美國冷泉港實驗室舉辦的學術(shù)會議上，年輕的中國女科學家曾藝站在講臺上，分享自己尚未發(fā)表的實驗數(shù)據(jù)。這是一個出人意料的科學故事，臺下眾人聽得津津有味。在報告最后，曾藝熱情地表示：“歡迎大家來重復我們的實驗！”
走下講臺，她很快接到了知名學術(shù)期刊編輯的橄欖枝：“這個工作很棒，投給我們吧！”
“直到這一刻，我心里的石頭才落了地?！痹囆Φ馈Ｔ诖酥?，她擔心這項成果太“前衛(wèi)”，難以被同行接受，這才精心策劃了這場華麗“劇透”。2020年3月，這項成果順利發(fā)表于《細胞》雜志。
“當你有最心愛的工作時，就要為它做到100%——這是我在細胞生物學國家重點實驗室學到的最重要的事?！痹囌f。
呵護創(chuàng)新的萌芽
曾藝是中國科學院分子細胞科學卓越創(chuàng)新中心（生物化學與細胞生物學研究所，以下簡稱生化與細胞所）研究員。她的研究組最早是做乳腺癌研究的。在一次動物實驗中，他們“順便”掃描了一下小鼠模型體內(nèi)的其他器官，意外發(fā)現(xiàn)了胰島成體干細胞的蹤跡。
“大家很驚訝，因為當時學界的主流觀點是胰島中不存在成體干細胞。”曾藝告訴《中國科學報》，“甚至有人認為，人之所以容易得糖尿病，就是因為沒有成體干細胞，導致胰島β細胞的損耗得不到有效補充?！?/p>
全球有4.3億糖尿病患者，其中1/4在中國。胰島β細胞功能失常導致的胰島素分泌不足是1型糖尿病和2型糖尿病的共同特征之一。傳統(tǒng)的治療方法——吃藥和注射胰島素都只能“治標”。要想“治本”，就需要通過胰島移植等方法，在人體內(nèi)重新產(chǎn)生健康的胰島β細胞。然而胰島供體不足的現(xiàn)實，嚴重制約了這種方法的臨床使用。
如何源源不斷地獲得可供移植的胰島β細胞呢？希望在于兩種干細胞：胚胎干細胞可以定向分化成胰島β細胞，但這種方法復雜且有一定的成瘤隱患；而利用成體干細胞在體外制備功能性類器官，安全性和簡便性都要好得多。
曾藝團隊在證明胰島成體干細胞存在的基礎(chǔ)上，進一步探索建立了小鼠胰島類器官的培養(yǎng)體系。在這套新的培養(yǎng)體系中，每一個類器官都具有和胰島中比例接近的各種分化細胞類型，是研究胰島各類細胞的優(yōu)良體外模型，也可以用于藥物的體外篩選。
目前他們正在與上海的醫(yī)院合作，繼續(xù)在人體中尋找胰島成體干細胞，并致力于在體外培養(yǎng)有功能的人胰島β細胞。
這篇《細胞》論文，也是曾藝研究組踏足胰島研究領(lǐng)域的開始。所有胰腺或胰島的實驗，對他們來說都是全新的。論文第一作者、生化與細胞所博士生王代松從文獻里自學方法，或者向遠親近鄰的各個實驗室求教，出色地完成了科研任務(wù)。
“在此之前，我們研究組從未有過胰島研究的背景，因此項目初始階段，我們很難申請到經(jīng)費，是所里經(jīng)過內(nèi)部討論，決定支持我們的?！痹嚤硎荆@項工作很大程度上受益于生化與細胞所的“自主研發(fā)課題”。
由于一些創(chuàng)新性很強，甚至有一定失敗風險的工作，在早期難以得到外界資助，生化與細胞所特別設(shè)立了自主研發(fā)課題，讓這些工作在萌芽階段就能得到支持，以此培育更多更好的原創(chuàng)性成果。
攀登卓越的階梯
對創(chuàng)新的追求，一直滲透在細胞生物學國家重點實驗室的血脈中。
這個實驗室的前身是1997年成立的中國科學院分子細胞生物學重點實驗室。多年來，這個中科院重點實驗室產(chǎn)出了大量優(yōu)質(zhì)科研成果，曾有兩項工作分別入選科技部2007年和2009年的“中國基礎(chǔ)研究十大新聞”。
2006年，實驗室作為“替補隊員”參與全國“國重”評比，成績優(yōu)異；2011年獲國家科技部立項批準成立國家重點實驗室，2013年通過驗收；在2016年的生物和醫(yī)學領(lǐng)域國家重點實驗室評估中，細胞生物學國家重點實驗室一舉獲評“優(yōu)秀”。
2007年回國的細胞生物學國家重點實驗室主任李勁松，親身經(jīng)歷了實驗室從“院重”到“國重”的發(fā)展歷程。但他說：“我感覺沒什么變化?！?/p>
“因為我們一直享受國家重點實驗室的待遇?！崩顒潘烧f，“在生化與細胞所，你從不會因為‘院重’還是‘國重’而受到區(qū)別對待。正是這樣的態(tài)度，才能留住人才，才能發(fā)展起來。”
在李勁松看來，細胞生物學國家重點實驗室的風格，就是生化與細胞所的風格，那就是“追求卓越”。
“不敢說我們的工作就是‘從0到1’，但是我們的確開創(chuàng)了許多以前沒有的方向。”他說，“關(guān)鍵在于，我們未來能把這些方向做到什么規(guī)模?！?/p>
開創(chuàng)廣闊的平臺
李勁松本人是人造精子細胞技術(shù)的開創(chuàng)者之一，也是基因組標簽計劃的提出者。
2012年，李勁松研究組與分子生物學國家重點實驗室的徐國良研究組合作，首次建立了孤雄單倍體胚胎干細胞，并證明這些細胞能夠代替精子，使卵母細胞“受精”并產(chǎn)生半克隆小鼠。
但在當時，這種人造精子細胞產(chǎn)生后代小鼠的效率很低下。接下來幾年，他們通過刪除兩個印記調(diào)控區(qū)域，得到了能夠高效支持半克隆小鼠繁殖的人造精子細胞。
“我們用幾年時間，把‘人造精子細胞’從一個概念，發(fā)展成一項可用技術(shù)。”李勁松說。
基于人造精子細胞技術(shù)的應(yīng)用，他們進一步提出了“基因組標簽計劃”。
自2003年人類基因組計劃完成后，超過2.2萬個編碼蛋白質(zhì)的基因被揭示出來。然而受限于技術(shù)瓶頸，超過一半的蛋白質(zhì)從未被研究過。
李勁松等人提出的宏大計劃是：利用人造精子細胞技術(shù)，給所有蛋白質(zhì)加上同一個標簽，進而通過卵子注射獲得全基因組超過2萬個蛋白質(zhì)的標簽小鼠庫，完成逾2萬標簽蛋白質(zhì)的生理組織表達譜分析。
目前這一計劃已先期獲得中科院戰(zhàn)略先導B和上海市科委項目的支持，并且成立了生化與細胞所基因組標簽計劃研發(fā)中心。預計該計劃將在5至10年內(nèi)完成基因組范圍超過2萬株的“人造精子細胞”庫，并獲得5000余個重要蛋白質(zhì)標簽小鼠，形成有國際影響力的實驗動物研發(fā)平臺。未來這項計劃還可能用于尋找癌癥治療新靶點等，有望促進精準醫(yī)療的發(fā)展。
走向應(yīng)用的天地
細胞生物學國家重點實驗室是一個主打基礎(chǔ)研究的科研機構(gòu)。但這里的很多成果正在一步步走向應(yīng)用，走向臨床。
“這不是巧合。”生化與細胞所研究員楊巍維說，“我們實驗室的兩大研究方向——‘細胞行為與命運決定’‘干細胞與個體發(fā)育’，本身都容易與疾病掛鉤。而對科研人員來說，基礎(chǔ)研究做到一定程度，自然而然，就希望把自己的發(fā)現(xiàn)推向落地。”
楊巍維研究組關(guān)注的領(lǐng)域是“頭號癌癥殺手”——肺癌研究。傳統(tǒng)手術(shù)及術(shù)后放化療可以很好地控制原發(fā)腫瘤，但對發(fā)生轉(zhuǎn)移的腫瘤往往束手無策。轉(zhuǎn)移是肺癌死亡率居高不下的重要原因。
人們早已發(fā)現(xiàn)，腫瘤細胞往往表現(xiàn)出與正常細胞不同的代謝特征。楊巍維研究組從代謝角度入手，鎖定了糖醛酸代謝通路中的一個小分子——尿苷二磷酸葡萄糖（UDP-Glc），發(fā)現(xiàn)它具備抑制腫瘤轉(zhuǎn)移的功能。
由于UDP-Glc是人體正常組織中存在的內(nèi)源性小分子，毒副作用相對較低，有望通過口服和靜脈注射等方式起到干預肺癌轉(zhuǎn)移的作用。
目前這項研究已經(jīng)申請了診斷和治療專利，相關(guān)試劑盒正在研發(fā)之中。
任何一項從基礎(chǔ)走向應(yīng)用的研究，都意味著持之以恒的深耕細作。這不僅需要科研人員沉心靜氣，也需要各方面的穩(wěn)定支持。
“生化與細胞所在這方面很給力。”楊巍維說，“不管是資金支持還是考核制度，都讓我們有充分的時間認識到自己想要做什么，鼓勵我們做一些有更大影響力的工作?！?/p>
在生化與細胞所，每個新入所的研究員都有長達6年的穩(wěn)定支持期。在這期間，除了定期匯報工作外，沒有嚴格的考核指標。6年期滿，才會根據(jù)科研人員的總體表現(xiàn)，判斷其是否適合留在這里。
“我是2013年回來的，去年剛剛摘下‘免死金牌’。剛開始也有些忐忑，但我很快發(fā)現(xiàn)，經(jīng)過單位6年的栽培，也經(jīng)過自己和團隊的歷練，我們已經(jīng)可以離開實驗室的保護傘，在更廣闊的天地搏擊風雨了?！睏钗【S說。
李勁松說過，在細胞生物學國家重點實驗室，每個研究人員都有一種精神，就是把自己的工作做到深入、做到透徹。而實驗室也在種種細微處呵護著這份精神。
在細胞生物學國家重點實驗室的這種精神驅(qū)動下，想來還會有更多成果從基礎(chǔ)走向應(yīng)用，從細胞走向臨床，從實驗室走向大世界。
實驗室小故事：溫暖 自由
結(jié)束了在美國的6年博士后生涯，高大明于2012年回到中科院生化與細胞所，成為一名研究員，獨立建立了研究組。
當年他在這里碩博連讀時，實驗室還叫“中國科學院分子細胞生物學重點實驗室”。當他再次回來時，這里剛剛換上了“細胞生物學國家重點實驗室”的嶄新牌子。
“那是一個充滿感染力的時代。研究所蒸蒸日上，實驗室生機勃勃?！备叽竺髡f。他當時有機會留在美國，但他深切地感到，長遠來看，還是應(yīng)該回到這里。
“我喜歡這里的文化積淀，也喜歡這里的工作氛圍。再次看到幫助過自己的老師，看到熟悉的同事和朋友，那種感覺真好?！睂Ω叽竺鱽碚f，這是一個充滿歸屬感的地方——“一走進實驗室的大樓，整個人都會放松下來?！?/p>
過去幾年，高大明和所里的季紅斌研究員合作揭示了小細胞肺癌轉(zhuǎn)移的新機制；和復旦大學附屬中山醫(yī)院樊嘉院士等合作，開展了中國人群肝癌隊列研究……每天都從事自己認為有意義的工作，他知道回來的決定是正確的。
不僅是高大明，幾位科研人員都在采訪中流露出對生化與細胞所、對細胞生物學國家重點實驗室的深摯情感。
李勁松說：“你問我對什么最有感情？我對這里的科研人員最有感情，我們研究所和重點實驗室人文氣氛是非常團結(jié)的?！?/p>
曾藝說：“我2010年回來后，見證了細胞生物學國家重點實驗室的每一次勝利。評估優(yōu)秀、獲批國重、完成驗收……每一次慶功酒我都喝過，我是發(fā)自內(nèi)心地感到驕傲和自豪！”
楊巍維說：“生化與細胞所和細胞生物學國家重點實驗室對青年科研人才有很好的扶持策略，對創(chuàng)新研究工作有很大的寬容度，讓我們能放心去做自己想做的事?！?/p>
高大明的一句話則格外耐人尋味：“與其說細胞生物學國家重點實驗室做了哪些正確的事，倒不如說它沒有做一些違反科學發(fā)展規(guī)律的事。順應(yīng)科學規(guī)律，尊重科學精神，就這么簡簡單單的，反而讓每個人都能發(fā)揮自己的聰明才智。”
科研工作的特殊性，注定了它需要依托專業(yè)的科研機構(gòu)，倚靠必要的科技平臺，依賴良好的合作和順暢的溝通。只有研究所和實驗室能充分滿足科研人員的這些需要，大家才會真正認同這里；只有科研人員發(fā)自內(nèi)心地熱愛這個機構(gòu)和這個集體，研究所和實驗室才能最大化地實現(xiàn)自己的價值。
細胞生物學國家重點實驗室的故事讓人們再一次看到，對一個科研機構(gòu)來說，經(jīng)費支持、設(shè)備平臺等硬件固然重要，但文化氛圍、精神面貌等“軟實力”同樣不容小覷。理想的實驗室，或許就是既有家庭一般的溫暖，也有藍天一般的自由吧。
細胞生物學國家重點實驗室簡介
細胞生物學國家重點實驗室依托于中國科學院分子細胞科學卓越創(chuàng)新中心，2011年10月獲國家科技部立項批準，2013年6月完成建設(shè)驗收。
細胞生物學國家重點實驗室以細胞活動的信號網(wǎng)絡(luò)及作用機理為主要研究方向，以闡明細胞的增殖、分化、凋亡、運動等基本生命活動及其分子調(diào)節(jié)網(wǎng)絡(luò)的組分、相互關(guān)系、調(diào)控機理，以及與疾病的關(guān)系。
細胞生物學國家重點實驗室以成為國際一流的細胞生物學研究單元為目標，設(shè)置“細胞行為與命運決定”和“干細胞與個體發(fā)育”兩個主題。第一主題側(cè)重細胞活動的普遍規(guī)律及其與疾病的關(guān)系，第二主題則以干細胞為主要研究對象，針對干細胞的特殊性，揭示其在體外和體內(nèi)發(fā)育過程中的活動規(guī)律，并探索其在組織工程、再生醫(yī)學領(lǐng)域中的應(yīng)用。
《中國科學報》 2020年8月20日 第4版
作者：李晨陽
