克里福德・P・布兰威恩：当细胞遇见物理学

细胞不是“汤”，是“丛林”

在布兰威恩的研究问世前，学界普遍认为细胞内部结构依靠生物膜划分边界，如同独立的肥皂泡。2009 年，他与海曼发表于《Science》的论文颠覆了这一认知：细胞内大量功能结构更像悬浮的雨滴，生物分子依靠相分离自发凝聚，形成无膜包裹的液态凝聚体。

相分离是生活中常见现象：油水互不相溶、水蒸气遇冷凝结成水珠，都属于这一物理过程，但从未有人将其与细胞运转机制关联。布兰威恩的突破性贡献，是证实蛋白质、RNA 等生物大分子能在胞内凝聚成独立液滴，和周边水环境自然区隔。

卡内基梅隆大学机械工程教授菲尔·勒杜克打了个比方：普通人可能把细胞想象成一碗汤，里面漂着几根面条，“但它实际上更像是一片丛林”。尽管细胞内部环境极其拥挤，细胞仍能通过相分离等机制高效运转。勒杜克评价，布兰威恩开辟了极具影响力的全新研究方向，以极高的创造力重塑了整个领域的思考框架。

一条“不按常理出牌”的路

布兰威恩的成长之路，本身就是一个关于“跨界的勇气”的故事。

他在波士顿地区一个工人阶层家庭长大，家人中有“水管工、油漆工、电工和护士”，他是家中第一代大学生。进入卡内基梅隆大学后，他最初对心理学、西班牙语和生物学都有些模糊的兴趣，并不知道自己最终会走向工程领域。大一时，他选修“材料导论”仅仅因为高中时与一位麻省理工学院材料专业的研究生有过一次有趣的谈话——结果很快被这个学科吸引。

即便主修材料科学与工程，他仍辅修物理学，并在大二时进入生物学实验室工作，随后又休学一年到哈佛大学实验室继续钻研细胞。起初，材料科学与工程的课程似乎与他所做的生物学研究毫无关联。但从许多方面来看，他的职业生涯始终致力于弥合这两个学科的鸿沟——而“这一切都始于卡内基梅隆大学”。

2007年，布兰威恩从哈佛大学获得应用物理学博士学位，随后进入马克斯·普朗克分子细胞生物学与遗传学研究所海曼的实验室做博士后。正是在那里，他和海曼做出了那个改变细胞生物学的发现。

2011年，他加入普林斯顿大学化学与生物工程系。彼时，那篇2009年的论文被引用次数还不到10次。但他和同事们持续产出研究成果，逐步扩展最初的发现。慢慢地，一个学术共同体开始注意到这个新领域并加入其中。如今学界证实，液 – 液相分离调控蛋白质组装、基因表达、免疫应答、细胞增殖，其异常失衡会诱发癌症等多种疾病。

从基础理论走向临床精准治疗

突破奖公告指出，布兰威恩的发现“未来有望应用于临床，包括治疗渐冻症等神经退行性疾病”。

学界将相分离紊乱与阿尔茨海默病、渐冻症挂钩；

相关机制被证实深度参与基因调控。

在顶科论坛主旨报告中，布兰威恩用生动比喻阐释自己的研究：细胞并非教科书里刻板的机械模型，而是一套持续动态、可自主组装的液态分子系统。蛋白质等大分子能在数秒内聚合成纳米至微米级液滴，完成生理功能后快速消散。

他展示了团队的多项创新工具——在指定基因组位点10秒内生成液滴；通过测量液滴收缩时产生的“毛细力”，首次在活细胞水平量化染色质弹性；利用深度学习分析核仁形态变化，仅用显微图像即可预测药物EC50。更重要的是，他的团队已基于这些平台发现可逆转核仁过度激活的小分子，并在动物模型中显示抑瘤效果，相关药物已进入临床前评价。他强调，未来5到10年，“相分离药物”有望成为精准治疗的新方向。