程亦凡，在武汉大学1978级物理系本科毕业之后，分别师从武汉大学王仁卉教授、中国科学院物理所的武汉大学杰出校友李方华院士，获得硕士和博士学位，现任美国加州大学旧金山分校（UCSF）教授。2019年4月入选美国艺术与科学学院院士（American Academy of Arts and Sciences，AAAS）；2020年4月27日，入选美国国家科学院院士（National Academy of Sciences，NAS）。

世界冷冻电镜领域的拓新者

2017年10月，诺贝尔化学奖颁给发明冷冻电镜的三位学者，以表彰他们在冷冻显微技术领域的贡献。这是属于冷冻电镜领域的“高光时刻”，但是冷冻电镜技术也有过一段坐“冷板凳”的经历。从20年前的鲜为人知，到10年前被嘲笑为“Blobology”雪人模型 ，直到攀上诺奖的顶峰，冷冻电镜技术经历了很多转变，其中一个重要的转变就是在程亦凡校友所从事的开拓性科研工作推动下实现的。

2013年年底，美国加州大学旧金山分校的程亦凡与 David Julies 组在Nature上合作发表论文，报道了 TRPV1 膜蛋白（一种在疼痛和热知觉中起中心作用的蛋白质）的原子分辨率级冷冻电镜结构，在整个结构生物学领域一石激起千层浪，几乎一夜之间，X射线晶体学界的著名科学家都将他们的目光投向了冷冻电镜技术。程亦凡的研究直接引领了冷冻电子显微学这一领域的发展，开创了结构生物学的新篇章。“生物通”网站以《程亦凡博士连发两篇Cell介绍突破性技术》《程亦凡博士Nature发布突破性壮举》为题做了显著报道。

从物理到生物专业的跨界者

程亦凡为武汉大学1978级物理系本科生，1982年获物理本科学位。1987年开始在武汉大学物理系读硕士研究生时，看到当时第一篇关于准晶体发现的文章非常激动。因为当时电镜是研究准晶体结构最有效的手段，于是决定加入武汉大学物理系王仁卉老师课题组，学习电子光学理论和电镜实验技术。博士研究生的研究工作是在中科院物理所李方华老师的指导下进行的，也是进行电子光学、成像理论和高分辨电镜的理论和实验技术的学习、研究和应用。博士毕业之后，他先后在挪威和德国做博士后，继续从事材料科学方面的电镜研究。

1996年，在获得物理学博士学位5年后，程亦凡转行进入结构生物学领域。之后分别在美国和日本继续做博士后，分别在Ken Taylor和藤吉好则实验室学习冷冻电镜，研究二维晶体和膜蛋白结构。1999年年底到哈佛医学院，加入Thomas Walz实验室。2003年参与解一个水通道的膜蛋白（AQP0）的结构时，获得了19埃的分辨率。直到2015年为止，这也还是冷冻电镜解的分辨率最高的一个结构。2006年，程亦凡到加州大学旧金山分校（UCSF） 做助理教授，开始了自己独立的实验室工作。2010年前后，开始和David Julius 实验室合作研究TrpV1（一种在疼痛和热知觉中起中心作用的蛋白质）的膜蛋白结构。

自1996年进入冷冻电镜和结构生物学领域以来，程亦凡就一直对冷冻电镜技术非常感兴趣。UCSF其他几位教授，包括John Sedat和David Agard，也都是这个领域的先驱者。David Agard教授在20世纪90年代初期就参与了第一代CCD相机的研制，他在很多年前就预见到相机开发对电镜技术的重要性，也一直从事这方面的研究。在直接电子探测器（direct electron detector，一种直接电子探测器件，能够直接检测电子，而不需要像传统CCD相机那样先将电子转换成光子，然后再由CCD记录光子信号）研发的早期，就预见到了单电子计数的重要性。2009年，得到美国国家自然科学基金（NSF）的资助，跟Lawrence Berkeley国家实验室和 Gatan公司一起合作开发单电子计数相机。David Agard是PI，程亦凡是CoPI，主要负责相机的后期检测和应用开发。

经过几年努力，在2013年年初，程亦凡博士将TrpV1通道的结构解析到8埃的分辨率。随着在电镜技术上的突破，特别是单电子计数相机和他们自己开发的图像飘移校正技术的应用，很快将它的分辨率提高到了33~34埃。获得Trp通道的高分辨率结构（Nature 504: 107-112 & 113-118，2013）。

Trp通道功能的确定，一方面解决了其他常见感觉（温、压、部分的痛）第一级的分子机理，意义重大，让饶毅教授直指“Julius与程亦凡获诺贝尔化学奖的可能很大”（http://blog.sciencenet.cn/blog2237749393.html）；另一方面，它也让研究人员开始重新审视冷冻电镜在结构生物学研究中所能发挥的作用。其合作者Julius说，由于程亦凡实验室取得的巨大进展，能够精确地捕获蛋白质的形状改变现成为了低温电子显微镜的一个巨大优势，他预计许多结构生物学家，甚至是那些支持X射线晶体学的人，也将会把低温电子显微镜添加到他们的工具盒中（“生物通”网站）。

关于跨界，程亦凡博士说UCSF给了他非常好的环境，在他自述当初寻找教职的过程时，他介绍自己是一位物理学家，面试他的系主任的第一句话是：Thats great, you know things we dont know（这很好，你知道我们不知道的东西）。尽管他现在从事结构生物学领域的相关研究，但依旧与当初学习物理的过程对他的训练相互呼应，他也勉励学生：“You can learn anything you want, the only question is how much you want to learn it”。

潜心科研的探索者

相比绝大多数较早成功的科学家，程亦凡是人到中年才获得普遍认可。2006年，已40多岁的程亦凡才刚刚做到助理教授，很可能是加州大学旧金山分校年纪最长的助理教授。2012年拿到终身教职，2015年当上霍华德·休斯医学研究所研究员。

程亦凡对于研究的执着和坚持，对于科研领域转换以后始终如一的坚持，对于解析蛋白质结构新方法的不断追求和探索，正如习近平总书记说过的，是一个渐进、渐悟、渐成的过程；他有着“望尽天涯路”的追求，耐得住“昨夜西风凋碧树”的清冷和“独上高楼”的寂寞，即便是“衣带渐宽”也“终不悔”，即便是“人憔悴”也心甘情愿。对于科学研究，他说过：“我们不应该单单追求文章数量，今天解析一个蛋白质结构，明天又换一个，这样没有意义。我们要不断开创新方法去解决以前不能解决或者难以解决的问题。”在获得成就之后，他想的是：“尽管现在冷冻电镜方法已经很普及了，但我总是想要比别人做得更好，做出更多创新，推进整个领域。”迄今为止，程亦凡已在生命医学顶尖期刊上发表论文及综述文章100多篇，近20篇在Nature、Cell、Science上发表。仅2015年，程亦凡就发表了Nature 3篇、Science 1篇、Cell 2篇、Nature Methods 3篇，直接引领了冷冻电子显微学这一领域的发展，开创了结构生物学的新篇章。

程亦凡不仅为冷冻电镜领域培养了很多优秀人才，如廖茂富（现为哈佛医学院助理教授）、曹二虎（现为犹他大学助理教授）、李雪明（现为清华大学教授）等，他还广泛参与世界各国包括国内的各种讲习研讨，不断推广冷冻电镜技术在结构生物学研究领域的应用，并积极协助国内上海蛋白质中心的建设。

程亦凡身体力行地践行着他的执着追求。正是这种对人生、对事业、对学问追求的不悔，才使他在科研的道路上最后达到了“众里寻他千百度”“蓦然回首，那人却在，灯火阑珊处”的领悟和境界。

路漫漫其修远兮，吾将上下而求索！程亦凡博士也是马拉松爱好者，多次参加旧金山湾区马拉松赛。在科研的长跑道路上，他“从来没有觉得自己比别人晚了很多，一直觉得自己很幸运”。幸运之神只会光顾执着的追求者，2019年4月，程亦凡入选美国艺术与科学学院院士；2020年4月27日，入选美国国家科学院院士。程亦凡博士笑称：“希望把冷冻电子显微学自动化到自己结束生命时低头碰上按钮拍下人生最后一张电镜照片。”

衷心祝愿程亦凡博士、我们的杰出校友（武汉大学第九届杰出校友），在科学的道路上继续引领前行！

原载2020年《武大校友通讯》，武汉大学出版社2021年版P46