用最原生态的环境，HHMI打造全球神经科学高地，孕育下一个诺奖只是时间问题
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2024-10-03 08:30
江苏
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HHMI出巨资设立珍妮莉亚研究园（Janelia Research Campus，图片来源Wiki
导读
一般来说，科研机构或许都会选址在高新技术密集地或高校内以便于交流，但偏偏有机构选择反其道而行之，将选址定在了原生态的农场中。
可就是在这样一家“农场”机构，却孕育出了全球顶尖的神经生物学。这就是今天我们要介绍的珍妮莉亚研究园（Janelia Research Campus）。
作为霍华德·休斯医学研究所（Howard Hughes Medical Institute，HHMI）旗下聚焦于科技创新的园区，Janelia研究园在最自然、休闲的田野环境中做出了最顶尖的神经生物学和技术创新，而这种“反差感”正是Janelia研究园的魅力所在。
可以说，Janelia研究园孕育出下一个诺贝尔奖只是时间问题。
如果你刚刚下班开车回家，遇到大堵车并且道路疏通遥遥无期，这时候你是不是会有想狂按喇叭的冲动？一般我们把这种情况调侃为“路怒症”。人为何会发怒？在以往，研究人员认为是因为特定细胞之间的反复连接所导致的，这些信号在循环中不断传递并影响同一神经回路，从而维持了生气的行为。然而2023年11月，Janelia和加州理工学院（California Institute of Technology）的研究人员发现，试图从果蝇的视角来打破这种思维定式。研究人员发现雌性果蝇为了生存会通过头撞、推搡其他雌性果蝇，在这些果蝇大脑中存在一些细胞类型，这些细胞能让果蝇持续愤怒长达10分钟。![]()
果蝇大脑中与雌性攻击性（aIPg）相关的神经元之一的图像但这个状态的持续不只因为攻击性细胞间一直传递信号造成的，实际上还有其他因素在维持这个状态。研究人员设想，这其中或许包括影响神经元活动的化学物质或者大脑中的其他信号传递回路。领导这项研究的Katie Schretter认为，“这对这个领域来说很有趣，因为我们通常认为循环连接是持久状态的关键……但现在来看，这种说法可能要打个问号了”。参与这项研究的Janelia在果蝇、小鼠相关的神经生物学方面的研究方面表现突出。在这里的科研人员不用为经费担忧，他们脑子中考虑的是基本都是科学问题，唯一令他们担忧的只是他们从事的科学是否最前沿，是否揭示最根本的科学问题。神经生物学可以说是Janelia的一项金字招牌。作为世界顶尖科研机构霍华德·休斯医学研究所（HHMI）旗下聚焦技术创新的园区，Janelia的技术和工具创新也是其不可忽视的拿手好戏。值得一提的是，这样一个盛产创新技术与神经生物学的园区，所处的环境却是一个风景秀丽、环境舒适的农场。这样的反差感从何而来？珍妮莉亚研究园是美国霍华德·休斯医学研究所（HHMI）旗下的一所科研校区。HHMI是一家全球著名的非营利性医学研究组织，位于美国马里兰州，由飞行员霍华德·休斯于1953年创建。1976年，休斯在没有遗嘱的情况下去世，而当时休斯是HHMI唯一的受托人，因此HHMI为了确认是否会获得休斯部分遗产而陷入了漫长的诉讼时期，直到1984年4月，法院才完成遗产分配，并为该研究所的财产管理任命了新的受托人。受托人通过私人出售或公开股票发行的方式出售了休斯的遗产，让研究所在之后获得了一大笔资金，其中包括27亿美元的现金。有了大笔资金后，HHMI得以在科研方面大展拳脚。20世纪末期，HHMI在细胞生物学、遗传学、免疫学、神经科学和结构生物学方面的研究都做的极为出色的成就。而Janelia的创建，则因始于1999年一次二人的对话。当时诺贝尔奖获得者、核酶发现者Thomas R. Cech正担任霍华德·休斯医学研究所（HHMI）的所长。他会见了当时HHMI研究员、国际知名遗传学家Gerry Rubin，二人商讨了如何扩展和使HHMI研究多样化的科学发展计划。之后，生命科学迎来崭新的21世纪，学科、研究之间的交叉融合越来越密切频繁，因此研究工作最好应当在协同的环境中进行；此外，生物研究对于数据和技术的要求也越来越高，许多科学家要在研究领域取得进展就必须要准备新工具。因此二人协商后，HHMI计划打造一个始终集中于技术创新的前沿领域的园区。之后，HHNI团队找到了一块空地，一个打造崭新的园区计划应运而生。由于这块地名为Janelia Farm，因此后来也有很多人亲切地称这个研究所为“农场”。2002年，Rubin接管了Janelia的规划工作，并成为了Janelia第一任主任。2003年，Janelia正式破土动工。在筹办过程中，Rubin等人参考了英国剑桥医学研究委员会分子生物学实验室（MRC LMB）和AT&T贝尔实验室等科研机构的运营模式，确定了一些机构的共同原则，并将其应用于Janelia：1、限制实验室规模，使小组负责人能够积极参与直接进行研究并促进小组之间的合作。3、鼓励将重点放在确定重要问题和寻求长期承诺的答案上，而不是强调短期可交付成果。4、为开发广泛使用、经过验证的试剂、仪器、技术和概念方法提供长期支持。5、通过由专家人员运营的共享设施，创造无与伦比的科学支持。6、通过在招聘、绩效评估、资源分配和作者实践中明确承认对协作工作的智力和实验贡献，促进对彼此科学的合作和投资。7、组建项目团队——由敬业的科学家组成的小组，将各个实验室开发的研究工具或数据资源从原理验证转化为广泛有用的产品。
在研究环境方面，Janelia特意选址空旷的农场，找到了著名建筑师Rafael Viñoly和Robert H. McGhee，打造出一个鼓励自由、独立和创新的园区。Viñoly将园区建筑与周围景观融为一体，将一座900英尺长的建筑作为机构的核心，建筑可以延伸到山坡上。此外，设计中的玻璃和钢结构融合了灵活的实验室空间，能够根据设备、用途和需求进行调整和变化；同时，设计还包含了开放的社交空间，鼓励科学家交流并分享想法。2006年10月，园区正式开放，成为一家造型极具特色、环境非常原生态的研究机构。Janelia 研究园的架构由小团队组成，分为研究领域、项目团队和支持团队。可以说，Janelia在研究方面有两个非常令人印象深刻的标签：神经生物学和技术创新。神经生物学是Janelia的王牌项目，曾参与的项目包括：1、FlyTEM：旨在成像和组装两只果蝇的整个中枢神经系统，一只来自雄性，另一只来自雌性，并提供软件工具从这些数据集中提取神经解剖结构的骨架。追踪和成像仍然是Janelia科学的重要组成部分。2、NeuroSeq（2012-2015）：表征了果蝇和小鼠中特定神经元类型的转录状态。这些检测和技术仍然是Janelia科学的重要组成部分，并现在属于定量基因组学。3、Larval Olympiad（2012-2015）：鉴定并测试了参与感觉处理、运动模式生成和感觉-运动转换的果蝇幼虫神经元类别。
而这些项目大多与神经生物学相关，可以说，Janelia已然成为了神经生物学领域率先“吃螃蟹”的人。2017年，Janelia更是宣布了一个新的研究领域——机械认知神经科学。另外，它还有一项尤为令人津津乐道的研究。2018年，Janelia研究人员利用序列切片透射电子显微镜的成像技术，绘制出了果蝇完整大脑高清图。美国哈佛大学神经生物学家Rachel Wilson评价道，“可以说，这个数据集及其创造的研究机会是神经生物学领域最近发生的最重要的事情之一”。除了神经生物学外，Janelia的另一大标签则是技术创新。随着科研进步，HHMI要求Janelia的研究方向要始终集中于技术创新的前沿领域，这也就使得Janelia在技术尤其是工具方面尤为先进。Janelia的技术团队不仅拥有专业的工作人员，还拥有最先进的设备和设施，补充和扩展了各个研究实验室的可能性。目前在解剖学和组织学、细胞和组织培养、流式细胞术方面，Janelia都拥有世界前沿的工具用于研究。Janelia的学术环境同样非常出色。Janelia视野开阔、环境优雅，一年四季风景如画，园区内有一片很大的树林，还有一块小岛，工作环境非常惬意、休闲。另外，在这里工作的学者科研状态也十分自由。园区一年365天，每天24小时全天候运转，只要研究人员有灵感，随时随地都可以来到实验室将灵感转化为现实。最后值得一提的是，Janelia承载了HHMI对于开放科学（Open Science）理念的诠释。HHMI认为在生物学领域，新技术能够推动创新。因此，HHMI致力于与全球非营利性研究、学术界和商界的科学家们共享创新、想法、工具、技术。Janelia会提供一些创新工具、第三方存储库及商业平台等，最大限度地发挥工具的价值。首先，小型实验室的效率和局限性。小型实验室在支持性、协作性环境中非常高效，但很难在一些大型的科学项目和活动中发挥价值；其次，Janelia的投资回报。尽管在HHMI看来，Janelia称得上成功，并为实验研究提供了先进的工具，但由于区别传统实验室，其影响的评估仍需要时间。总而言之，未来“小农场”能否肩挑“大型科研项目”的重任，这一点仍需要时间去验证。1.Howard Hughes Medical Institute.wikipedia.2.一个“农场”的10年：缔造脑研究高地 | 访谈.知识分子.3.Janelia Research Campus官网4.Fighting fruit flies help researchers understand why we stay.Janelia Research Campus.5.科学家绘制果蝇完整大脑高清图，以追踪神经元之间的连接.科学网6.Janelia Research Campus.wikipedia.7.Point of View: Looking back and looking forward at Janelia.eLife.![]()
