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他闭关8年攻克体细胞克隆术

作者: 代小佩 来源: 科技日报
2021-06-08 19:59 
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科技日报记者 代小佩

曾轰动世界的克隆猴“中中”和“华华”已经3岁多了,它们的生长状况与正常猴一样。

今年5月,参与克隆“中中”和“华华”的刘真获得了由共青团中央、中华全国青年联合会授予的“中国青年五四奖章”。

今年33岁的刘真是中国科学院脑科学与智能技术卓越创新中心(神经科学研究所)研究组组长、研究员及博士研究生导师。

得知自己获奖,刘真非常意外,同时深感荣誉带来的责任和压力。“优秀的年轻人很多,我需要时刻督促自己更加努力。”他说。

  非人灵长类研究平台首个研究生

时间拨回到2008年。

彼时,中国科学院神经科学研究所所长蒲慕明提出:要开展以非人灵长类为主要模式动物的研究,并着手筹建非人灵长类研究平台。

这个决定意味着,我国要准备攻克克隆猴技术,而这是领域内公认的难题。跨越这道“天堑”,是国内外该领域很多科学家的梦想,但付诸实践的团队均铩羽而归。

当时,中国的神经科学研究刚走出一穷二白的局面,花大量经费攻坚克隆猴技术被认为是拿科研经费开玩笑。

不过,蒲慕明自有想法。他希望中国的神经科学研究能领跑世界,他相信,非人灵长类研究就是可以实现弯道超车的地方。

深入理解大脑认知对脑疾病的干预治疗、类脑器件的研发及启发新一代人工智能意义重大。非人灵长类由于其跟人类更相近的遗传关系和生理解剖结构特点,被认为是现今研究脑科学的理想动物模型。

2009年,中国科学院神经科学研究所顺利建立了非人灵长类研究平台,该所研究员孙强担任负责人。一年后,22岁的刘真成为该平台招收的首名硕士研究生,师从孙强。

“来到研究所后,我才开始接触非人灵长类研究,并在非人灵长类研究平台逐步加深对这个领域的了解。非人灵长类研究之所以引起我的兴趣,很大一部分原因是因为它很重要。”刘真说。

这是一片“无人区”,很多人都望而却步,但刘真信奉“干一行爱一行”而不是“爱一行干一行”。“每个领域都有重要的未知问题等着人们去探索,我很喜欢这种探索未知、发现和创造新知识的感觉。”他说。

在孙强的带领下,刘真开始了这场探索未知之旅。他们在位于太湖中心的西山岛上租了一个猴场的实验空间。

刚开始时,实验室位于猴场三楼的拐角处,有150平方米的空间。此外,团队还在镇上租了一家民宅当宿舍,轮流排班做饭,出行靠几辆电瓶车,实验仪器设施也不尽完善。

年轻的刘真不问世事,在这个偏僻的小岛上,一待就是8年多。“孙强老师传递给我在困难中艰苦奋斗、自力更生的精神。”刘真说。

在科研中,刘真细心观察、大胆假设、小心严谨求证。2016年他作为第一作者在国际顶级学术杂志《自然》上发表了有关MECP2自闭症转基因猴模型的研究论文。这为自闭症的发病机制研究和干预手段研究提供了更加高等的理想动物模型。该成果获评2016年度“中国科学十大进展”和“中国生命科学十大进展”。

扎根小岛苦练体细胞核移植技术

体细胞克隆猴的重要性和艰巨性吸引着刘真。“有机会向领域内最重要、最难的问题发起挑战,想想就非常令人兴奋。”他说。

刘真是这么说的,也是这么做的。他为此投入了全部精力,誓要把这件事做到极致。“即便在这个项目上没有取得成功,只要一直保持努力的状态和积极的心态,日后再面对其他难题时,更容易解决。”他说。

制约体细胞克隆猴实验成功的一个重要因素就是,当时非人灵长类动物胚胎的操作技术不完善。

体细胞克隆猴技术的一大难点是细胞核移植,包括卵母细胞的去核以及将体细胞核注入卵母细胞。这个过程要既快又好,最大限度减少对体细胞核及卵母细胞的损害。

由于猴的卵细胞无法在正常的倒置显微镜下观测到,需要使用额外的偏振光显微镜才能观测到其细胞核。而且,猴的卵细胞对外界刺激特别敏感。这导致猴的卵细胞去核操作比其他物种更难。

为了更好地对猴的卵细胞进行去核操作,首先需要使用小鼠的卵母细胞进行常规的去核练习。当熟练掌握去核操作后,刘真再使用废弃的猴卵细胞进行练习,最后再用优质的猴卵细胞进行去核练习。

熟练掌握猴的卵母细胞核移植操作,一般需要约两年时间。在太湖的西山岛上,刘真花了大量的时间训练这项技术,最终可在10秒内完成一次卵母细胞“去核”精准操作。“去核”速度提升后,刘真所在的团队打通了体细胞克隆猴实验中的重要一关。

2017年11月27日,世界上首个体细胞克隆猴“中中”在西山岛上的非人灵长类平台诞生。不久后,“华华”也顺利诞生。相关研究论文发表在《细胞》杂志上,刘真是第一作者。

至此,中国率先在国际上开启以体细胞克隆猴作为实验动物模型的新时代,实现了在非人灵长类研究领域由并跑到领跑的转变。

“中中”和“华华”是刘真的代表作。如今,这一对克隆猴已随着实验室从太湖中心的西山岛搬到了“新家”——位于上海松江的G60脑智科创基地。谈及耀眼的科研成果,刘真说:“这都已经是过去时了,以后我们必须要有更重要的工作成果。”

2018年9月,刘真被任命为中国科学院脑科学与智能技术卓越创新中心研究组组长、研究员及博士研究生导师。2019年,他们团队又构建了5只用于睡眠障碍研究的疾病克隆猴模型。目前,这批猴正在用于睡眠干预设备评估和抗抑郁药物测试。此外,他们还在对体细胞克隆猴的重编程机制进行研究,希望能提升体细胞克隆猴的出生率。

踏实努力的中国本土博士

刘真曾获得“何梁何利”青年创新奖、中组部“万人计划”青年拔尖人才、中国科学院院长特别奖等荣誉。

这些成绩的取得,离不开刘真的努力。“踏实努力永远是第一位,努力不一定成功,但不努力一定不能成功。”他说。

在刘真看来,获得科研灵感是走向成功的第一步。“多读、多交流、多思考,是提升理论水平迸发科研灵感的关键。当然,我们还要有合作精神,这往往能让科研事半功倍。”他说。

提到刘真,有人使用过一个标签——土博士。刘真是在中国本土培养的博士,没有出国留学经历。

在生命科学研究领域,出国读博士或从事博士后研究是常见的选择,对刘真来说,出国学习也并非难事。2017年他博士毕业时已在国际顶级学术杂志《自然》上发表过学术论文,跟他同时期入学的很多同学都在美国波士顿和加州的几个顶级机构做研究。

不过,刘真最终选择留在国内。“我当年之所以没去国外,主要是觉得我们单位在非人灵长类研究方面的积累和重视程度远远好于国外。在国内,我有更好的条件去挑战体细胞克隆猴这一难题,而且我也更愿意在国内解决这一难题。”刘真回忆道。

从结果来看,刘真的选择是对的。“留在国内让我的科研之路走得更顺利。目前我们有最好的平台和支持,有积极向上的团队共同研究探索领域内重要的科学问题。”他说。

刘真也欣喜地看到,如今越来越多的优秀博士,选择留在国内继续开展博士后研究工作。

“随着国内近20年来的科学技术积累和发展,越来越多学科达到国际水平,甚至超越国际水平。我相信,留在国内进行博士后研究工作的人以后会越来越多,也会有更多用人单位不再要求海外学习经历。未来,可能会有更多国外的博士来中国做博士后研究,甚至成立课题组。”对未来,刘真充满信心。

作为一名新生代青年科技工作者,刘真庆幸自己生活在这个时代。

【责任编辑:张瑨瑄】
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