近日,中国科学院分子细胞科学卓越创新中心周斌科研团队历时8年完成的研究,终于成功发表在了Cell杂志上。
然而,从持续近两年的前期探索,到确定详细方向潜心研究,再到初步获得的研究进展被国际同行“截胡”,周斌团队完成这项研究的过程可谓是一波三折。
2016年的一天,周斌和刚进组的赵欢探讨科研方向时,抛出他长期思考的问题——“为什么细胞衰老领域没有用于示踪和基因功能研究的单重组小鼠,而心肌细胞、肝细胞这些细胞的示踪工具十几年前就有了?”
细胞衰老是个热点研究方向,彼时已涌现出诸多相关研究成果。不论是大成果还是小成果,很多国际顶级刊物都会积极报道。而没有单重组小鼠等工具,意味着研究人员尚未构建出一个可以研究衰老细胞命运与基因功能的模型,更谈不上深入研究了。
这让赵欢来了兴趣。在周斌指导下,她开始查文献深入了解。“当时研究人员已经发现了衰老细胞在不同损伤模型中既可能扮演了正面角色也可能成为负面因素,但因为该领域缺少能有效识别和消除特定细胞类型衰老细胞的遗传工具,使得研究人员只能关注最主要的细胞群体,而没法对细胞类型进行精准识别。”
周斌(前排右一)和团队成员
2017年,周斌科研团队就创建了更精准的双同源谱系示踪技术,能实现对体内特定细胞类型的精准研究。
在此基础上,该团队首先通过开发单同源重组谱系示踪技术来研究衰老细胞,构建了肝纤维化损伤模型,并基于此发现该模型里的衰老细胞主要是巨噬细胞和内皮细胞。
正当研究不断深入时,赵欢却在2020年6月收到了一个令她十分沮丧的消息。周斌告诉她,当时Cell Metabolism相继报道了两个和团队相关的成果。“分别是美国和日本的研究者做出来的,和我们的研究结果都很相似。”
研究成果被“截胡”,这意味着团队4年的努力几乎白费了。
“开始知道这个消息真是非常失落。”但在和导师不断复盘中,赵欢又重拾了信心。
周斌告诉赵欢,研究成果被抢发其实是科研常态。“几年前我们开始这项研究时还没有成果出来。短短几年就有相似成果,这至少说明我们的研究方向是国际同行公认的。”
赵欢介绍,在国际同行的成果发表前,团队就已在前期研发的单同源重组谱系示踪技术基础上,着手构建双同源重组谱系示踪技术。
这两种技术有何区别?赵欢举例说,好比一个Word文档里有几万字,想找到具体的文字内容,传统单同源重组酶系统只能输入一个关键词进行检索,而双同源重组能输入两个关键词检索,结果更精确。
好的构思有了,但留给团队的时间并不多。“周老师提醒我,同行能做出单同源重组谱系示踪技术,就很可能也会想到构建双同源重组谱系示踪技术。”此后几年,赵欢的压力更大了,她需要在最短的时间里做出更具超越性的成果。
“光是构建工具小鼠就用了一年半左右的时间。”最终,团队开发了4套系统,构建了一种针对体内衰老细胞谱系追踪并研究其特定功能的技术。
利用体内细胞衰老的谱系示踪及功能研究技术揭示不同细胞类型衰老细胞特定功能
赵欢举例说,此前人们在神经退行性疾病模型中研究发现,其大脑中衰老的星状胶质细胞和小胶质细胞会增多,而清除掉衰老细胞群体,有助于改善相关疾病。用团队开发的工具,就可非常精准地研究大脑中衰老胶质细胞的命运与特定功能。
今年9月,上述成果修改一次后正式被Cell接收。“那一刻真是如释重负。”赵欢感慨道。
那么,上述团队研发的细胞衰老谱系示踪及功能研究技术究竟有什么用?
衰老细胞群体中存在“好人”和“坏人”,是业界已有的研究成果。但此前的技术没法精准识别其中的好坏,更谈不上对其“精准狙击”。
更为复杂的是,衰老细胞与新生细胞往往比邻而生。有研究表明衰老细胞在某些情况下可能发挥积极作用,如肿瘤抑制、胚胎发育、伤口愈合、毛发生长、促进肺再生等。这就意味着衰老细胞并非一无是处,不能简单地将其全部清除。
要知道,人体内约有30万亿个细胞,超过400种细胞类型。在这么多细胞中“追凶”,好比大海捞针。
赵欢举例说,团队开发的这套系统,就像是让拥有这项技术的科研人员炼就了孙悟空的火眼金睛,能够穿透表象,直视细胞本质。洞察衰老细胞“真面目”的同时,还在肝脏损伤小鼠模型上实现了更加精准的“惩恶扬善”,清除那些衰老细胞里扮演“坏人”的“妖魔鬼怪”。
未来,该团队还会把工具小鼠共享出去,让其他科学家同步研究衰老的其他类型细胞,进一步破解细胞衰老之谜。
来源:中国科学报
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