李劲松:探索“生命往返跑”奥秘

来源:生物360 发布时间:2017年01月19日 浏览次数: 【字体: 收藏 打印文章

我是李劲松,2007 年进入中科院上海生命科学研究院生物化学与细胞生物学研究所担任研究组长。到位之初,我以中科院“百人计划”候选人身份获得生化与细胞所先期提供的科研启动经费,之后获得科学院“百人计划”择优专项经费支持,得以在 3 - 5 年内安心致研,对自主确定的研究课题进行研究。到位的第 4 年,我的研究组在 Cell Stem Cell 杂志上发表研究成果,之后在 Nature、Cell 杂志发表研究论文。我的研究基础的建立,直接受益于中科院“百人计划”支持。今年正值“百人计划”实施 20 周年,我很愿意与大家分享我的学术成长经历。

阴差阳错走上科研路

二十六岁之前,我从没有想过要成为一名科技工作者,甚至是令我仰望的科学家,用今天的流行语来说,那太“高大上”了。直到硕士毕业,和大多数同龄人一样,捧一个金饭碗、做一名公务员一直是我的目标。可惜事与愿违,阴差阳错走上了科学研究之路。

1993 年本科毕业的时候,当年公务员招录政策不面向应届生,我“退而求其次”,作为优秀毕业生获得了保送免试读研究生的机会;硕士研究生毕业的时候因成绩优秀获得了留校任教,也没做成公务员;之后作为青年骨干被学校派遣到北京大学进修细胞生物学课程,期间去中科院动物所合作研究,并于 1999 年考取动物所陈大元研究员的博士,有幸参加了我国首批体细胞克隆牛的研究,这项成果后来获得国家自然科学二等奖,我是“第四完成人”;如同当时的国内博士毕业生一样,2002 年我也加盟了留学大潮,去了美国洛克菲勒大学彼得·曼巴茨实验室做博士后,成为实验室招收的第一名中国留学生,曼巴茨教授看重的正是我在体细胞克隆牛工作中练就的技术,在洛克菲勒大学,我独立建立起克隆小鼠实验平台,2004 年以第一作者身份在 Nature 发表了研究论文。

至 2007 年,我已在美国工作了 5 年,除 Nature 外,还在 PNAS、Current Biology 等发表了研究论文。时间总是在不经意间匆匆流逝,继续留在美国、还是回国,我又走上了职业再抉择的道路。我怀着惴惴不安的心情向生化与细胞所投递了简历与职位申请,因为研究所在基础研究方面实力非常雄厚,但我的研究偏技术,所以心里并没有十足的把握,甚至压根也没想过能够入选名声响彻海外的中科院。

很幸运,生化与细胞所当时正在加强干细胞方面的研究部署,我顺利受聘成为 PI(研究组长)。

“雄关漫道真如铁,而今迈步从头越”,如何从一名博士后快速、顺利的转型为研究组长,对于我来说是回国后的第一重挑战。回国前,我多渠道听闻:在很“牛”的生化与细胞所“存活”下去很难。然后,我以“不到长城非好汉”的拗劲想亲身论证听闻,所谓百闻不如一见,时任所长李林以及王恩多院士、李伯良研究员等所内专家的真诚将我的担忧抛向九霄云外,让我深刻领悟“牛”在于脚踏实地、竞相创新的研究所文化。事实上,回到研究所的年轻人在科研启动经费、仪器设备购置、实验动物需求、研究生招生等方面,甚至在发展面临困难时,都能得到来自研究所各个方面的支持和帮助。

2009-2010 年期间第二重困难接踵而来,那时我的实验室建设初具规模,和那些有研究所渊源的相比,我的实验室没有在短时间内产生研究成果,最直接的现象就是研究生不太愿意选择我的实验室,因为“传言”认为:李劲松实验室是做技术的,在他那里学不到东西,并且组里有一名研究生转走,一名研究生退学,一时间人心浮动。“路漫漫其修远兮,吾将上下而求索”,面对困境,我首先想到的就是研究所“牛”的文化,即科研需要亲力亲为,于是我和实验室团队一起做实验、一起分析实验结果,共同寻找实验突破口,稳定“军心”。同时,研究所领导、研究生办公室老师以及不少“过来人”也给予我帮助,让我深深体会到我不是一个人在“奋斗”,同时更让我明白这是研究组长成长过程的一部分。

一分耕耘一分收获,可谓拨开乌云见阳光。2010 年我的实验室在 Cell Research 发表了研究论文,2011 年在 Cell Stem Cell 发表了研究论文,确证克隆囊胚滋养外胚层存在的重编程异常细胞是克隆胚胎发育失败的关键原因,通过修复这些缺陷我们使克隆动物出生效率提高了 6 倍。这些研究成果的发布初步打开了我实验室创新与发展局面。

回想投稿 Cell Stem Cell,可谓波折重重。起初编辑退回了我们的投稿,认为新颖性不够,还提出了很多问题;经过分析,我们认为他们提出的问题我们都能回答,于是鼓足勇气再写信过去,阐述我们研究的创新性,甚至启动了同行论证,几次三番努力,才终于促成了文章发表。

万事开头难,自那以后,我的实验室研究工作似乎顺遂了起来,2011 年我们与徐国良实验室合作发表了 Nature 论文,使人们对早期胚胎发育中的重编程过程有了更清晰的认识,也为提高动物克隆效率带来了新的理论依据;2012 年再次与徐国良实验室合作发表 Cell 论文,首次建立了来自精子细胞的单倍体胚胎干细胞系,这些细胞保持了一定水平的精子特性,并进一步验证这些细胞能够代替精子在注入卵母细胞后产生健康的小鼠(称为“半克隆”小鼠)。

相较而言,回国后前 4 年的日子颇为焦虑和“灰暗”,但这是科学研究的常态,科研从来就不是一帆风顺,只有坚定信念,遵守规律,不断尝试,才可能获得结果。那几年,经费支持显得尤为重要,使我能够摒心静气,潜心研究,坚持下来。

我很庆幸找到了最能给自己乐趣的事业。在青葱岁月,我也曾是一名不知道自己兴趣在哪里的学生,但不停的思考和踏实的脚步让我离认识自己越来越近,终于找到自己一直想要走下去的路。

着迷“生命往返跑”

2007 年回到生化与细胞所以来,我一直从事体细胞重编程与诱导多能干细胞的研究,这是一个令人着迷的领域,被人们俗称为“生命往返跑”。随着 2012 年诺贝尔生理学或医学奖颁发给两位本领域的创始科学家,越来越多的人开始了解和熟知这个领域。

何谓细胞的“生命往返跑”?一个刚出生的婴儿将来可能从事不同的职业,可一旦入了某一行,就很难再转行。细胞也是如此,干细胞就如婴儿般,在分化成特定的体细胞后,就不能再改变“职业”,比如皮肤细胞无法变成肝脏细胞。

然而,科学家却发现已经成熟分化了的身体细胞在一定条件下,居然能回到“婴儿状态”,并在分化后重新选择“职业”。这就是细胞的“重编程”。这扇科学之门一旦推开,无数科学问题便接踵而来:在细胞这一“逆天之举”中,有多少因子参与?具体过程如何?为何实验的成功率会这么低?……这简直就如一片谜的海洋,我们希望自己能解开尽量多的疑团。

近年来,我们运用核移植、诱导多能干细胞(iPSC)、半克隆等技术开展工作,几乎囊括了目前研究细胞重编程的所有重要技术方向。其中,半克隆技术是我们的首创。这项技术发表时,《细胞》杂志特地对我进行专访,认为这在细胞重编程研究领域是一项里程碑式的成果。因为它使原先无法培养、扩增的精子细胞,变得可以培养、扩增。

精子是一种分化成熟的细胞,干细胞变成精子,就相当于划上了句号。我和徐国良研究员合作,建立起了单倍体胚胎干细胞系。这种细胞既有精子的作用,又能培养、扩增。利用这种“人工精子”,科学家就能更方便地制造出带有不同遗传信息的小鼠,更深入地研究细胞重编程的各种机理。这项研究成果为进一步揭示体细胞重编程的机制提供了新的研究手段和思路,为体细胞重编程技术在再生医学和干细胞领域的应用奠定了重要的基础。

然而,单倍体胚胎干细胞系的出现本身也带来重大的科学问题,为什么单倍体细胞会自发变成两倍体,而变成两倍体后为什么又不会变成四倍体,这里面的机制是什么?这都需要进行揭示。此外,这个细胞能让卵母细胞“受精”,并产生健康的半克隆小鼠,它有精子一些特性,但这个特性随着培育境况会丢失,为什么它能够存在又不稳定呢?“这些科学问题都很有意思,回答它们对于探索生命的规律是很重要的。” 目前,我们研究团队正在进行后续研究。

“我就像在海边捡贝壳的小孩,只觉得贝壳越捡越多、越看越美,浑然不觉海水已经漫过了脚踝。”

感悟“科研往返跑”

回想这几年走过的历程,我在生化与细胞所的经历就如我的研究方向一样,在不断地“往返跑”。在“往返跑”的征程中,我感觉有以下几个关键要素需要坚持:

一是坚定信心和目标,咬定青山不放松。科技创新不是一帆风顺的事业,我个人认为更确切的是“苦行僧”,是在不断地失败和挫折中披荆斩棘的职业,做好科研要有曾国藩说的“屡败屡战”精神。

二是千里之行始于足下,踏踏实实做科研。作为研究组长光有“idea”和技术路线图远远不够,还要与研究团队一起亲身体验生命科学研究奥秘,要有“不入虎穴焉得虎子”的精神。

三是不能闭门造车,合作才能双赢。对于我来说,能够找到徐国良研究员这一黄金搭档,既有偶然性,也是必然的,因为我们有共同兴趣、语言和意志,我们在“生命往返跑”中犹如“接力赛”一样你追我赶。我与李党生研究员的合作也取得了共赢的效果,他作为一名高水平科学编辑的严谨态度及审稿方式反向促进了我们的课题研究,使我少走了很多弯路。

7 年回国光阴如“白驹过隙”,弹指一挥间,能够与 20 年的一起成长,是我及海外留学人员的人生幸事,作为我们回国创新“第一桶金”,为入选者深深打上“中国科学院人”烙印和精髓。

Baidu
map