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本土博士深耕體細胞移植技術(shù) 用8年時間攻克體細胞克隆技術(shù)

2021-06-09 08:19:50 來源：科技日報

曾轟動世界的克隆猴“中中”和“華華”已經(jīng)3歲多了，它們的生長狀況與正常猴一樣。

今年5月，參與克隆“中中”和“華華”的劉真獲得了由共青團中央、中華全國青年聯(lián)合會授予的“中國青年五四獎?wù)?rdquo;。

今年33歲的劉真是中國科學(xué)院腦科學(xué)與智能技術(shù)卓越創(chuàng)新中心（神經(jīng)科學(xué)研究所）研究組組長、研究員及博士研究生導(dǎo)師。

得知自己獲獎，劉真非常意外，同時深感榮譽帶來的責任和壓力。“優(yōu)秀的年輕人很多，我需要時刻督促自己更加努力。”他說。

非人靈長類研究平臺首個研究生

時間撥回到2008年。

彼時，中國科學(xué)院神經(jīng)科學(xué)研究所所長蒲慕明提出：要開展以非人靈長類為主要模式動物的研究，并著手籌建非人靈長類研究平臺。

這個決定意味著，我國要準備攻克克隆猴技術(shù)，而這是領(lǐng)域內(nèi)公認的難題。跨越這道“天塹”，是國內(nèi)外該領(lǐng)域很多科學(xué)家的夢想，但付諸實踐的團隊均鎩羽而歸。

當時，中國的神經(jīng)科學(xué)研究剛走出一窮二白的局面，花大量經(jīng)費攻堅克隆猴技術(shù)被認為是拿科研經(jīng)費開玩笑。

不過，蒲慕明自有想法。他希望中國的神經(jīng)科學(xué)研究能領(lǐng)跑世界，他相信，非人靈長類研究就是可以實現(xiàn)彎道超車的地方。

深入理解大腦認知對腦疾病的干預(yù)治療、類腦器件的研發(fā)及啟發(fā)新一代人工智能意義重大。非人靈長類由于其跟人類更相近的遺傳關(guān)系和生理解剖結(jié)構(gòu)特點，被認為是現(xiàn)今研究腦科學(xué)的理想動物模型。

2009年，中國科學(xué)院神經(jīng)科學(xué)研究所順利建立了非人靈長類研究平臺，該所研究員孫強擔任負責人。一年后，22歲的劉真成為該平臺招收的首名碩士研究生，師從孫強。

“來到研究所后，我才開始接觸非人靈長類研究，并在非人靈長類研究平臺逐步加深對這個領(lǐng)域的了解。非人靈長類研究之所以引起我的興趣，很大一部分原因是因為它很重要。”劉真說。

這是一片“無人區(qū)”，很多人都望而卻步，但劉真信奉“干一行愛一行”而不是“愛一行干一行”。

在孫強的帶領(lǐng)下，劉真開始了這場探索未知之旅。他們在位于太湖中心的西山島上租了一個猴場的實驗空間。

剛開始時，實驗室位于猴場三樓的拐角處，有150平方米的空間。此外，團隊還在鎮(zhèn)上租了一家民宅當宿舍，輪流排班做飯，出行靠幾輛電瓶車，實驗儀器設(shè)施也不盡完善。

年輕的劉真不問世事，在這個偏僻的小島上，一待就是8年多。

在科研中，劉真細心觀察、大膽假設(shè)、小心嚴謹求證。2016年他作為第一作者在國際頂級學(xué)術(shù)雜志《自然》上發(fā)表了有關(guān)MECP2自閉癥轉(zhuǎn)基因猴模型的研究論文。這為自閉癥的發(fā)病機制研究和干預(yù)手段研究提供了更加高等的理想動物模型。該成果獲評2016年度“中國科學(xué)十大進展”和“中國生命科學(xué)十大進展”。

扎根小島苦練體細胞核移植技術(shù)

體細胞克隆猴的重要性和艱巨性吸引著劉真。“有機會向領(lǐng)域內(nèi)最重要、最難的問題發(fā)起挑戰(zhàn)，想想就非常令人興奮。”他說。

劉真是這么說的，也是這么做的。他為此投入了全部精力，誓要把這件事做到極致。“即便在這個項目上沒有取得成功，只要一直保持努力的狀態(tài)和積極的心態(tài)，日后再面對其他難題時，更容易解決。”他說。

制約體細胞克隆猴實驗成功的一個重要因素就是，當時非人靈長類動物胚胎的操作技術(shù)不完善。

體細胞克隆猴技術(shù)的一大難點是細胞核移植，包括卵母細胞的去核以及將體細胞核注入卵母細胞。這個過程要既快又好，最大限度減少對體細胞核及卵母細胞的損害。

由于猴的卵細胞無法在正常的倒置顯微鏡下觀測到，需要使用額外的偏振光顯微鏡才能觀測到其細胞核。而且，猴的卵細胞對外界刺激特別敏感。這導(dǎo)致猴的卵細胞去核操作比其他物種更難。

為了更好地對猴的卵細胞進行去核操作，首先需要使用小鼠的卵母細胞進行常規(guī)的去核練習(xí)。當熟練掌握去核操作后，劉真再使用廢棄的猴卵細胞進行練習(xí)，最后再用優(yōu)質(zhì)的猴卵細胞進行去核練習(xí)。

熟練掌握猴的卵母細胞核移植操作，一般需要約兩年時間。在太湖的西山島上，劉真花了大量的時間訓(xùn)練這項技術(shù)，最終可在10秒內(nèi)完成一次卵母細胞“去核”精準操作。“去核”速度提升后，劉真所在的團隊打通了體細胞克隆猴實驗中的重要一關(guān)。

2017年11月27日，世界上首個體細胞克隆猴“中中”在西山島上的非人靈長類平臺誕生。不久后，“華華”也順利誕生。相關(guān)研究論文發(fā)表在《細胞》雜志上，劉真是第一作者。

至此，中國率先在國際上開啟以體細胞克隆猴作為實驗動物模型的新時代，實現(xiàn)了在非人靈長類研究領(lǐng)域由并跑到領(lǐng)跑的轉(zhuǎn)變。

“中中”和“華華”是劉真的代表作。如今，這一對克隆猴已隨著實驗室從太湖中心的西山島搬到了“新家”——位于上海松江的G60腦智科創(chuàng)基地。談及耀眼的科研成果，劉真說：“這都已經(jīng)是過去時了，以后我們必須要有更重要的工作成果。”

2018年9月，劉真被任命為中國科學(xué)院腦科學(xué)與智能技術(shù)卓越創(chuàng)新中心研究組組長、研究員及博士研究生導(dǎo)師。2019年，他們團隊又構(gòu)建了5只用于睡眠障礙研究的疾病克隆猴模型。目前，這批猴正在用于睡眠干預(yù)設(shè)備評估和抗抑郁藥物測試。此外，他們還在對體細胞克隆猴的重編程機制進行研究，希望能提升體細胞克隆猴的出生率。

踏實努力的中國本土博士

劉真曾獲得“何梁何利”青年創(chuàng)新獎、中組部“萬人計劃”青年拔尖人才、中國科學(xué)院院長特別獎等榮譽。

這些成績的取得，離不開劉真的努力。“踏實努力永遠是第一位，努力不一定成功，但不努力一定不能成功。”他說。

在劉真看來，獲得科研靈感是走向成功的第一步。“多讀、多交流、多思考，是提升理論水平迸發(fā)科研靈感的關(guān)鍵。當然，我們還要有合作精神，這往往能讓科研事半功倍。”他說。

提到劉真，有人使用過一個標簽——土博士。劉真是在中國本土培養(yǎng)的博士，沒有出國留學(xué)經(jīng)歷。

在生命科學(xué)研究領(lǐng)域，出國讀博士或從事博士后研究是常見的選擇，對劉真來說，出國學(xué)習(xí)也并非難事。2017年他博士畢業(yè)時已在國際頂級學(xué)術(shù)雜志《自然》上發(fā)表過學(xué)術(shù)論文，跟他同時期入學(xué)的很多同學(xué)都在美國波士頓和加州的幾個頂級機構(gòu)做研究。

不過，劉真最終選擇留在國內(nèi)。“我當年之所以沒去國外，主要是覺得我們單位在非人靈長類研究方面的積累和重視程度遠遠好于國外。在國內(nèi)，我有更好的條件去挑戰(zhàn)體細胞克隆猴這一難題。”劉真回憶道。

從結(jié)果來看，劉真的選擇是對的。“留在國內(nèi)讓我的科研之路走得更順利。目前我們有最好的平臺和支持，有積極向上的團隊共同研究探索領(lǐng)域內(nèi)重要的科學(xué)問題。”他說。

劉真也欣喜地看到，如今越來越多的優(yōu)秀博士，選擇留在國內(nèi)繼續(xù)開展博士后研究工作。

“隨著國內(nèi)近20年來的科學(xué)技術(shù)積累和發(fā)展，越來越多學(xué)科達到國際水平，甚至超越國際水平。我相信，留在國內(nèi)進行博士后研究工作的人以后會越來越多，也會有更多用人單位不再要求海外學(xué)習(xí)經(jīng)歷。未來，可能會有更多國外的博士來中國做博士后研究，甚至成立課題組。”對未來，劉真充滿信心。

作為一名新生代青年科技工作者，劉真慶幸自己生活在這個時代。

標簽：體細胞移植技術(shù) 克隆非人靈長類