近日，北京農(nóng)學(xué)院動物科學(xué)技術(shù)學(xué)院青年教師劉曉曄副教授作為共同第一作者在Cell發(fā)表題為《Tissue geometry spatiotemporally drives bacterial infections》的研究論文。該論文通過多學(xué)科交叉的創(chuàng)新設(shè)計揭示了“組織細(xì)胞單層幾何結(jié)構(gòu)特性-力信號轉(zhuǎn)導(dǎo)-感染識別”主導(dǎo)的病原菌-宿主互作新模式，提出了以Piezo1介導(dǎo)的力信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路為潛在靶點的抗菌思路和策略，為開發(fā)針對多重耐藥菌的宿主導(dǎo)向抗菌療法奠定了基礎(chǔ)，具有重要的臨床應(yīng)用前景。劉曉曄參與此項研究近7年時間，談及此次取得的突破性的科研成果，她表示：“在科研的迷宮中，跨學(xué)科合作就像擁有了一盞明燈——它不能直接給出答案，但總能照亮意想不到的路徑。”

“當(dāng)力學(xué)遇上微生物學(xué)，一場關(guān)于‘邊界’的奇妙探索”

作為一名青年教師，劉曉曄常常在課堂上告訴學(xué)生：“科學(xué)最迷人的地方，往往存在于那些被忽視的細(xì)節(jié)中。”而這次與其博士導(dǎo)師中農(nóng)大朱奎教授、博后導(dǎo)師北大黃建永研究員、深圳先進(jìn)研究院黃術(shù)強(qiáng)研究員的跨界合作，正是從這樣一個“被忽視的細(xì)節(jié)”——組織細(xì)胞邊緣的力學(xué)微環(huán)境出發(fā)，意外打開了理解細(xì)菌感染的全新視角。

跨學(xué)科合作起初充滿挑戰(zhàn)。在劉曉曄攻讀博士階段時，她在Advanced science期刊上發(fā)表了一篇封面文章，初步奠定了細(xì)菌細(xì)胞感染互作的模式。此后，她來到北京大學(xué)工學(xué)院繼續(xù)攻讀博士后，基于此前細(xì)菌細(xì)胞感染互作機(jī)制的研究，他們開始猜想是否生物力學(xué)因素會影響細(xì)菌侵染細(xì)胞，而這也成為這場交叉學(xué)科碰撞出的第一簇小火苗。

劉曉曄與團(tuán)隊通過研究發(fā)現(xiàn)細(xì)胞力學(xué)微環(huán)境中的細(xì)胞外基質(zhì)剛度會調(diào)控細(xì)菌感染，并且這個感染就在力最大的區(qū)域，而無論單細(xì)胞還是細(xì)胞單層，力最大的區(qū)域就是在邊界，這是Cell這篇文章形成前的一個現(xiàn)象創(chuàng)新。

團(tuán)隊將該部分研究發(fā)現(xiàn)發(fā)表在了biomaterials雜志上，但劉曉曄坦言，由于在論文形成上面沒有經(jīng)驗，他們在論文中將力學(xué)和生物學(xué)的兩部分研究內(nèi)容以“五五開”的形式來撰寫，導(dǎo)致在審稿的過程中很多專家看不懂，“微生物學(xué)家關(guān)注病原機(jī)制，力學(xué)家聚焦力學(xué)模型，我們需要不斷‘翻譯’彼此的語言。”

吸取了經(jīng)驗教訓(xùn)后，他們改變了工作模式，開啟了“宿主細(xì)胞幾何特性驅(qū)動細(xì)菌時空感染”這個全新的顛覆性的研究。以生物學(xué)感染中的“同一個世界，同一個健康”為大背景，以抗感染為主要枝干來開展內(nèi)容，用力學(xué)因素作為枝葉，一點點填充滲透到論文里面來，形成“主干配枝葉”的闡述形式，最終呈現(xiàn)出通俗易懂的論文。

“堅持是科研路上最好的通行證”

“這項成果是所有合作者的集體智慧，特別感謝三位通訊作者的悉心指導(dǎo)。他們讓我認(rèn)識到，永遠(yuǎn)秉持對科研的熱愛與激情，永遠(yuǎn)胸懷守正創(chuàng)新的理念，才是科研道路上最好的‘通行證’。”劉曉曄始終強(qiáng)調(diào)著。

最初在討論課題的時候，這個“跨界”團(tuán)隊每個月至少開一次討論會，持續(xù)了大概一年的時間，一點點找尋交叉學(xué)科研究的結(jié)合點。2018-2025年，這項課題研究整整持續(xù)了7年，在這期間更有許多的酸甜苦辣。

文章在2023年第一次投稿送審后被拒稿了，三位審稿人中的一位從多方面提出了質(zhì)疑，但是團(tuán)隊一起開會商討后決定申訴，在之后便開啟了漫長的回復(fù)時間，一直到2024年4月，團(tuán)隊在北大集合開展論文回復(fù)的文字撰寫，裝訂成冊的回復(fù)信厚度相當(dāng)于劉曉曄兩篇博士論文的厚度。再次送審后，返回來的時候狀態(tài)顯示的是mini revision，團(tuán)隊放下的心又再次懸了起來。

“在今年2月28日文章返回去的那天，我家二寶突然降生了，一周后我們就得到了這篇文章被接收的答復(fù)，大家都調(diào)侃我這個娃是福娃。”劉曉曄表示，這項研究的時間雖然漫長，但是這一路走來所學(xué)到的知識是終身受益的。

“科研攻關(guān)過程教會我的，我傳授給學(xué)生”

“交叉學(xué)科的魅力在于，它讓你跳出固有框架，發(fā)現(xiàn)全新的邏輯。”劉曉曄積極地將科研成果融入課堂，她提出了“1+1+N”新農(nóng)科獸醫(yī)藥理學(xué)系列課程建設(shè)的教學(xué)理念，基于產(chǎn)學(xué)研一體化獸藥課程建設(shè)，在原本四門課程基礎(chǔ)上，增加了交叉學(xué)科課程內(nèi)容的建設(shè)，加強(qiáng)興農(nóng)獸醫(yī)藥理學(xué)交叉能力，近年來3項教改項目獲得了學(xué)校支持，并連續(xù)兩年被學(xué)校評為優(yōu)秀本科教案。

劉曉曄講授的課程中有一門選修課——“動物臨床藥理學(xué)”十分受歡迎，在課上她會向?qū)W生們普及最新的獸藥知識，用真實的科研案例開拓學(xué)生的眼界。每學(xué)期她還會安排學(xué)生進(jìn)行實踐分享，為生病的小動物開藥方。

“班上70%左右的同學(xué)自己家中都在養(yǎng)寵物。”劉曉曄講到，“我印象最為深刻的分享是有一個同學(xué)家里的貓咪生病去寵物醫(yī)院沒有看好，他自己運用課上學(xué)到的藥理知識治好了，我非常感動。”

在劉曉曄指導(dǎo)的研究生中，有人投身高校教育，有人繼續(xù)攻讀博士。2023年，她帶領(lǐng)本科生獲得第九屆中國國際“互聯(lián)網(wǎng)+”大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽三等獎3項，青創(chuàng)北京2023年挑戰(zhàn)杯首都大學(xué)生課外科技作品競賽二等獎1項、三等獎1項等……“我很感激在求學(xué)的路上一直都有明燈指引我前進(jìn)，我也想成為別人成長成才道路上的那盞明燈，看到學(xué)生的成長，比發(fā)論文更有成就感。”

談及未來科研規(guī)劃，劉曉曄表示雖然研究的是“邊界效應(yīng)”但科研無邊界。她將圍繞“落實教育強(qiáng)國建設(shè)綱要，推動學(xué)校事業(yè)高質(zhì)量發(fā)展”主題主線，以“實干創(chuàng)先年”為抓手，大力弘揚科學(xué)家精神，不斷提升科技創(chuàng)新能力，加強(qiáng)與其他優(yōu)秀教師、科研平臺的合作交流，產(chǎn)出高水平科研成果，潛心研究、實干創(chuàng)先，為加快實現(xiàn)高水平農(nóng)業(yè)科技自立自強(qiáng)貢獻(xiàn)智慧和力量。