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回顧海歸科學家吳丹:拒絕美國高薪毅然回國,填補中國科學界空白

2024-03-28科學

2018年,浙江大學生物醫學工程及儀器科學學院迎來了一位海歸女科學家。

她在美國待了九年,輾轉各大實驗室,擁有豐富的科研經驗,曾連續三次以首席科學家的身份主持美國國立衛生研究院R01,R21,R02基金專案。

同樣的,她創下了約翰霍普金斯大學三年半博士畢業的傳奇,且博士畢業一年後就獲得該大學助理教授的教職,前途一片光明。

就在她即將升任美國約翰霍普金斯大學副教授時,她卻決心放棄美國的百萬年薪,帶著一身本領和尖端科研成果回國發展。

這個人就是年輕的女科學家吳丹,面對記者采訪,她回答說:「我的初衷就是在美國學到一些知識技術後回國發展,只不過是選擇在怎樣的時間點回國而已。」

科研路漫漫

吳丹用「兩點一線」來概括自己的求學經歷,「兩點」即為浙江大學和約翰霍普金斯大學,「一線」則指她的研究方向一直在生物醫學工程這個領域,兜兜轉轉,從未離開。

2004年,吳丹考入浙江大學生物工程醫學系 ,這在當時還是個冷門專業,入學之初,她還考慮過轉專業的問題,對未來要不要從事這個行業感到仿徨。

不過很快她就不再猶豫,隨著對生物醫學領域知識的深入,吳丹愈發能感受到它的魅力,往下探索求知的興趣愈加濃厚。

羅衛東校長曾在貼文上問過學生們一個問題,「當你拋開所有知識點,將所學內容忘光之後,整個大學教育還剩什麽?」

對此,吳丹回答說,盡管很多細節的東西都記不清了,但生物醫學這個專業留給她的東西卻很清晰,她最大的收獲就是對這領域的內在直覺,還有為之奮鬥一生的興趣和能力。

本科五年,吳丹在第三年就進實驗室跟著導師做相關課題, 2009年,吳丹以全專業第一的成績拿到浙江大學的畢業證書。

兩年的實驗室經歷讓她對科研領域已有了自己的認識,在核心期刊獨立發表了許多論文,其本科畢業的水平之高堪比研究生畢業。

出國是吳丹一直以來都很明確的人生規劃,對於生物醫學這個專業來說,國外研究前景更好,出國是最優的深造方式,約翰霍普金斯大學就是她一直憧憬的頂級學府。

作為老牌名校,這所大學的生物學工程專業在全美排名第一。與這所大學名氣相應的,是它招生要求的嚴格。

在與一眾清北名生的競爭角逐下, 吳丹憑著過硬的專業能力和優秀的本科履歷脫穎而出,成功拿到美國約翰霍普金斯大學的錄取通知書

除了正常修讀生物醫學專業的課程,吳丹還憑著興趣修了電氣與電腦專業的碩士學位,同時把神經科學專業的主課程也修滿了。

各個學科的交叉知識讓吳丹對本專業的理解更深,涉獵廣泛的她各方面都遊刃有余、信手拈來,在合作和溝通中往往能用自己的知識體系去解決問題。

可以說,吳丹在海外的求學經歷碩果滿滿,但 這些光鮮的成就背後是不為人知的艱辛和努力 。據她自己所述,在約翰霍普金斯大學讀碩士那兩年,是她學術之路上最痛苦的時光。

留學最大的障礙無非是要面對一個完全陌生的語言環境和學術環境。基本的口語能力完全不夠適應國外的生活和學習。

他們的課程體系很優秀,相應的,課程難度也很大。剛入學就讀時,吳丹一節課聽下來只覺稀裏糊塗,「一些專有名詞我只知道在課本上反復出現了很多次,根本不理解是什麽意思。」

為了弄明白老師課上講授的知識,吳丹在課後要花費大量時間,一節課只有兩個小時,這背後可能就是整整一天。

除了上課,她其余時間都泡在圖書館,透過看額外的參考書把知識一點點串聯起來,有時候包裏帶些三明治和水,一天的生活就在圖書館解決了。

過了一個學期,吳丹就完全跨過了這道坎,日常的聽課,以及與外國同學的探討基本都沒有問題,她甚至還能給學校的本科生做助教。

科研方面也是她碩士期間最艱難的任務,吳丹所研的碩士學制是兩年,走的是實驗室科研方向,這就意味著她要在前面一年半的時間裏有所科研成果,不然就會影響到後面的就業和深造。

吳丹的第一個實驗室導師是個印度人,說話語速極快,「若是跟他搭話時語速稍慢,表意不明,他直接扭頭就走,都不搭理你。」她因此被迫鍛煉出邏輯清晰、語速又快的口語能力。

這一年半時間,吳丹的生活仿佛開了倍速,通宵做實驗是常有的事,基於這樣的魔鬼式訓練,雖然過程艱辛,卻也取得不少成果,期間她發表了兩篇SCI論文,在這一領域作出了幾項開拓性的成就。

我付出了十倍的努力,就為了證明自己可以克服這些困難 。跨過這段痛苦,往後什麽困難都不怕了。」再談自己的讀碩時光,她感慨道。

碩士畢業,吳丹開始考慮讀博還是工作的問題,她的導師認為她有一定的學術潛力,建議繼續深造,希望她能在這一領域取得更大的成果。

留在約翰霍普金斯大學讀博不是一件容易的事,需要重新申請,學校不僅招收名額很少,每年大概只從國內招收一個,而且對博士的培養相當嚴苛,平均畢業時間長達七年。

吳丹不但成功申請留校深造,博士畢業也僅用了三年半的時間,這在約翰霍普金斯大學的校史上還是第一次。 隨後吳丹在導師的支持下申請到了研究員的身份,這樣她就能獨立申請一些研究基金。

有了研究經費,吳丹便義無反顧地投入到自己感興趣的研究領域。

她曾三次以首席科學家的身份獲得美國國立衛生研究所的資助,帶領小組在胎兒大腦成像方法、新生兒缺氧缺血腦病、透過基於腦圖譜的神經影像分析方法研究阿爾茨海默癥等課題上取得了眾多開創性進展。

而美國每年贊助她的研究經費就高達240萬美元。

博士畢業一年,吳丹就被授予了約翰霍普金斯大學助理教授,如此短的時間內獲得終身系教職,這是該校近十年都沒發生過的事。

教職的評選一向是從實驗基金、論文、學術成果、科研潛力等方面綜合考慮,吳丹的實力早已被國外權威大學認可。

因為熱愛,所以堅持

當學生問及吳丹為何一直堅持生物工程這一領域的研究,她只回答了三個點: 興趣驅動,一定的科研直覺,強大的恒心和毅力

吳丹是隨著知識的深入愈發被這一領域吸引,本科期間她早早就進了老師的課題小組,這是決定她科研方向的第一步。當時她做的是神經電生理方面的研究,讀碩士時順其自然的延續了這一方向的深造。

至於博士期間轉攻核磁共振成像,吳丹的選擇並非一時興起。她當時的導師學術重心並不在約翰霍普金斯大學,而是與其他高校接洽了眾多合作,吳丹這時候便萌生了轉實驗室的想法。

博士第一年,學校的輪轉制讓吳丹有機會前往各個實驗室短暫地待一陣,以選擇最終的研究方向。她之前就聽同學提起磁共振實驗室很有意思,於是吳丹第一站就選擇了核磁共振。

這一進她立刻就下定決心留在這裏,這些儀器精妙的執行原理讓她深深著迷,人躺在磁共振的機器裏,就能得到大腦清晰的影像,不僅是大腦的結構,還能夠看到它的功能、神經網絡的連線、分子代謝等。

磁共振成像涉及許多物理原理,同時也涉及編程、測試,吳丹一直都很喜歡物理,碩士期間因興趣攻讀的電子與電腦專業讓她對編程演算法也頗有了解,她所學的一切知識都能運用到這一領域的研究。

「我做這個,能用上我所學的所有知識,能看到自己做的東西是否有用,而且它轉化能力強,有生之年就能看到自己做的成果被用於臨床實驗,這種感覺非常好,這項工作也非常適合我。」

正是因為這份「適合」,枯燥繁重的科研工作對吳丹來說樂在其中,她喜歡在機器的反復測驗中找出問題,每解決一個難題就能讓她的研究有新一步進展,不斷挑戰新極限成了她的研究習慣。

回國前,吳丹已經在磁共振成像領域和醫學影像處理領域取得了很多成果,所獲榮譽不計其數。

她在影像領域頂級期刊發表了SCI論文30余篇,國際會議論文37篇,國際大會報告十余次,還榮獲國際磁共振學會青年會士的稱號。

一片「丹」心歸祖國

磁共振技術是當今醫學上最重要的診斷手段之一,作為一種無創無害無輻射的醫療影像技術,被廣泛套用於腦部疾病的檢測。

一直以來,這方面研究都被國外壟斷,作為高端醫療器械,磁共振以及醫學影像的科研門檻很高 ,它對工藝、技術的要求特別嚴格,沒有數十年如一日的打磨,是不可能做到它所要求的精細程度。

國外的相關領域尚在發展階段,國內在這方面更是欠缺,吳丹說自己上大學那會兒,國內甚至根本沒有磁共振成像方面的課程,也沒有老師能夠授課,更沒有相關實驗器材。

這樣的大環境讓相關人才的培養變得相當艱難,不是所有高校都具備完善的培養條件,用以實踐訓練的基地少之又少,時間和資金同樣是阻礙發展的重要原因。

國家近年來已意識到醫療影像科學是需要我們自主研發的重要領域,若有一日國外不再給我們提供這方面的技術支持,引進的機器不能自己維保,那中國整個醫療體系將遭受重大打擊。

為表重視,國家將其列入【中國制造2025】重點發展領網域名稱單,選入國家自然科學基金「十三五」發展規劃的跨科學優先發展領域之一。當下,中國迫切需要這方面的人才來填補這一領域的空白。

吳丹便是在祖國最需要的時候毅然回國,她透過「青年千人」計劃回到了浙江大學,擔任生物醫學工程以及儀器科學學院的博士生導師。

「目前,國內磁共振領域處於快速上升的發展期, 我認為自己應該順應國家發展潮流,在國內做出一些成果,為中國的磁共振領域貢獻一份力量 ,這對我自己也是一個很好的機會,這沒什麽好猶豫的。」

回國後,吳丹調整了自己的科研方向。更註重與臨床醫學的結合,她帶著自身在磁共振影像方面的學術專長,利用學校的腦科學影像平台,在磁共振成像技術及影像處理技術兩大方面展開研究工作。

其中,吳丹對胎兒和嬰幼兒腦疾病和腦發育的研究情有獨鐘,這方面的研究挑戰極大,激起了她想要攻克的決心,由於其在做磁共振成像時不易控制,且技術掃描時間長、運動偽影大,這就需要不斷重新整理醫學影像分辨率和成像速度的極限。

課題攻克過程中,吳丹憑借這方面的傑出成就, 榮膺【麻省理工科技評論】「35歲以下科技創新35人」中國區得主。

她帶領科研小組從前端的成像技術和後端的影像處理技術兩方面出發,開發出胎兒和嬰幼兒的成像和後處理技術,拓展了胎兒大腦成像的新領域,成功克服胎兒運動偽影強的難題,實作了胎兒大腦的彌散成像和早期發育研究。

目前這些成像序列被全球多個實驗室采用推廣,吳丹也將這些關鍵技術轉化到了適用於臨床的3T成像系統,並把這些技術推向臨床。

她還 成功建立起中國第一張嬰兒腦圖譜庫 ,實作了對嬰兒大腦的準確分割以及在此基礎上預測患兒神經系統功能的發展,輔助出生缺陷的精確診斷、早期治療。

吳丹除了在科研方面作出了許多首創性成果,讓中國的磁共振影像領域逐漸與國際水平縮小差距,她還非常註重這方面人才的培養。

作為這領域前幾批回國建設者之一,吳丹在學術指導上總是親力親為,手把手教導學生,任何學術困難都同學生一起面對。

她非常看重實驗室經歷,鼓勵學生獨立做些工作,為他們尋找嶄露頭角的機會。利用自己豐富的科研經驗,在學生的發展之路上盡可能多地給予幫助。

「現在我們有了優秀的老師、申請到了充足的實驗基金,也有了長期合作的醫療基地, 我希望能盡自己一份力,多培養出一些這方面人才,為中國的磁共振產業開發註入新生力量。

正是有了吳丹這樣的愛國科學家,他們不但為眾多海外學子作了一個極好的榜樣,吸引了更多優秀學者回國建設,同時還為科技強國戰略的實施增添了有生力量,為提高國內高端技術水平做出積極貢獻。

作為科學家,吳丹一直都有為科研獻身的覺悟,是受國際同行認可的界內大牛;作為導師,她傾盡自己所學為祖國培育下一代人才,盡自己所能為學生爭取最好的平台與條件;最重要的,作為中國人,她能始終堅持初心,不受名利所累,為國家發展默默奉獻,可敬!