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【南方日報】廣東“80後”科學家陳捷凱發現誘導多能幹細胞新路徑

發表日期:2015-08-10 來源:南方日報 來源: 放大縮小

  國際著名學術期刊《自然·細胞生物學》7月份刊登的一篇論文指出,一種名為c-Jun的癌基因與幹細胞的多能性完全不相容。在這個基礎上,作者提出了一套全新的多能幹細胞誘導因子。

  這篇論文的通訊作者之一,是年輕的中國“80後”科學家陳捷凱。陳捷凱是廣東汕頭人,憑著對幹細胞研究的熱愛,他屢出成果,已成幹細胞研究領域冉冉升起的一顆新星。全身心投入科研的他,是一個名副其實的“科技牛人”。

  2006年,日本科學家山中伸彌提出一套誘導因子能夠使得成體細胞“返老還童”到多能幹細胞(iPS細胞),這項研究使得他獲得了2012年的諾貝爾獎。而陳捷凱新發現的這套誘導因子,和“山中伸彌因子”完全不同。

論文是團隊7年半的成果

  將已經分化的成體細胞誘導到多能的幹細胞狀態,相當於細胞的“返老還童”,這種過程被稱為細胞的“重編程”,若能應用於人類疾病治療,將會前景無限。

  生於1983年的年輕學霸陳捷凱,已是中科院廣州生物醫藥與健康研究院華南幹細胞與再生醫學研究所的研究員,他的研究領域正是細胞重編程。

  細胞設置了很多障礙阻擾成體細胞變回幹細胞,不然身體很容易亂套。而陳捷凱的團隊要做的,正是要找出細胞重編程的路上的“推動力”與“障礙”。

  他更長遠的夢想是,找出這些決定細胞轉化的因子後,能夠人工控製細胞的命運。“當我們需要它變化的時候就清除‘障礙’,不需要它變化的時候就保留‘障礙’。”陳捷凱說,這可能需要投入自己一輩子的時間去做。

  陳捷凱此次發表在《自然·細胞生物學》上的論文,是團隊長達7年半的研究的成果。在浩如煙海的基因中,他找到了一個很重要的基因c-Jun,這是一種癌基因,在人體幾乎所有的細胞中都有表達,然而在胚胎幹細胞中卻不表達。

  陳捷凱試著在重編程的過程中使c-Jun多表達一些,結果加入癌因子c-Jun後,一個幹細胞克隆都產生不了。由此他們確定了c-Jun是細胞重編程中的重要“障礙”,想辦法抑製這個因子後,轉化幹細胞的效率就提高了。

  但這還不夠讓陳捷凱興奮。既然c-Jun是一個細胞重編程中重要“障礙”,那通過c-Jun拮抗因子抑製它,能不能夠替代幹細胞中某些誘導因子呢?

  山中伸彌此前提出的一套細胞重編程的誘導因子包含了4個因子,其中核心的因子是Oct4。實驗結果令陳捷凱意外驚喜,c-Jun拮抗因子在重編程中能替代Oct4起核心作用。

  以c-Jun拮抗因子為中心,結合以前的研究,陳捷凱發現了全新的6個基因能夠穩定地合在一起去誘導幹細胞的產生。這與山中伸彌提出的4個核心因子的一套機製完全不同。

  “體細胞轉化成幹細胞有無數條路徑,我們現在發現了新的一條。”陳捷凱並沒有花多少時間來慶祝,他期待發現更為核心的重編程事件,比如三條或者更多的重編程路徑都會經過的關鍵點。

結婚前一晚他還在改論文

  2006年,陳捷凱在中山大學本科畢業後,進入中科院廣州生物醫藥與健康研究院碩博連讀。也就是在這一年,日本科學家山中伸彌在世界上首次從小鼠成體細胞中獲得功能與胚胎幹細胞類似的誘導多能幹細胞。

  帶著對這一全新領域的極大興趣,結合導師裴端卿的研究方向,陳捷凱一頭紮進了細胞重編程這一前沿領域。

  2009年,中科院廣州健康院的科學家們在幹細胞領域取得了全球矚目的重大研究成果,該院院長裴端卿帶領的實驗團隊發現,維生素C能夠將細胞轉化為幹細胞的概率提升上百倍。

  陳捷凱當時還是裴端卿的學生,也是研究團隊的一分子,在這項重大突破中,他也作出了重要貢獻:發現了細胞重編程過程中的穩定的中間態。當時10萬個體細胞中僅能產生1個幹細胞,卻能產生兩三百個這樣的“次品”。

  然而發現這種“次品”對於研究者來說反而是好事。“細胞重編程的過程就像攀登一麵絕壁,發現中間態之後,相當於憑空多出了一道梯子。”陳捷凱說。

  科研前沿競爭很激烈,所以分秒必爭。陳捷凱說,為了使這篇關於重編程的中間態的重要研究成果盡快發表,在自己結婚的前一晚,他都在修改論文。家人都習慣了他的拚命,也都理解並支持他。

  這篇論文最終發表在Nature Genetics上。這些年來,他先後以第一作者身份在EMBO Reports、Cell Research等權威雜誌上發表了8篇學術論文。

  這些成果的背後,是無數個沒日沒夜在實驗室培養細胞的日子。“當時大家做實驗都比較瘋狂。”陳捷凱笑著回憶,當時他們小組總共6個人,但細胞間隻有4個台子和一台顯微鏡。為了搶位置,有5個人整天都泡在細胞間,有同個課題的兩人就輪流吃飯“霸位”,落單的那個人往往吃個飯回來,就發現四個位置都沒了。

  “我們5個人把白天到上半夜的時間全部占滿了,剩下的那個人就隻好選擇下半夜來做實驗。”如今實驗條件有了不少的改善,但陳捷凱仍非常懷念當時的氛圍。

“一輩子就是想做好研究”

  前沿基礎研究,往往需要科學家投入全部的精力,坐穩冷板凳。陳捷凱卻是完全出自興趣,他表示:“做研究很有趣,我一輩子就是想做好研究。”

  獲得博士學位後,不到三年時間,他就從副研究員升為研究員,獲得多項榮譽,是廣東省自然科學基金傑出青年、“973”計劃青年科學家專題負責人,作為第二完成人獲得廣東省科學技術一等獎。

  科研的道路並非一帆風順,實驗結果常有不如意,論文被拒也比較尋常。2013年,他有一篇付出了很多心血的論文送到了Nature,進入了二審環節,但在大年初一,陳捷凱接到了論文被拒的消息,他說:“年都沒過好。”後來經過努力,這篇論文發在了Nature的子刊。

  做實驗很辛苦,但更辛苦的是做完實驗之後拿不到什麼結果。“天降大任於斯人也,必先苦其心誌。”每當沮喪氣餒時,他都拿這句話來勉勵自己。

  他還會經常仰望星空。“星空很迷人,心情煩悶的時候看看星空,很快就可以平靜下來。”他認為,自己是代表著人類探索著未知的一分子,這種精神上的崇高感也是前進動力與信念支撐。

  為了時刻保持充沛的體力和精力投入實驗研究中,陳捷凱一直堅持運動,至今每周都會打三四次羽毛球,每次都持續一兩個小時。

  一心投入研究的他,很少有機會能夠陪家人,更別說休假。2013年,他終於請了婚假陪著妻子到向往已久的西藏旅遊。但在林芝,他卻臨時接到了所裏的緊急任務,趕了一個通宵完成報告。第二天,他回到拉薩,不幸的是原來住的酒店網絡壞了,換了一家酒店結果還是沒網絡,他背著行李走了一個多小時,走回商業區,最終才完成任務。

  “轉化出幹細胞隻是再生醫學的一小步,要想能分化成想要的體細胞還有很長的路要走,至今這個領域的科學家們投入很大精力去做都沒有做成。”陳捷凱說,這也是他將一輩子去研究的內容,他希望,自己的研究能夠解開生命的奧秘,最終能夠造福於人類。

  南方日報記者 李秀婷 實習生 田穎波 通訊員 黃博純

  原文載於:2015年8月9日《南方日報》A3版

  原文鏈接:http://epaper.southcn.com/nfdaily/html/2015-08/09/content_7457420.htm

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