松江將迎克隆猴團隊:十年堅守 永不言棄

2018-08-14 10:48:55|來源:文匯報|編輯:彭麗 |責編:劉徵宇

松江將迎克隆猴團隊:十年堅守 永不言棄

保育員帶“中中”“華華”(右邊兩隻)外出曬太陽。

松江將迎克隆猴團隊:十年堅守 永不言棄

孫強在實驗室做實驗。 曹發華攝

松江將迎克隆猴團隊:十年堅守 永不言棄

劉真 (左一)與工作人員一起給實驗猴做手術。

  在幾年後,風景秀麗的松江將可能迎來一大群“猴居民”。就像《西遊記》中孫悟空一把毫毛變出來的許多小猴子那樣,它們中的很多個體會具有完全相同的遺傳物質。它們有一個特別的名字:體細胞克隆猴。科學家希望將它們發展成為腦科學、新藥研發的重要實驗工具——非人靈長類模式動物。由此,人類生命科學研究將進入嶄新的“非人靈長類模式動物時代”。

  標誌這一時代開啟的,是今年1月25日登上國際著名學術期刊《細胞》雜誌封面的世界首批體細胞克隆猴“中中”和“華華”。由於體細胞克隆猴具有一致的遺傳背景,可以使科研結果更加可信,並大大減少實驗動物的用量。據估計,配合基因編輯技術,這一突破可能讓新藥研發的臨床試驗週期大大縮短。

  就在登上《細胞》雜誌半年之後,中國科學院腦科學與智慧技術卓越創新中心與松江區政府簽訂合作協議,共同創建G60腦智科創基地,以非人靈長類模型研發平臺為基礎,建立腦科學與類腦智慧新技術研發平臺,腦疾病診斷、藥物檢測與干預手段産業化平臺。

  一小時可以測定十種腦功能指標的檢測工具集、可以放入大腦的柔性電極、戴在頭上即可干預改善睡眠的非侵入頭環……未來,這裡誕生各種腦智科技産品,將給我們的生活帶來意想不到的改變。

  或許二三十年後,人們再回望這段歷史的起點,會記得在蘇州小島上堅守了十年的這支科研團隊,是他們突破了世界上體細胞克隆非人靈長類動物的技術瓶頸,在哺乳動物體細胞克隆史上豎起了又一座里程碑。

  敢執牛耳者孫強

  出蘇州古城西南40多公里,或許今後導遊在介紹這裡時,會提到這樣一句話: “這裡是世界上首批體細胞克隆猴的誕生地。”

  父精母卵,是大家熟知的哺乳動物生殖方式:精子和卵子各攜帶一半遺傳物質,相互結合在一起,形成受精卵併發育成一個新的個體。但體細胞克隆卻用 “狸貓換太子”的手法,將一個體細胞裏的染色體 (即DNA)替換掉卵細胞中的DNA,再讓這個卵細胞用體細胞裏的DNA完成新個體的孕育。

  1997年,多莉羊的誕生宣告了人類首次成功用體細胞克隆出了哺乳動物。此後,牛、鼠、豬、狗、兔等都被成功克隆。其中實驗小鼠是生命科學研究與新藥研發最重要模式動物之一,為科學家發現生命奧秘、幫助人類研發新藥,立下赫赫功勳。

  然而,生命科學發展到21世紀,生命科學家,尤其是神經科學家,開始向動物界最神秘、最複雜的器官——靈長類動物的大腦,發起了挑戰。因為科學家發現,那些給人類生活品質帶來巨大威脅、給社會帶來沉重負擔的自閉症、阿爾茨海默症、帕金森病等很多精神類、退行性疾病,起病根源多與大腦有關。如果想要研究清楚這些疾病的發病機理、找到合適的預防治療辦法,就必須對大腦進行更深入的研究。

  斑馬魚、果蠅、小鼠,甚至豬、羊、狗的大腦,都無法與靈長類大腦的複雜程度相比,科學家必須在人類的“近親”——非人靈長類動物中,找到合適的實驗模式動物。

  這個問題在世界著名神經科學家、中國科學院神經科學研究所所長蒲慕明的腦海中已經盤桓了許久。 “這是世界神經科學界共同遭遇的瓶頸,誰能率先突破,就相當於執到了未來神經科學發展的牛耳。”他在很多場合不止一次提到,這將是中國神經科學走到世界最前沿的一個歷史機遇。

  這是世界級的歷史機遇,卻也是世界級的歷史難題。

  “基因一致性”是實驗模式動物最重要的一個條件,但這點在猴子、猩猩等 “人類近親”中實現起來異常困難。有沒有別的辦法?有!那就是體細胞克隆。因為它可以在體外對細胞進行精準而複雜的基因編輯,並且可以非常容易地複製出一堆具有一模一樣基因編碼的細胞。這些細胞如果可以長成一隻只小猴子,那就是科學家心目中理想的非人靈長類模式動物了!

  然而,非人靈長類動物的體細胞克隆卻仿佛是一道難以逾越的障礙,阻止人類解開大腦——這個 “上帝的傑作”的奧秘。

  本世紀初,美國匹茲堡大學的科研人員在 《科學》上發文,聲稱用體細胞克隆非人靈長類動物的理想是不可能實現的。當時,俄勒岡大學教授米塔利波夫撰文指出,科學家更應該從人跡罕至的科學道路上發現不尋常的風景。但在2011年,他在嘗試了15000枚猴卵細胞後失敗了:他製備的克隆猴在懷孕81天后流産。但這已是科學家取得的最好成績。

  中國科學家,誰來肩負起挑戰克隆猴這個世界科學難題的重任?2008年,製備轉基因猴失敗,剛從西雙版納山上把儀器運下來的孫強,遇到了蒲慕明。

  沒有留過洋,沒有做出轉基因猴,也沒什麼閃亮的人才標簽,當時已經35歲的孫強,看起來無甚特別之處。但從不以 “帽子”取人的蒲慕明卻決定讓這位胸有理想、心懷熱情,還掌握了非人靈長類輔助生殖技術的年輕學者來挑戰這個世界級難題。

  一次,在海南召開的學術會議上,孫強的報告激起了當時台下神經所科學家們的濃厚興趣。 “提問那麼熱烈,感覺像一次面試。”孫強回憶,他當時想,如果可以來神經所繼續研究猴子,那真是太好了!

  “到神經所來做非人靈長類研究平臺吧!”2009年3月,蒲慕明向孫強發出邀請。

  “可以,但我要帶兩個低學歷的人過來。兩個獸醫,他們有很豐富的照顧猴群的經驗。”孫強只向蒲慕明提了兩個條件,另一個條件是平臺必須快速啟動。從失敗的迷茫中重新找到夢想,哪怕這個決定不太成熟、有點衝動,他只想儘快朝著那個方向跑去。

  於是,孫強再一次來到了猴場旁邊。位於太湖一座小島上的猴場,有陽光猴房,還有可以開展實驗的空間。一間陽光猴房足有 28平方米,層高 3.5米,適合猴子在充足的自然光下攀援、跳躍,健康快樂地生活。“這很重要,我們必須要保護動物健康,不然做不出好的實驗來。”孫強説,這是他一直堅持的,每個獸醫來到他的團隊,首先就是要學會如何與猴子“交朋友”。

  去基地的小道上沒有路燈,就自己帶手電筒;沒有公交車,團隊還買不起汽車,就先騎電瓶車;科研人員沒有住宿的地方,就先每天往返克服一下。租下這棟建築,孫強買來80隻母猴、8隻公猴,搬來實驗設備,中國科學院神經科學研究所非人靈長類研究平臺就這樣開始了運轉。

  劉真的勇氣

  今年7月下旬,劉真的課題組開始招聘博士後,他成了神經所的一名正式課題組長。八年前,他還只是一名險些以2分之差錯失進入神經所的本科畢業生。這八年,他實現了人生中的巨大飛躍,但其中的挑戰與糾結,也是常人難以想像的。

  “如果要你準備好十年什麼也得不到,你還來不來我的課題組?”面試時,孫強這樣問劉真。劉真都沒一絲猶豫就回答: “來!”

  雖説進了位於上海的神經所,工作卻位於遠離神經所的一個島上。一個剛建立的實驗室,一個沒有輝煌頭銜的導師,挑戰一個耗時超長、失敗的可能性極大的課題,劉真這個“來”字似乎説得有些輕率。不過,有時候,心裏多一些單純和專注,少一些權衡得失,便會生出幾分不顧一切前行的勇氣和衝勁。

  等進了孫強的課題組,他才覺得這個導師不太尋常:他要求學生上完課得先回實驗室,和實驗室員工一起吃飯;他會手把手教學生做實驗;他還專門給學生開小課,介紹轉基因、幹細胞等領域的知識,特別強調學生要有科學精神,要有獨立思考的能力。

  “後來,我才知道孫老師的苦心。”劉真説,製備克隆猴不是自己在實驗室就能完成的,每次取卵、每台胚胎植入手術,都需要四五個工作人員配合完成。 “我真的很感謝他們,這麼多年,他們都不知道我做的什麼課題,只知道配合我不知做了多少臺手術,總在失敗,可他們還那麼信任我。”

  “沒有劉真的巧手,克隆猴可能成功不了!”這是孫強在很多場合不斷重復的一句話。世界級難題,並非沒有解決途徑,而是這條路太崎嶇,擋住了絕大多數人,直到有人憑藉非凡的毅力,在各種機緣巧合之下,衝了過去。

  劉真是這樣一個幸運兒,但這條崎嶇的路,也是難以想像的。進入實驗室後,他先用小鼠胚胎練了約半年的實驗操作,每天坐在顯微鏡前,手、腳、眼並用六個小時,幾乎優化了實驗的每個細節,來達到最好的效果。

  猴子的繁殖週期要四五年,是小鼠的20倍,這是科學家難以忍受的。當時,孫強與劉真探討,通過精巢移植的方式,最終將猴子的繁殖週期縮短到了不到兩年。憑藉這一技術所發表的論文,劉真順利拿到了博士學位。

  這時,劉真開始了人生中真正的糾結:以他的優秀,應該可以申請到國外一流實驗室的博士後。按照常規套路,出國、發表高水準論文、回國自立門戶,是最保險的道路。還要跟著孫強繼續走下去嗎?現在不出國,將來萬一克隆猴失敗,那自己可能申請“青年千人”、各種資金支持,都將困難重重……

  蒲慕明給了劉真一粒 “定心丸”:只要有出色的工作,神經所不會看重國外經歷!這讓他徹底放下心來,一心撲在克隆猴上。

  從小鼠胚胎到猴子胚胎,難度呈幾何級上升:猴的卵細胞特別容易激活,所以必須要小心將卵細胞去核,而不去激活它;將準備好的體細胞染色體迅速植入去核卵細胞中,但要儘量減小對卵細胞的損傷;他們嘗試了很多種方法,才發現了兩種酶具有最高的胚胎發育率……

  在15秒之內,抽掉一個卵細胞中的染色體,再將一個體細胞注入到這個去核卵細胞中——如此精準、穩定的實驗手法,當時實驗室只有劉真能做到。最終,在製作了上千個胚胎,經歷了無數次失敗之後,他們終於迎來了 “中中” “華華”的誕生。

  2017年 11月 27日、12月 5日,是兩個值得紀念的日子。不過對孫強和劉真來説,也是充滿忐忑的日子。因為就在三個月前,也曾有兩隻體細胞克隆猴誕生,可不到30小時就先後夭折。希望瞬間從巔峰跌落,他們冰凍了兩具小小的屍體,以備後續研究。所以,直到 “中中” “華華”快滿月了,他們才開始向 《細胞》雜誌投稿。

  從投稿到決定發表,只有短短的兩三周。今年1月25日在線發表,2月8日紙質版發表。這對師徒的勇氣和執著,十年所付出的辛勞,終於隨著這項令世界生命科學界動容的工作面世,得到了回報。

  獸醫王燕

  剛出生時,“中中”“華華”只能在保育箱裏生活。今年4月,它們就已經可以出暖箱曬太陽了。現在,這對食蟹猴姐妹已經可以和野生猴群一起正常生活玩耍。

  “中中更喜歡從背後抱著同伴,所以挺好區分的。”獸醫王燕是這篇論文署名的第三作者,可見她在這項工作中的貢獻之大。孫強之所以堅持將她從雲南帶到蘇州,因為她照看猴子,已經超越了一般意義上的工作。

  在蘇州,王燕負責帶領一支10人的獸醫團隊,照顧上千隻實驗猴。“照看猴子,就和照看孩子很像,它們會把我們當朋友。”王燕説,每次去檢查月經,母猴都會很配合地豎起尾巴、背轉身體;帶小猴們曬太陽,它們也總繞著保育員上躥下跳。她喜歡照顧動物的那種親切和溫馨。

  從最初的88隻猴子,到去年的940隻,獸醫必須一年365天全年無休地照顧它們:夏天高溫超過 35℃,可猴房裏沒有用空調,他們就每天幾次巡視檢查,及時發現中暑的猴子;猴子生性好動,有時會從猴房高處摔下來跌傷,甚至大出血,他們要及時救治;護理孕猴和小猴都需要十二分的仔細和耐心……

  從一組數據可以看出他們的工作量之大:這十年來,他們平均每月治療36隻病猴,疾病類型主要是消化道疾病和外傷;每年總共觀察母猴月經58400隻次,每天不低於160隻,並給每只猴子建立月經檔案;給母猴注射超排藥物5848次,以獲得更多卵母細胞;由於80%孕猴分娩在晚上,獸醫必須輪流值夜班,手機必須24小時開機,去年一年值夜班255天;去年共對孕猴進行B超監控1713次,完成手術912台,包括胚胎移植、剖腹産;由於剖腹産母猴不願帶小猴,他們還得每隔兩三小時給小猴喂奶……

  “如果獸醫得不到動物的認同,這些工作根本不可能完成。”孫強説,他要求每個新來的獸醫都必須學習王燕的工作方法。

  蘇州平臺的條件很艱苦,直到現在都要靠自己做飯,一開始連住宿的地方都很艱苦,可王燕和獸醫夥伴們卻沒有一句怨言。因為連孫強也和他們一起吃、一起住,帶著大家一起攻克難關。2010年一個晚上,孫強騎電瓶車去實驗室,由於雨大、路黑,孫強摔斷了鎖骨。但當時正值超排的關鍵時期,為了不浪費來之不易的猴卵,他硬撐了一個星期把實驗做完才去醫院。這時,他的鎖骨已經錯位,不得不重新切斷再接上。這讓所有人都感動不已。

  曾有一度,王燕跟隨丈夫離開蘇州,回到老家雲南,但不久她還是勸説丈夫一起回來了,因為還是喜歡這裡大家團結一心的工作氛圍。2016年7月,受超強颱風尼伯特影響,太湖水位猛漲。平臺所在地勢比較低窪,很有可能被洪水淹沒。當時,所裏領導命令平臺放棄所有設備立刻撤退,確保人員安全。但平臺工作人員將東西搬到二樓,讓女性全部撤退,男性全部堅守崗位。最後,好在洪水及時消退,平臺有驚無險地渡過了颱風之劫。

  從雲南到蘇州,王燕還通過自學,將學歷從大專提升到本科,今年還評上了高級職稱。今後,平臺將會到松江發展,或許將有更廣闊的天地,等待著她。

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