Bernd Bodenmiller从未对当前技术的状态感到很满意。他读研究生时所在的实验室是创立系统生物学的实验室之一，在那里，新的蛋白质组学工具能够探索一个细胞类型中所有的蛋白质，这让他十分着迷。但是最终，他的受挫感越来越强，因为事实上这些测量方法必须要在数百万细胞的基础上取平均值。
他在博士后期间加入了斯坦福大学Garry Nolan的实验室，在很大程度上是因为这是第一个尝试一种新设备——质谱流式细胞仪（mass cytometer，或CyTOF）的实验室，这种设备将飞行时间质谱和溶解细胞的单细胞分析结合起来。然而，他很快就意识到，为了回答他急需解决的问题——是什么影响一个固定的癌细胞开始行动并入侵身体其他部位，他需要这项技术能够在原组织内对细胞进行分析。
由于Bodenmiller十分渴望找到并提升细胞信号传导分析技术，这让他研发出了一台由激光辅助的质谱流式细胞仪，它可以在一小块组织的单个细胞内分析多达50种不同的蛋白质信号。这也让他成功地成为苏黎世大学定量生物学专业的助理教授，帮他获得了相当有竞争力的经费。
如今，在苏黎世大学分子生命科学研究所工作的Bodenmiller鼓励他团队中的年轻科学家跟随他自己的脚步，在细胞生物学前沿开创自己的事业：在生物学和新方法研发的交汇点确立自己的地位。
“研发一种新的方法，并利用这种前端技术解决生物学问题，这将会产生生物学的新观点和重大发现，而且没有什么竞争。”他指出。单纯关注技术或只关注生物学并不能产生同样的突破动力或潜力，去推动这两个领域的前进，他解释道。
工作于细胞生物学和人类健康的交汇点的著名科学家，依靠的也是这种成功的秘诀，只不过形式稍有变化。他们中很多人正在研发新的工具，并用这种工具来建立对细胞及其在疾病期间信号网络的越来越复杂的理解。想在转化细胞生物学领域工作的年轻科研人员，无论是在学术研究领域还是产业界，都必须要能够掌握数据分析、编程和计算生物学的技能。他们同时也必须要有合作精神，而且能够与包括物理学家、生物信息学家和软件工程师等在内的其他团队一同协作。
拥有问题解决能力的PI
有的细胞生物学的课题组长（PIs）也像Bodenmiller一样做出了自己的成绩，他们通过推动技术的发展，来回答自己的研究问题。Anne Carpenter在怀特黑德研究所做博士后期间，发现她实验室的成像软件并不足以完成她需要解决的任务——识别出细胞尺寸下的表型转变以及成千上万的细胞增长，响应全基因组的RNA干扰测试。因此，她卷起了袖子，教自己学习程序，然后在隔壁麻省理工学院找到了一位愿意帮忙的计算机学研究生。
这项合作最终产生了名为CellProfiler的应用软件，它可以用于进行高通量成像测试，并可以量化在显微镜中通过肉眼观测到的现象。该软件能够让研究人员测试数十万个药物化合物或遗传干扰，让研究人员找到他们想要看到的复杂的细胞读取——例如细胞形状、细胞器数量或细胞骨架结构的改变。
“我们很多的合作者正在尝试让体外系统能更好地反映出真正的生物学”，这通常要求使用更加复杂的细胞培养系统，Carpenter表示，她现在正带领着一支来自麻省理工学院博德研究所和马萨诸塞州坎布里奇市哈佛大学的团队。通过对机器的学习，一名生物学家可以让软件能够分辨出细微的细胞差异。
Marina Sirota早在上大学的时候就知道自己想要进行“有趣的生物学实验，并将计算机科学映射到上面”，以进行复杂的数据分析，这样才能查询大规模的基因组数据。Sirota发现，研究人员需要利用计算方法来管理数据，并以此为抗击人类疾病做出实质性进展。
Sirota开启了一项研究，旨在寻找市场上已存在药物的潜在新用途，这也是她在斯坦福大学读博期间工作的一部分。这个想法是基于她想把人类疾病的基因表达模式与相对或相反药物的基因表达模式相匹配。也就是说，如果一种疾病造成一组基因被上调了，那么，是否可以找到某种药物，能够让同一组基因被下调呢？
她对应着约100种疾病的基因表达谱，对164个药物化合物进行了分析。一种颇具潜力的尝试是抗癫痫药物托吡酯（topiramate），据分析，这种药物在治疗克罗恩病中的效果要优于克罗恩病症现有的治疗方法。实验室进一步展示了托吡酯在克罗恩病动物模型中的效果也更为出色。
“这教给我如何在大数据科学中提问题。”Sirota表示，如今她已经是加利福尼亚大学旧金山分校计算健康科学研究所的助理教授，“最重要的部分是弄清在那里有哪些有用、激动人心的数据集，你可以利用它们去提出哪些尚未被回答的问题。”
对于想要在疾病方面做出影响力的转化科学家而言，其中一项关键技能就是要找到有创意的新方式来处理遗传或成像的大数据集。同样，能够胜任在交叉学科的协作团队中工作也是一项必备技能。Bodenmiller的项目让CyTOF技术能够适用于组织中单细胞的成像，该项目的成功实施正是这两种技能组合的范例。
“最开始这是个有点疯狂的想法。”Bodenmiller讲到他把激光系统搬到自己的实验室里，加到CyTOF设备上面时表示。通过把高通量的激光加到显微镜上，他的团队得以发明了一种方法，能够以手术的精度剥离仅为1平方微米的微小组织面积。
CyTOF质谱仪能够从多达50种在每个小地方标记细胞蛋白和蛋白修饰的重金属同位素标记上读取信息。通过使用激光坐标，“我们通过将标记信息放回正确的位置，计算生成了一幅图像”，Bodenmiller表示。他的团队使用该技术来定义引发乳腺癌转移的细胞信号。对于此类项目，他需要拥有分析科学、肿瘤生物学和计算生物学背景的科研人员。
“我的主要建议是要非常擅长这些领域中的一个。”他说，“但也要学着与其他拥有你不具备的专业技能的人进行互动。”大数据科学必然会要求合作，不管是在学术界还是产业界。“没有一个人可以在这些项目的各个方面都取得成功。”Bodenmiller表示。成功的年轻科学家要掌握不同的技术语言。
能力建设
Adam E. Cohen的科学人生是以理论物理学家为开端的，但是随着他渐渐专注于生物学语言以及它所有凌乱的细节，他成为了一名生物物理学家。他的团队在哈佛大学网站上用一句口号总结出自己的使命：“用物理学工具研究分子、细胞和生物”。
“我想给（年轻细胞生物学家的）第一句建议就是要学会编程。”Cohen说，“如果你无法编程，当你需要从数字资料中提取意义并进行数值分析时，你就死定了。”
研究人员可以参加新兵训练营或是入门课程，或是单纯地像Carpenter一样在工作中边做边学。生物学研究生的培养中应该都加入学习编码的部分，Cohen坚持道。
拥有出色的量化技能，也能帮助细胞生物学家以能够从患者基因组、疾病表型或细胞图像筛选中提取有意义的信息而成名。“如果有人过来问我，‘我应该怎么让自己更有市场？’，我会告诉他们要成为统计学或数据挖掘技术的专家。”Carpenter表示。
相同的，密苏里州斯托瓦斯医学研究所的遗传学家Jennifer Gerton鼓励在她实验室的每名受训者都要学习生物信息学的课程。“每个人在自己的职业生涯中都必须要与生物信息学专家进行互动——至少他们应该懂这种语言以方便沟通。”她指出。她同时建议受训者能够深入思考自己的研究问题，并思考他们应如何利用最近爆发的成像技术来解决这个问题。
而且有些时候，要想在这些以技术为基础的项目中获得成功，所需的并不是某项具体的专业技能，而是一种无所畏惧的性格，能够处理任何需要解决的问题。Cohen实验室的誓言可以囊括所有范围，从细胞培养到建立激光并进行高强度的数值分析。因此他所寻找的受训者需要有“勇挑重担”的态度——包括在有需要时，可以自己在机器车间用车床和铣床打造设备。
Gerton补充了另一项所有转化细胞生物学家都应具备的个性品质：热爱学习新的东西。Gerton研究的是与黏连蛋白相关的一组罕见的人类发展障碍。“我喜欢抱着一大堆论文坐下。我做了大量的阅读，试图理解人类疾病和现有的模型。”Gerton表示。
职业战略规划
在这个领域中，一名成功的科研人员拥有的另一项关键特性是能够在处理高风险项目中进行战略性思考。Cohen表示，因为这些项目中很多最终都不会成功，他试图带领着自己的团队通过找到某项任务中最薄弱、最有挑战性的环节，以让它“尽快失败”。
对于如何找到一份学术工作，Cohen建议应聘者要在他们的研究计划中很好地平衡梦想与现实之间的关系。“计划的事情要简单明了，你知道自己可以做到的事情，以及更具探索性或冒险性的事情。并且要明确其中的区别。”他说。
正是战略性思考和专门学习的技能帮助Sam Hasson获得了他渴望的职业路径——制药行业的药物开发。出色的指导能力也确保了他的成功。
Hasson在研究生时期的多次经历让他意识到自己适合在制药行业以技术为导向的研究团队工作，包括在先灵葆雅公司3个月的实习期间，他一直专注于药物研发方面的工作。因此，当他在寻找博士后职位时，他问自己：“我如何构建起一套技能组合，让我更受产业界欢迎？”
他找到了马里兰州贝塞斯达市国立神经障碍和中风研究所，Richard Youle的实验室。Youle的实验室发现了在线粒体受到压力或损坏时，帕金蛋白通常会转移到线粒体外膜。然而，帕金蛋白的某些突变会阻断这种运动，并且与早发性、遗传性帕金森氏症有关。
Hasson承担了一项运行高通量成像测试的项目，寻找其它在受抑制时会促进或阻断帕金蛋白正常活动的基因。在Youle的鼓励下，Hasson与国家转化科学促进中心（NCATS）的联合导师设计并运行了这个测试，NCATS是美国国立卫生研究院（NIH）下属的中心，位于罗克维尔市内向北10英里的地方。Youle知道，学习功能基因组学整体筛选过程前前后后的细节会让Hasson获得业界非常重视的经验。
除此之外，当Youle被邀请到辉瑞讲坛进行关于线粒体健康的演讲时，他反而让Hasson代替他进行演讲。“因为他的支持，我有机会站在一大群辉瑞的人面前被他们所注意。”Hasson感激地说，“作为一名（年轻科学家），能够在产业界观众面前露面是最有难度的事情之一。”
果然，在2013年底，当辉瑞公司神经科学团队的一个职位开放时，Hasson受邀申请该职位。如今，作为马萨诸塞州坎布里奇市辉瑞公司的课题组长，他将新兴的技术应用于寻找神经退行性疾病的新药物靶标。
转化科学家也可以参加与产业界科研人员一样的科学会议，以此来获得关键的曝光度，Carpenter表示。这些会议包括由美国临床肿瘤学协会，以及实验室自动化与筛选协会举办的会议等。在展览或用餐时随意的对话能够让科研人员看到具体某家公司的日常运营模式。
Sirota表示，无论一位转化科学家想要追求哪种环境，“弄清楚你将会跟谁一起工作，以及如何与他们共同成为一支好的团队”。
“学术界与产业界之间的界限在以很多不同的方式变得越来越模糊。”Sirota指出，她的职业发展在两个领域都有成功的涉猎。同时，她也雇佣过产学两界的科研人员，她表示在每个开放的职位中都有成堆的简历，但很难从其中找到宝石。因此，如何在严峻的市场形势下发光？
Sirota建议：“如果我必须要翻阅一百份求职书的话，独特的定量技能、人际关系、以及能够展示给我你的研究兴趣与职位刚好相符的目标明确的求职书，这些都会让一份申请书脱颖而出。”■
Kendall Powell是科罗拉多州拉法叶市的自由科学撰稿人。
DOI: 10.1126/science.opms.r1500161
鸣谢：“原文由美国科学促进会（www.aaas.org）发布在2015年11月24日《科学》杂志”。官方英文版请见http://www.sciencemag.org/careers/features/2015/11/translational-cell-biology-careers-turn-technological-savvy。