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为什么领跑?因为不愿跟随!

科普小知识2022-10-16 20:13:57
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为什么领跑?因为不愿跟随!

裴端庆(右)指导实验室的研究人员。新华社

采访裴端青的前一天,他刚从法国回来。对话仍然充满意义,但必须结束——那天晚上11点,他必须飞往华盛顿参加在那里举行的美国细胞和基因治疗学会年会,介绍中国干细胞和再生医学研究的进展。

"你不觉得像个空中飞人一样累吗?"这位不情愿的记者在最后一分钟问了一个稍微传统的问题。

“我和我的团队从来不认为科学研究和创新很难,但我们喜欢它!”他看起来很酷。

裴端青提到的团队是中国科学院广州生物医学与健康研究所。在短短十年左右的时间里,他以院长的身份带领一批“70后”和“80后”科学家在干细胞研究领域做出了许多领先的重大发现。由中国科学院组织的国际评估委员会的评估报告写道:“在全球范围内,裴端庆博士已经成为该领域的领导者。”

当选择研究不受欢迎的干细胞多能机制时,即使是学生也不能在最困难的时候被录取。

为什么要领导?因为我不想跟着!

干细胞是一种具有自我复制能力的多潜能细胞,具有自我更新和分化的“能力”。听起来很神秘。事实上,造血干细胞移植已经用于治疗白血病几十年了。2002年底,当裴端庆从美国回到清华大学并建立自己的实验室时,“干细胞”已经是一个热门的学术术语。各国对干细胞应用的研究正如火如荼,科学家们希望从中找到治愈疾病的关键。

在一个接一个的研究中,裴端青把注意力集中在最基础的研究上,即不聪明。用他的话来说,全球对干细胞应用的期望太高了,但是许多基本的科学问题还没有被阐明。例如,我们都知道造血干细胞可以治疗白血病,但是造血干细胞是如何形成的这个基本问题在世界范围内还不清楚

在这个选择的背后,是我七八岁时心中的大国梦和个人使命。那时,小学校长的父亲经常牵着他的手,一口气讲了许多科学家的故事,告诉他做一名科学家是非常光荣的。当裴端青长大离开这个国家时,他的理解变得更加成熟:“中国占世界人口的五分之一。在人类探索未知领域的伟大过程中,我们不应该也不能总是跟随他人朝同一个方向前进!”

在干细胞的基础研究中,最没意思的是干细胞的多能性机制。多能干细胞可以说是“人类细胞之母”,具有分化为所有功能性干细胞的能力,如造血、肝脏、神经等。体内,从而形成身体的所有组织和器官。中国在干细胞研究方面起步较晚,与世界相距甚远。然而,从多能干细胞开始,中国可以站在世界的前列。

研究干细胞多能性的机制周期长,效果慢。它既不像“克隆新器官”那样耸人听闻,也不像“开发新疗法”那样容易获得财政支持。甚至很难向他人清楚地解释“什么是多能干细胞,研究它们有什么用”。这需要“坐冷板凳十年”的毅力。在他回到中国之初,他周围的许多人都投以怀疑的目光,很难通过这种无聊乏味的言辞来吸引人才。在最困难的时候,裴端青和他的团队甚至不能招生。

那是一个人们从零开始经历各种困难的时代。尽一切可能鼓舞士气并坚持下去已经成为裴端青的日常作业。当他还是个孩子的时候,他父亲告诉他的鼓舞人心的故事被一遍又一遍地告诉他的团队同事和学生,支持整个团队度过最艰难的岁月。

现在,裴端青可以自豪地宣称:“我们整个团队选择的科学问题非常明确,那就是理解细胞从一种细胞状态转变为另一种细胞状态的机制,或者说,细胞转化的基本规律。对这个问题的思考和讨论像空气一样包围着整个团队。"

曾在英国帝国大学从事科学研究的西班牙科学家米格尔放弃了之前在肾癌研究方面的专长,加入了干细胞领域的裴端庆。每个人都愿意跟随裴端青,因为他可以给学生6年时间做一个研究项目,也因为他会积极帮助每个学生找到一个合适的研究方向。

如果基础研究要取得世界级的学术成就,就不能闭门造车。它必须有国际和战略眼光。

2003年非典之后,中国科学院、广东省和广州市联合成立了中国科学院广州生物医学与健康研究所。裴端青先后被任命为副总裁和总裁。该团队最大的愿望是探索多能干细胞分化和分裂的内在机制,并将发现的规律应用于造福人类。

裴端青认为,了解多能干细胞的机制非常重要。“每个人都知道造血干细胞工作良好,为什么它们工作良好?造血对肝脏有好处吗?只有理解了基本原理,应用研究才能从其他例子中得出推论。”

2006年,日本学者山中伸弥成功地将一个体细胞重组为具有4种多能因子的多能细胞。尽管6年后裴端庆获得了诺贝尔奖,但他敏锐地意识到了这一成就的重大意义:在正常情况下,多能干细胞只存在于胚胎期,一旦任务(即组织和器官的发育)完成,它们将不复存在。山中伸弥的发现证明,已经发育并失去多能性的体细胞可以通过诱导逆转来恢复其多能性。这一里程碑式的发现不是在英国和美国,而是在日本,一个非干细胞研究大国。

“如果基础研究要取得世界级的学术成就,就不能闭门造车。它必须具有国际和战略眼光。”受此启发,裴端青决定以这一新的实验系统作为团队的研究方向,探索细胞“再生”的奥秘。“理论上,如果人工产生的多能干细胞可以移植回人体受损部位,它有望再生出全新的器官和组织。帕金森氏病、糖尿病、地中海贫血、老年痴呆症和脊髓性肌萎缩症的治疗可能会在这里找到全新的答案。”裴段青说道。

然而,在开始时,在体细胞中诱导多能干细胞的效率通常只有十万分之一,这已经成为再生医学的关键瓶颈之一。裴端庆的团队不相信这种邪恶。经过反复的实验研究,他们通过在培养基中添加最常见的维生素C,将体细胞诱导成多能干细胞,效率提高到1/10。2009年,这项成就被选为封面文章,并发表在《细胞干细胞》杂志上。该研究不仅为体细胞重编程研究开辟了新的方向,而且对维生素c的生理功能和营养价值也有一定的启发作用

为什么这四个因素?在内心深处,这个团队越来越产生探索奥秘的好奇心。细心的裴端庆意外地观察到,体细胞不是直接转化成多能干细胞,而是具有一种中间状态——上皮细胞,并发现了关键的转录因子KLF4。“他们让体细胞‘忘记’自己的特征,这相当于你原来的身份证。我现在已经没收了它,并将给你一张新的身份证,即上皮细胞。”裴端青用非常简单的方式向记者解释道。

沿着这条路走下去,人们会越来越感兴趣地问,“如果是这样,为什么不直接将上皮细胞重新编程为多能干细胞?”2011年,裴端庆的团队从人类尿液中发现了非常好的上皮细胞,最初怀疑是从肾小管脱落的。利用这种上皮细胞,该团队成功地诱导了多能干细胞,并将其进一步培养成健康的神经干细胞,成功地治疗了小鼠的神经疾病。裴端青和其他人也成为世界上第一个利用诱导多能干细胞获得成形组织的科学家。

美国斯坦福大学的干细胞生物学家马里乌斯·威里格博士说,裴端庆等人的研究成果是人们试图从分子水平理解细胞重编程机制的一个里程碑式的发现,对细胞和再生医学的研究具有广泛而深远的意义。

科学研究没有捷径可走。兴趣、想法、合作、坚持和奉献是不可或缺的。

在干细胞研究领域,裴端青是一个半路出家的人。2002年,回到祖国的裴端庆37岁。他放弃了在金属蛋白酶和肿瘤转移研究方面的专业知识。为什么转弯?“兴趣”是他经常谈论的一个词。

因为他的兴趣,他选择了生命科学作为他的终身职业。因为他的兴趣,他花了8年时间“润色”一篇论文。因为他的兴趣,他把看似无用的尿液变成了传说中的“青春之泉”...

这个团队是如何获得世界知名的研究成果的?裴端庆坦率地说,这是一个可以忍受孤独的立场,一个不放弃或放弃基础科学的立场。“早在我在美国学习期间,作为一个新手,实验经常失败,失败,然后又失败,但是当我有一天突然成功时,我会非常高兴。”

在办公室里,裴端庆从书架上拿了一份文件,上面有一张多角度的牙齿照片。这是裴端庆在2011年向他的科研团队提出的一个具有挑战性的计划——利用从尿液中获得的多能干细胞重建人类牙齿。

该团队列出了数百种可能的再造方案,从中选择了10个方向进行探索。每个方向都有数百次尝试,每次尝试都以失败告终。"在最初的几次尝试中,我们得到了巨大的畸胎瘤,这困扰了整个团队很长时间."副研究员蔡苦笑着说道。

面对失败,裴端青并不沮丧:“它不仅告诉我们,我们过去的一些想法是错误的,而且揭示了我们以前不知道的秘密。”

经过数千次实验,牙齿的形成终于成形了。它具有人类染色体基因,符合人类牙齿的正常结构。再生牙齿的成功为多能干细胞的重塑创造了无限的想象空间:这些干细胞可以与滋养层细胞共培养,并可以进一步成为血细胞、骨细胞、皮肤细胞、肝细胞、神经细胞和其他组织细胞。“科学研究没有捷径可走。兴趣、想法、合作、坚持和奉献是不可或缺的。”裴段青说道。

“中国梦的实现要求科技工作者不要害怕困难,努力攀登科学的高峰。”在离开之前,裴端青说:“这是一个伟大的时代,我不想错过一个难得的机会。”(原标题:裴端庆带领团队在干细胞研究方面取得了许多领先的重大发现。他为什么要带路?因为我不想跟着!)