人體內存在此前未知的抗菌“武器庫”？獨家專訪《自然》年度人物伊法特·梅爾布爾

封面新聞記者 張馨心

近日，全球知名科學期刊《自然》雜志公布2025年度十大科學人物榜單。其中，以色列魏茨曼科學研究所系統生物學家伊法特·梅爾布爾（Yifat Merbl）因在細胞垃圾中發現了免疫系統的新機制而入選，并被《自然》雜志稱為“發現抗菌肽的偵探”。

以色列魏茨曼科學研究所系統生物學家伊法特·梅爾布爾。受訪者供圖

偵探總是能從垃圾堆中找到重要線索，梅爾布爾也從這種方法中受益匪淺。她和團隊在研究細胞“垃圾處理系統”時，發現了免疫系統的新機制。細胞在通過蛋白酶體降解自身蛋白質的過程中，會持續產生大量短小的肽片段，其中一部分肽有抗菌功能。這意味著，人體內存在一個此前完全未被認識的天然抗菌“武器庫”。

這項新機制是如何被發現的？該發現有何意義？距離應用于診療還有多遠？封面新聞記者獨家專訪伊法特·梅爾布爾。

細胞“垃圾”中有何奧秘？

封面新聞：您的研究涉及細胞的“垃圾處理系統”。能否詳細介紹一下您的發現？

梅爾布爾：我們的發現揭示了一種此前未知的免疫機制，它存在于細胞的“垃圾處理系統”中。這個系統的核心是蛋白酶體（proteasome），幾乎存在于人體每一個細胞中，而且每個細胞內往往有成千上萬個這樣的結構。

細胞中的蛋白質在完成其功能、發生損傷或不再需要時，會被送入蛋白酶體中降解，轉化為基本的構件，用于合成新的蛋白質。我們發現，在這一降解過程中，存在一個中間步驟，會產生一些較小的肽片段。令人驚訝的是，其中一些肽片段可以直接攻擊細菌：它們能夠結合細菌的外膜，在膜上形成孔洞，從而殺死細菌。

這一過程在人體內持續不斷地發生，是一種始終處于工作狀態的防御機制，可以被視為免疫系統的第一道防線。隨著蛋白質的不斷降解，細胞會持續產生多種具有抗菌功能的肽，從而提供廣泛的保護。

我們還發現，這一機制在正常情況下始終存在。但當細胞遭遇細菌感染時，這一系統可以進入類似“加速模式”的狀態，產生更多的抗菌肽。這一現象在我們的研究之前從未被認識到。

隨后，我們對數據進行了系統分析和預測。結果顯示，人體內約92%的蛋白質至少包含一個具有抗菌活性的肽片段，能夠直接結合并殺死細菌。這意味著，我們體內存在一個規模巨大、此前完全未被認識的天然抗菌“武器庫”。

該免疫機制為何此前未被發現？

封面新聞：作為首位揭示免疫系統這一機制的研究者，您認為該機制為什么此前未被發現？

梅爾布爾：我認為最主要的原因在于我們近年來開發的新技術，這項技術使我們能夠直接從細胞和組織中分離蛋白酶體，并且在不進一步破壞的情況下，完整保留其中的肽片段。

正因為我們保留了這些肽的原始狀態，才能分析它們所攜帶的天然信息，并將其與不同生物中已知的肽進行比較，判斷它們是否與生物學功能相關。正是通過這種方式，我們才發現了它們廣泛存在的抗菌活性。

如果無法在蛋白酶體中保留這些天然肽片段，這一免疫功能將始終處于“隱形”狀態。這是一個典型的例子，說明新技術如何幫助我們以全新的視角理解生命過程，并揭示此前無法預見的生物學規律。

經歷過哪些挑戰？

封面新聞：在取得這一突破的過程中，您和團隊遇到哪些挑戰？

梅爾布爾：我們面臨了兩個主要挑戰。第一個是技術層面的。我們必須開發一種全新的生化體系，能夠在蛋白酶體仍在“工作”、正在降解蛋白質時，將其捕獲并分離出來，同時保留其中正在被處理的肽片段。這種體系此前并不存在，開發過程充滿了失敗與反復嘗試，而且在一開始，我們并不知道它是否真的可行。

第二個挑戰是生物學和概念層面的。一旦我們做出了發現，就必須證明這一機制在真實的生物系統中如何發揮作用。然而，這種免疫防御并非由單一因子驅動，而是來源于可能占人體蛋白質總數92%的大量肽片段。在這種情況下，如何設計實驗來證明：當你對系統進行干預時，它會產生具有生物學意義的變化，這是非常困難的。

盡管如此，我們最終成功克服了這兩方面的挑戰——既解決了技術難題，也建立了能夠揭示這一機制生物學意義的實驗體系。

該成果有何意義？

封面新聞：這一成果意味著什么？它是否也會對其他研究領域產生影響？距離真正應用于診療還有多遠？

梅爾布爾：首先也是最重要的一點是，在抗菌耐藥性日益成為全球性健康危機的背景下，我們的發現揭示了一種此前完全未被開發的資源——人體自身能夠產生的、成千上萬種潛在抗菌分子。這可能會從根本上改變我們對抗感染的方式。

目前，我們正在努力理解這些肽“如何作戰”：哪些肽針對哪些細菌？這種特異性背后的基本規律是什么？是否需要經過改造以提高穩定性、遞送效率或療效？

更重要的是，它的意義并不僅限于傳染病領域。這一機制可能為免疫系統受損的患者提供額外的保護層。例如，接受某些癌癥治療的患者，往往會經歷免疫功能下降的階段；器官移植患者同樣需要人為抑制免疫系統以避免排異反應。如果我們能夠學會如何利用這一機制，它可能會在這些脆弱時期提供額外的防護。

從基礎生物學角度來看，這一發現也為免疫學開啟了全新的篇章。我們希望深入研究這一機制在不同組織中的運作方式，比較免疫細胞與非免疫細胞是否存在差異，并從進化角度理解它如何形成、又如何與適應性免疫系統及其他免疫細胞協同工作，共同抵御各種疾病。

從更廣泛的角度看，它在生物技術領域同樣具有巨大潛力，例如用于抗菌材料、醫療器械涂層等。因此，它的應用前景遠不止于傳統醫學。

當然，目前我們還沒有進入臨床應用階段。我非常希望未來能夠推動這一發現走向實踐。如果成功，那將是非常令人振奮的事情。

研究興趣始于何處？

封面新聞：您最早是在什么時候對生物學，尤其是細胞機制產生興趣的？

梅爾布爾：我對生物的熱愛可以追溯到童年。我對周圍的一切都充滿好奇——無論是一片看似貧瘠卻充滿生命的土地，還是觀察蜜蜂在沙地中活動，我都想弄明白它們在做什么。

對分子機制的深入興趣則是在我接觸生物計算學之后逐漸形成的。本科階段，我非常著迷于用計算方法進行預測，但只有當這些預測能夠在實驗室中被驗證時，我才真正感到滿足。

那是一個重要的轉折點。我意識到，計算不僅是一種工具，更是一種生成全新假設的方式，讓我們能夠提出前所未有的問題，并用分子和生化手段去回答它們。某種意義上，這就像為觀察生命系統戴上了一副全新的“眼鏡”。

患有ADHD對科研是否有影響？

封面新聞：您曾公開談及自己患有注意缺陷與多動障礙（ADHD），在社會的傳統認知中，ADHD往往被視為一種“限制”，而科學家則被想象為高度理性、專注的群體。您如何看待這種刻板印象？

梅爾布爾：我在人生較晚的階段才被確診患有ADHD。回想起來，身邊許多人其實并不覺得意外，但我自己卻一直不愿面對這個問題。直到我在魏茨曼科學研究所成為終身教授之后，才真正覺得自己準備好了去正視它。

我并不害怕嘗試和犯錯。我想看看不同的方法如何影響我的思維方式、創造力以及與他人的交流。在某種意義上，我把ADHD變成了一種“優勢”，而不是缺陷。我學會了與它共處，而不是與之對抗。

年少時期，我甚至沒有拿到高中畢業文憑，因為我根本無法長時間坐在教室里。當時，ADHD還沒有進入公眾討論，周圍并不理解這種情況，也不理解這樣的孩子。

直到今天，我仍然很難對許多事情保持專注。對我而言，ADHD更多是一種“分心”——思緒不斷跳躍，想法層出不窮，甚至在對話中也會不自覺地轉向其他問題。但只要是我真正熱愛的事情，我就能高度集中。

從我個人的經歷來看，ADHD患者也能成為科學家，我們同樣可以成就任何事情。我真心相信，只要找到自己的熱愛，并在人生的不同階段遇到愿意相信你的人，一切皆有可能。

入選“年度十大人物”有何感受？

封面新聞：您入選了《自然》雜志年度人物（Nature‘s 10）。這一認可對您個人意味著什么？

梅爾布爾：《自然》年度人物榜單歷年來匯聚了無數杰出的科學家，比如DeepSeek創始人梁文鋒就在今年的榜單中。我從未預料自己會得到這份認可，因此感到無比榮幸。

雖然這不是一個獎項，但對科學家而言，這種認可意義非凡。它意味著你的工作正在產生影響，意味著人們相信你的研究能夠改變世界。這份榮譽不僅屬于我個人，也屬于實驗室的每一位成員。他們才是真正推動研究前進的核心力量。能夠被列入這個名單，是我們整個團隊共同的榮耀。

對年輕科研人員有哪些建議？

封面新聞：您會給年輕科研人員哪些建議？

梅爾布爾：對我來說，最重要的一點就是做自己真正熱愛的事情。我常對學生說：如果有些事情別人能做得比你更好，那就讓他們去做。你應該專注于自己獨特的價值——你看問題的方式、提問的角度，以及你獨一無二的思考路徑。

我鼓勵年輕科學家不要害怕困難的問題和挑戰。即使他人暫時不理解、不支持，也要堅持自己認為重要的方向。先說服自己它值得去做，然后全力以赴。

我也常說，真正的失敗只有一種——停止嘗試。只要你還在努力，就不是失敗。即使遭遇挫折，你也一定學到了東西。不要被拒絕或錯誤擊倒，只要每天都比昨天的自己進步一點點，你就走在正確的路上。

在我還是本科生的時候，從未想過自己會成為教授，更沒想過會獲得這樣的認可。我只是單純地享受科研的每一步。對我而言，激情、好奇心和對探索的熱愛，始終是最強大的動力。