設為首頁 | 收藏本站
科學視點

劉真:為擴充“武器庫”而忙碌的人

劉真懷抱體細胞克隆猴。腦智卓越中心供圖

  世界首例體細胞克隆猴“中中”和“華華”及5只生物節律紊亂體細胞克隆猴相繼問世后,它們其中的一位“主人”劉真更忙了。劉真是中科院腦科學與智能技術卓越創新中心(以下簡稱腦智卓越中心)研究員,“中中”和“華華”問世那一年,他只有30歲。

  雖然實現了體細胞克隆猴的突破,但劉真并不滿足于現有7只克隆猴的效率。為此,他和團隊一方面不斷優化體細胞克隆猴技術,另一方面又在加緊研發用于構建模型的其他技術。他將這一做法形容為擴充“武器庫”,“需要什么樣的猴模型,就可以有對應的技術開發出來”。

  作為中國土生土長的青年科學家,劉真的目標非常明確,就是要為腦疾病和高級腦認知研究提供更理想、更多樣化的猴模型。

  決定扎根于這一領域

  為什么絕大多數腦疾病不能得到有效治療?據劉真介紹,主要原因之一是研發藥物通用的小鼠模型腦結構和腦功能與人類相差甚遠,研發出的藥物在小鼠模型上有效,但到人體檢測時大都無效或有副作用。而以食蟹猴和恒河猴為主的非人靈長類,有著跟人更為相近的腦結構和神經環路,被認為是腦疾病和高級腦認知研究的理想模式動物。

  2010年前,中國只有為數不多的非人靈長類研究機構,其中一個就在腦智卓越中心(原名神經科學研究所),該中心研究員孫強擔任平臺負責人。

  這一年,劉真本科畢業后考取神經科學研究所的研究生,他最初并不知道有這個平臺,但最后機緣巧合地做了孫強的首個學生。既留之,則安之。一年的基礎理論系統學習后,劉真對非人靈長類領域有了相對全面的了解,他正式來到非人靈長類研究平臺,投入轉基因猴的研究工作中。

  越研究越有趣,碩士二年級還未結束,劉真就決定扎根于非人靈長類領域。

  根據安排,劉真開始了胚胎顯微操作訓練。他一開始用小鼠的胚胎進行訓練,每天堅持練習8至10個小時,不到半年時間,劉真就熟練掌握了技術方法和流程。

  就在劉真即將碩士畢業時,非人靈長類研究平臺和腦智卓越中心仇子龍研究組合作,利用慢病毒轉基因方法成功構建MECP2過表達轉基因猴。而MECP2是一個自閉癥相關基因,該基因過表達會導致自閉癥的發生。

  轉基因猴出生了,也表現出很多類似人類自閉癥的行為表型。孫強告訴劉真等團隊成員,“如果能快速實現轉基因猴的繁殖傳代,繁殖出具有自閉癥表型的子代轉基因猴,這在技術發展和自閉癥研究中會更有意義?!?/p>

  在調研相關資料時,一篇關于早期精巢移植技術的文獻引起了劉真的關注?!爸暗难芯恐蛔龅将@取精子這一步,并沒有開展精子功能驗證?!?/p>

  他敏銳地意識到,該技術極有可能加速傳代。他同導師孫強討論后,便開展實驗。實驗進展很順利,他們驗證了精子的功能,并成功獲得MECP2子代猴。

  劉真介紹,基于精巢異種移植的技術顯著縮短了轉基因猴精子產生時間,在兩年內得到下一代轉基因猴,首代轉基因猴中類似人的自閉癥表型也傳遞到了下一代,為自閉癥的致病機制及干預手段研究提供了有效的非人靈長類動物模型。相關研究分別發表于《自然》《細胞研究》。

  然而,病毒轉基因的方法只能實現外源基因的過表達,無法實現精確的基因敲除。隨著基因編輯技術的興起,劉真和團隊成員抓住機會,又迅速建立了高效穩定的基因敲除模型構建平臺,并得到了多種基因敲除猴模型。

  成功翻越“兩座山”

  彼時,劉真博士生涯即將結束。是要留在國內還是出國從事博士后研究,他很難抉擇。那時國內博士畢業后的常規套路是先出國再回國,但出國就要改變原有的研究方向,劉真也清楚這一點。

  帶著疑惑,劉真找到了研究所領導。當得到“只要你做出好的工作,我們不會看重國外經歷”的答復時,劉真打消了顧慮并決定留下來,繼續攻克領域內最重要的問題,即非人靈長類體細胞核移植。

  體細胞核移植又叫體細胞克隆。1997年首只體細胞克隆哺乳動物“多莉”的問世掀起了哺乳動物體細胞克隆的研究浪潮,截至2017年,已經有23種哺乳動物被成功克隆。從2002年開始陸續報道的體細胞克隆猴研究均未成功。

  其中,美國俄勒岡國家靈長類研究中心教授Mitalipov團隊的研究最為著名,該團隊在靈長類核移植領域完成了一系列重要突破。但在向這一領域內最重要的科學問題發起沖擊后,該團隊最終鎩羽而歸。他們使用約15000枚卵母細胞進行體細胞克隆猴研究,僅僅得到了一個81天的流產克隆猴組織。

  盡管有這么多失敗報道,劉真仍想試一試。他們堅信只要在Mitalipov團隊的基礎上再進一步,就有希望突破該領域內的公認難題。

  于是,劉真在Mitalipov團隊研究基礎上改進優化了體細胞核移植技術,實現更加快速高效精確的卵母細胞去核和體細胞注入等操作?!皡⒄账幸延袌蟮?,我們的操作是最優化的?!?/p>

  但這還遠遠不夠,提高胚胎發育效率是體細胞克隆猴成功的關鍵,這是劉真認為的“第一座山”。為了保證效果,廢棄的卵細胞無法再用,不得不使用部分好的卵細胞實驗。他們嘗試了三四種,結果不斷失敗。

  好不容易測試到最好的條件,但得到的克隆猴又無法存活,這是劉真認為的“第二座山”?!皦毫Ψ浅4??!眲⒄姹硎?,一方面考慮到占用了資源,還沒有得到很好的結果;另一方面考慮到一直失敗,對同事們也沒法交代。

  這時,劉真又找到研究所領導和孫強?!八麄兎浅远ǖ刂С治?,給我減輕了負擔?!?/p>

  劉真跟團隊成員重新設計方案,開展嚴謹細致的實驗,最終完成了Mitalipov團隊在體細胞克隆猴領域未完成的關鍵一步,通過胚胎移植成功得到健康存活的克隆猴“中中”和“華華”。研究成果于2018年作為封面文章發表于《細胞》,這一成果轟動了世界。

  緊接著,他們又成功地利用體細胞克隆技術獲得首批遺傳背景一致的節律紊亂疾病猴模型,證明體細胞克隆技術用于構建疾病模型猴的可行性。體細胞克隆猴技術的誕生和應用,標志著中國率先開啟批量化、標準化創建以獼猴作為實驗動物模型的新時代。

  實現有研究組的愿望

  完成上述重大突破時,劉真還在從事博士后研究。出色的工作,讓他提前一年出站,并破格升為研究員,那時他只有30歲。

  這時,劉真準備大展身手,并希望組建自己的研究組。

  2018年9月,他的愿望實現了,他的實驗室開始“招兵買馬”。兩年來,研究組已有近20人。

  然而,作為研究組負責人,并不是一件容易的事。確定課題方向、管理實驗室、培養學生……劉真需要抽出更多的時間和精力。

  “說實話,帶學生是壓力最大的,選拔到這里來的學生基本是各個學校的尖子生,一來至少是五年,他們面臨的畢業壓力也很大。所以不僅要關心他們成才,還要留意他們生活中的方方面面?!眲⒄嬲f。

  劉真也希望,更多的學生能像自己一樣幸運,遇到開明的導師和領導,不惟人才帽子,不拘一格錄用本土培養人才;能夠一直從事自己認定的科學研究方向,失敗了也能得到鼓勵支持;2017年,劉真獲得兩年60萬元的“博士后創新人才支持計劃”資助,為開展博士后研究工作提供了重要幫助……

  劉真打算用2到3年的時間完成研究組的過渡,同時開啟一些他感興趣的課題?!爱斎?,這些感興趣的課題也是配合腦智卓越中心的整體布局,面向國家腦科學研究領域的需求和社會腦疾病的需求?!?/p>

  劉真研究組的大部分課題仍然會與孫強繼續合作。去年7月,兩個研究組合作,在《細胞研究》發文稱,他們利用第一極體移植技術構建線粒體替換食蟹猴模型,首次在靈長類個體水平驗證了極體置換技術方法的有效性和安全性,對線粒體遺傳疾病的核質置換治療及卵巢儲備低下引起的不孕不育治療具有重要參考意義。

  劉真清楚,非人靈長類模型在生命科學的多個領域都有著其他動物模型無法比擬的優勢,雖然這條路不好走,但他愿意肩負這一使命。


分享到: