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在科学研究的旅程中,问题是探索的起点,是推动进步的引擎。正如爱因斯坦所言:“提出一个问题往往比解决一个问题更重要。”一个好问题能够激发无数的思考,开启全新的研究方向,引领我们发现未知的真理。
生命科学是一门充满活力和无限可能的学科。从细胞的奥秘到生态系统的复杂性,从基因的密码到人类健康的维护,每一个领域都蕴藏着无数的问题,等待我们去揭示和解决。而这些问题不仅仅局限于生物学本身,更跨越了物理、化学、计算机科学等多个学科,形成了一个庞大的交叉领域网络。通过多学科的合作与交流,打破传统学科的界限,找到更加全面和创新的解决方案。
为此,iFuture科学咖启动“生命科学问问问”沙龙,iFuture科学咖每期会设立一个方向主题,鼓励每一位参与者积极提出自己的问题,无论是关于基础研究的细节,还是应用领域的挑战,提问题、抛观点、出见解、谈思路、寻合作,形式多样,不一定需要有答案。通过问题的提出和交流探讨,希望能够有机会促进交叉合作,推动科学的前进。
001期“生命科学问问问”沙龙,定义主题为低温生物学。低温保存研究是生命科学的基础交叉学科,支撑细胞治疗、组织工程及器官移植等,可为生物样本提供“时间胶囊”,跨越供体与受体之间时间与空间的距离。冷冻保存的高质量样本对疾病研究与治疗策略开发至关重要,在临床医学,低温技术助力辅助生殖、干细胞治疗等领域有着重要作用。然而,该领域仍面临冻存工艺优化、降低细胞损伤等诸多挑战,需要更多科学家一起提出问题,共同参与。
本次“生命科学问问问”采用线下与线上相结合的形式,汇聚了多位来自不同领域的专家学者及线上线下的大量同学,交流会由上海理工大学生物系统热科学研究所胥义教授主持,围绕低温生物学及其相关领域的多个前沿问题进行了深入交流与探讨。会议内容丰富,亮点纷呈,特别是在自然界的耐寒机制启示和细胞适应性方面提出了新颖见解和潜在问题。主要内容如下:
冻存过程中低温保护剂去哪里了?
上海理工大学 占太杰博士
低温保护剂的渗透问题一直困扰着研究者们,为了评估保护剂与细胞的相互作用,占太杰博士利用光谱技术对保护剂在低温保存过程中的迁移和相互作用进行了可视化研究。然而,目前仍面临诸多挑战,如不同保护剂渗透细胞的机制尚不完全清楚,保护剂在细胞内的分布及其低温保护作用在微观层面仍存在许多未知问题。
冻存管冻存工艺可以直接用到冻存袋吗?
上海理工大学 韩恒鑫博士
在冻存工艺方面,从冻存管到冻存袋的工艺转换常常导致冻存效率显著下降。这主要是由于两者之间的热力学差异导致的,这些热力学差异会显著影响降复温速率,从而导致结晶行为和热应力的差异,最终体现到细胞存活率及回收率的差异。针对这些差异进行二次优化可实现冻存效率的提升,但是其背后的机理仍然需要进一步探究。
非热效应物理场如何促进低温保存效果?
中国科学技术大学 王子瑞博士
近年来,非热效应物理场在低温保存中的应用逐渐成为研究热点。借鉴食品保存中的非热效应概念,探索了其在生物样品保护中的潜力。通过观察重结晶过程,发现非热效应物理场对保护效果具有显著影响。然而,这一领域的研究仍面临机制不明、缺乏长期三维跟踪实验手段等难点。
金鱼冷冻后能复活吗?
上海理工大学 党航宇博士
金鱼实验展示了活体冷冻复苏的可能性,尽管金鱼在液氮中短时间冷冻后可以复苏,但长期存活率依然较低。长时间冷冻会对生物体内部器官造成结构损伤,严重影响其存活。因此,未来研究方向将聚焦于探索冷冻过程中生物体内部发生的生理变化及其复苏机制。
个体能像细胞一样冻存和复苏吗?
中科院分子细胞卓越创新中心 王禹霄飞博士
目前有科学家从冻土里复苏了4.6万年前的线虫,但是高等生物尤其是哺乳动物的冷冻和复苏仍旧是等待探索的难题。但自然界中存在许多耐寒生物如鱼、木蛙等,它们的耐寒机制为个体保存提供了宝贵的研究启示。
器官深低温保存时液体在液氮中可以不结冰吗?
中科院理化所 汪晓红博士
液体在低温下相变为固态时有两种形态,结晶和玻璃化,前者就是常说的结冰,而冻存时这会对细胞产生损害,为了避免这种损伤,一般多用玻璃化去实现“不结冰”的效果。实现玻璃化对于降温速率、液体浓度等有较高要求。
动物冷冻复苏后还能有记忆吗?
中科院神经所 胡慧祯博士
冷冻复苏后生物体是否能保持记忆是当前研究的重要问题之一。由于记忆存储位置和功能调控机制尚未完全理解,研究人员正结合神经科学探索冷冻对记忆的影响及潜在修复方法。