——習(xí)近平總書記在致中國科學(xué)院建院70周年賀信中作出的“兩加快一努力”重要指示要求
——中國科學(xué)院辦院方針
語音播報(bào)
手持四根“魔杖”,胸前一顆光耀璀璨、孕育無限可能的“水晶球”。如果給中國科學(xué)院動(dòng)物研究所研究員、干細(xì)胞國家重大科學(xué)研究計(jì)劃首席科學(xué)家劉光慧畫一幅卡通素描,這個(gè)構(gòu)圖再合適不過。
四根“魔杖”代表四種基因編輯技術(shù),除了聞名遐邇的CRISPR/Cas9基因編輯技術(shù),團(tuán)隊(duì)對于輔助病毒依賴的腺病毒載體(HDAdV)、TALEN、telHDAdV等基因編輯技術(shù)持續(xù)探索研究了近十年?!八颉贝沓錆M生命魔力的干細(xì)胞,無論是成體干細(xì)胞、胚胎干細(xì)胞還是誘導(dǎo)多能干細(xì)胞,劉光慧對蘊(yùn)藏在它們內(nèi)部的“波詭云譎”的機(jī)制做了深入的探索,并創(chuàng)新性地發(fā)明了精準(zhǔn)的基因編輯技術(shù),推動(dòng)干細(xì)胞走向不同的生命進(jìn)程。6月29日,這位“魔法師”獲得中國青年科技獎(jiǎng)特別獎(jiǎng)。
面向老齡化重大問題
揭秘“不老泉”機(jī)制
“通過了解細(xì)胞命運(yùn)決定的分子機(jī)理,可以在實(shí)驗(yàn)室中將人類干細(xì)胞衍生成不同種類的細(xì)胞,或使一種細(xì)胞重編程為另外一種細(xì)胞。通過撥動(dòng)特定的分子開關(guān),也可以重新設(shè)置衰老的時(shí)鐘,使老化的細(xì)胞重返年輕態(tài)。”劉光慧說。
在各種細(xì)胞機(jī)制的“密林”中穿行,“不老泉”的光芒一直吸引著他。近些年他帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)首次在人類疾病干細(xì)胞中實(shí)現(xiàn)致病基因突變的精準(zhǔn)高效矯正;獲得世界上首例遺傳增強(qiáng)的干細(xì)胞及血管細(xì)胞……這些讓劉光慧獲得了談家楨生命科學(xué)創(chuàng)新獎(jiǎng)、樹蘭醫(yī)學(xué)青年獎(jiǎng)等眾多獎(jiǎng)項(xiàng)和榮譽(yù)。
憑借創(chuàng)造了世界首例長壽基因敲除猴模型、揭示靈長類和嚙齒類動(dòng)物在衰老調(diào)節(jié)通路方面的差異,劉光慧及合作團(tuán)隊(duì)獲得了2018年度“中國生命科學(xué)十大進(jìn)展”。
學(xué)醫(yī)的經(jīng)歷讓劉光慧深刻理解科研的終極目標(biāo)是人類疾病防治,他發(fā)現(xiàn)教科書中記載的疾病機(jī)理和藥物的作用原理幾乎均來自于西方。為了用中國方案解決人口老齡化的重大科學(xué)問題,發(fā)現(xiàn)新型疾病機(jī)理和干預(yù)策略,劉光慧走了一條看似“繞圈”的路,卻直擊“根基”。
在北大醫(yī)學(xué)院和中科院生物物理所攻讀學(xué)位后,劉光慧前往美國斯科利普斯研究所從事博士后研究。在這個(gè)全美排名前十的研究所,劉光慧對細(xì)胞核膜蛋白的性質(zhì)和功能進(jìn)行了透徹的研究。2009年,美國解除了對胚胎干細(xì)胞研究的限制。劉光慧判斷干細(xì)胞技術(shù)對于理解和治療人類疾病將大有可為,旋即于同年轉(zhuǎn)入美國索爾克生物學(xué)研究所,開始從事人類干細(xì)胞相關(guān)研究。
2012年,在干細(xì)胞和基因調(diào)控領(lǐng)域受到良好訓(xùn)練的劉光慧重返中國科學(xué)院,建立了衰老與再生研究組。“出國學(xué)習(xí)就是為了回來?!眲⒐饣蹐?jiān)定地說。
牢記瞄準(zhǔn)臨床使命
發(fā)展精準(zhǔn)基因編輯技術(shù)
牢記瞄準(zhǔn)臨床的使命,劉光慧對于基因編輯技術(shù)的精確度有了近乎嚴(yán)苛的要求。“要在臨床上施用基因編輯技術(shù),精確度和安全性要做到極致?!眲⒐饣壅f,這就好比芯片的生產(chǎn)技藝,只是要達(dá)到的不是單納米級的極限,而是單核苷酸的極限。
他利用特有的基因編輯工具,不僅在人類干細(xì)胞中矯正了十種致病基因突變,而且還通過改寫人類基因組遺傳密碼中的1至2個(gè)單核苷酸,獲得同時(shí)抵抗細(xì)胞衰老和惡性轉(zhuǎn)化的增強(qiáng)型人類血管細(xì)胞和干細(xì)胞。
在對生物技術(shù)的創(chuàng)新中,劉光慧追求極致的工匠精神,他的團(tuán)隊(duì)目前授權(quán)或申請發(fā)明專利25項(xiàng)?!翱萍紕?chuàng)新需要大量的知識和技術(shù)積累,那不光是純生物學(xué)的東西,還需要同化學(xué)、物理學(xué)、信息學(xué)等學(xué)科進(jìn)行深度融合交叉;衰老研究不僅要聚焦一種細(xì)胞的命運(yùn),還要兼顧到組織、器官和系統(tǒng)的相互作用?!眲⒐饣壅f。
憑借對技術(shù)平臺的精細(xì)打磨,劉光慧可以對“水晶球”中微小的變化了如指掌?!袄绨褵晒饣鶊F(tuán)精準(zhǔn)地錨定在TTALE(一種基因編輯工具)上,細(xì)胞衰老過程中染色質(zhì)變化變得可見?!眲⒐饣壅f。
正應(yīng)了那句“工欲善其事必先利其器”,在平臺搭建和理論探索“雙管齊下”的研究部署下,劉光慧近年來實(shí)現(xiàn)了多項(xiàng)原創(chuàng)性新發(fā)現(xiàn)。“我們檢測到衰老細(xì)胞的基因組和表觀基因組發(fā)生了顯著變化,這些改變甚至可以‘傳染’年輕細(xì)胞?!眲⒐饣叟d奮于這些開拓性的新知。在他的創(chuàng)造中,衰老的細(xì)胞和分子程序逐步變得可識、可辨、甚至可動(dòng)態(tài)捕捉,“老去”這個(gè)亙古謎題的面紗正被逐步揭開。
?。ㄔd于《科技日報(bào)》 2019-07-15 01版)
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