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黃仕強:帶領年輕團隊對抗衰老

2020-02-05 科技日报 于紫月
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黄仕强在实验室观察肌肉组织切片 黄仕强供图

  记者第一次见到黄仕强,是在中國科學院动物研究所(以下简称中科院动物所)的新区门口。这位35岁的研究员高高瘦瘦、步履轻盈,鼻梁上的眼镜被明媚的阳光染成了茶色,镜片后的眼睛笑成了一条线。

  采訪當日,正值北方“小年兒”。中科院動物所新院區剛剛竣工,樓道角落裏還堆放著一些裝修材料。黃仕強早早將原實驗室的大部分儀器搬了過來,給研究生們放了假,而他還要“再在所裏幹幾天”。

  “節假日無休、加班加點,這是很多研究人員的狀態,很正常。”黃仕強說。

  作为中科院动物所干细胞与生殖生物学國家重點實驗室干细胞再生与代谢研究组的组长,黄仕强长期致力于肌肉衰老等退行性疾病的机理研究,探索肌肉再生的奥秘,其多项研究成果发表在《科学》《自然医学》等顶级国际期刊上。

  近日,黄仕强的经历和成就征服了中國科學院的评委,被评为“2019中國科學院年度创新人物”。

  29歲解開“青春”基因的奧秘

  2005年,21歲的黃仕強背上行囊,遠赴美國普林斯頓大學求學。大三時,他被選入諾貝爾生理學或醫學獎得主艾瑞克·威斯喬斯的實驗室團隊。

  “在這個實驗室裏,我第一次在顯微鏡下看到在體外培養的果蠅胚胎,從一個單細胞發育成多細胞動物。這個神奇的過程,讓當時的我感到十分震撼。”黃仕強回憶道。

  2013年,29岁的黄仕强拿到了美国哈佛大学医学院的博士学位。也是在那一年,他以第一作者的身份在《细胞》杂志上发表了有关Lin28调控干细胞代谢与组织再生的論文,解开了“青春”基因的奥秘。

  “青春”基因——Lin28基因是一種存在于早期發育的正常幹細胞和後期癌症幹細胞中的高表達幹細胞因子。有學者認爲,病變的癌症幹細胞可能會影響癌症病情進展。因此,黃仕強想搞清楚,Lin28基因是否會提升癌症幹細胞的活躍度,進而加重癌症病情。

  隨即,黃仕強開展了相關研究。某天,他偶然發現,實驗組的小鼠耳朵上的洞好像變小了。

  當時,小鼠被分爲對照組和實驗組兩組。對照組是正常小鼠,實驗組是對Lin28基因進行重新啓動過的小鼠。在實驗組小鼠耳朵上打洞是給小鼠做標記的常用辦法。

  “耳洞變小,可能是因爲實驗組的小鼠耳洞在原有的基礎上,又長出了一圈組織。這是再生!”回憶起當時的情景,黃仕強至今仍十分激動。

  他立刻找到當時與他做同一研究的搭檔朱浩醫師,兩人小心翼翼地捧起小鼠仔細觀察。他們進行了大量的理論研究,同時還進行了小鼠腳趾實驗。實驗結果表明,被剪斷的小鼠腳趾,在Lin28基因的調控下再生了。

  至此,黃仕強一顆懸著的心終于落地。他們將這一成果發表在學術期刊《細胞》雜志上,講述了Lin28基因如何通過調控代謝率,成功讓失去皮膚、毛發、軟骨、骨骼及軟組織的成年小鼠重新長出細胞組織。能使新組織再生,這意味著也許未來Lin28基因能對抗諸多老年退行性疾病。

  31歲搞清肌肉萎縮的機理

  2013年,博士畢業後,黃仕強進入新加坡基因組研究所,他開始將目光投向肌肉萎縮領域。

  對該領域的關注,源于黃仕強讀博時與朱浩的一次討論。那次,朱浩偶然提到,癌症的並發症有很多種,肌肉萎縮是其中被嚴重低估的一種。肌肉萎縮會導致人體機能大幅下降,很難再承受放化療等治療手段。

  隨即,黃仕強有了一個初步的想法:癌症會導致肌肉萎縮,人老了之後也會出現肌肉萎縮,如果搞清肌肉萎縮的機理,不就等于找到了對抗癌症和衰老的“利器”?

  當時受限于既定的博士畢業設計方案,黃仕強只得暫時按下了這個尚不成熟的想法,全身心投入到Lin28的研究中。參加工作後,他終于有了足夠的時間,去搞清造成肌肉萎縮的原因。

  2015年初,黃仕強對癌症患者的肌肉標本進行了大規模基因組學、代謝組學分析,得到的結果卻令他幾近崩潰——由于得到的數據過于龐雜,對其的分析工作難以有效展開。

  當時相關研究還很小衆,大多數學者往往通過小鼠癌症細胞系做一些簡單的生化實驗,因此黃仕強能找到的參考資料很有限,同時數據分析工作一卡就是幾個月,研究陷入了停滯。

  一次,黃仕強在和學生吃飯時,一個學生開玩笑說:“咱們被實驗數據搞得很煩躁,可能細胞自己也很‘煩躁’。”黃仕強突然靈光一現,細胞“煩躁”不就是一種應激反應嗎?要不要試一試?他知道,這種嘗試的背後也許是又一次零回報。

  “前沿生物研究就是這樣,必須大膽猜測。我們得習慣屢戰屢敗,屢敗屢戰。”黃仕強說。

  當把應激反應的相關參數代入後,此前得到的數據點與其吻合度較高,這給團隊注入了一針強心劑。此後,他和學生每天給帶有癌症細胞的小鼠注射安慰劑或能夠阻斷細胞應激反應的代謝藥物。

  但一個星期後,兩組小鼠的體重幾乎沒有變化,這次會不會又失敗了?

  “當時我不死心,想著只要小鼠還活著,我們就要堅持下去,看看它到底是個什麽結果。”黃仕強說。

  近一個月後,小鼠的體重終于有了變化。與對照組小鼠幹癟的機體相比,實驗組小鼠大腿上的肌肉格外明顯。細胞代謝應激反應果然是導致肌肉萎縮的關鍵要素之一。這次,黃仕強猜對了。

  2016年,黃仕強團隊將這項研究成果發表于國際學術期刊《自然醫學》雜志上。

  36歲致力研制肌肉代謝藥物

  2017年,黃仕強入職于中科院動物所。在這裏,他繼續著他的夢想,以肌肉組織和多種動物爲模型,研究肌肉再生和老化過程中的幹細胞代謝。

  如今,黃仕強將邁向36歲,而他的團隊成員平均年齡只有26歲,他們將目光對准老年群體。

  “中國已步入人口老齡化社會,我們應該更加關注老年群體,通過安全高效的科學手段,提高老年人的生活質量。”黃仕強說,“今後,我們最想做的,就是找到肌肉在運動後分泌的天然有益因子,將其制成藥物,讓那些無法進行高強度鍛煉的老人、病人,獲得替代性健身效果,從而使其能抵抗退行性疾病。”

  每天,黃仕強習慣于五六點起床,隨後翻看當天更新的文獻。他熱衷于打網球、羽毛球等運動,偶爾也蹲一蹲馬步。“這些運動能讓我從快節奏的工作中剝離出來,冷靜地審視自己、反省自己。”他說。

  塑造黃仕強自省性格的,是他的大學導師。

  黃仕強至今常回想起導師艾瑞克·威斯喬斯送給自己的箴言——“要設計出最簡單、最精巧、最優美的實驗”。

  設計實驗是科研的第一步。在讀博期間乃至在後來的科研工作中,黃仕強堅持每日自省:實驗方案是否達到了既簡單又精巧的標准,如果沒達到則要再次將腦海中演練過無數次的設計方案推理一遍、尋找漏洞。後來,他的實驗方案連他的博士生導師、同行評委都挑不出毛病。

  科研之外,黃仕強非常關注學生的心理狀況,喜歡請學生吃飯,和他們唠家常。他也會在繁忙的工作之余,給妻子一個浪漫的驚喜。他總說,科研中的失敗肯定比成功多,失敗時要“佛系”一點,但在生活中,應不負生命之春光。

  (原载于《科技日报》 2020-02-05 06版)

打印 責任編輯:侯茜

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