for a . , (2012), 335, 67 封面文章
二、博士后岗位方向
1. 物理化学(胶体与界面化学)
2. 机械工程,工程热物理(传热传质、多相流热物理、流体力学)
3. 微/纳米结构制造加州大学伯克利分校博士后,仿生超浸润材料的设计与应用
4. 生物医用材料
三、应聘条件
1. 在国内外获得博士学位,品学兼优、身体健康;年龄一般在35周岁及以下,特别优秀者可适当放宽;
2. 具有较强科研能力和良好的团队协作精神,对岗位研究方向感兴趣。
四、待遇
1. 基础薪酬:由学校和团队共同提供,资助标准一般为25-35万元/年;
注:若入选“博新计划或国际交流计划引进项目(年薪不低于40万)
2. 学校提供博士后公寓(免租金);
3. 享受学校教职工子女入园入学政策,享受四川省博士后子女择校政策;
4. 在站期间可以申请职称评审;
5. 鼓励和支持博士后在站期间到国外开展合作研究;
6. 优秀者可聘任为学校教师(如申请电子科大“百人计划”特聘研究员)