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黄仕强:带领年轻团队对抗衰老

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,是在中国科学院动物研究所(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。

  采访当日,正值北方“小年儿”。中科院动物所新院区刚刚竣工,楼道角落里还堆放着一些装修材料。黄仕强早早将原实验室的大部分仪器搬了过来,给研究生们放了假,而他还要“再在所里干几天”。

  “节假日无休、加班加点,这是很多研究人员的状态,很正常。”黄仕强说。

  作为中科院动物所干细胞与生殖生物学国家重点实验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国科学院的评委,被评为“2019中国科学院年度创新人物”。

  29岁解开“青春”基因的奥秘

  2005年,21岁的黄仕强背上行囊,远赴美国普林斯顿大学求学。大三时,他被选入诺贝尔生理学或医学奖得主艾瑞克·威斯乔斯的实验室团队。

  “在这个实验室里,我第一次在显微镜下看到在体外培养的果蝇胚胎,从一个单细胞发育成多细胞动物。这个神奇的过程,让当时的我感到十分震撼。”黄仕强回忆道。

  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论文,解开了“青春”基因的奥秘。

  “青春”基因——Lin28基因是一种存在于早期发育的正常干细胞和后期癌症干细胞中的高表达干细胞因子。有学者认为,病变的癌症干细胞可能会影响癌症病情进展。因此,黄仕强想搞清楚,Lin28基因是否会提升癌症干细胞的活跃度,进而加重癌症病情。

  随即,黄仕强开展了相关研究。某天,他偶然发现,实验组的小鼠耳朵上的洞好像变小了。

  当时,小鼠被分为对照组和实验组两组。对照组是正常小鼠,实验组是对Lin28基因进行重新启动过的小鼠。在实验组小鼠耳朵上打洞是给小鼠做标记的常用办法。

  “耳洞变小,可能是因为实验组的小鼠耳洞在原有的基础上,又长出了一圈组织。这是再生!”回忆起当时的情景,黄仕强至今仍十分激动。

  他立刻找到当时与他做同一研究的搭档朱浩医师,两人小心翼翼地捧起小鼠仔细观察。他们进行了大量的理论研究,同时还进行了小鼠脚趾实验。实验结果表明,被剪断的小鼠脚趾,在Lin28基因的调控下再生了。

  至此,黄仕强一颗悬着的心终于落地。他们将这一成果发表在学术期刊《细胞》杂志上,讲述了Lin28基因如何通过调控代谢率,成功让失去皮肤、毛发、软骨、骨骼及软组织的成年小鼠重新长出细胞组织。能使新组织再生,这意味着也许未来Lin28基因能对抗诸多老年退行性疾病。

  31岁搞清肌肉萎缩的机理

  2013年,博士毕业后,黄仕强进入新加坡基因组研究所,他开始将目光投向肌肉萎缩领域。

  对该领域的关注,源于黄仕强读博时与朱浩的一次讨论。那次,朱浩偶然提到,癌症的并发症有很多种,肌肉萎缩是其中被严重低估的一种。肌肉萎缩会导致人体机能大幅下降,很难再承受放化疗等治疗手段。

  随即,黄仕强有了一个初步的想法:癌症会导致肌肉萎缩,人老了之后也会出现肌肉萎缩,如果搞清肌肉萎缩的机理,不就等于找到了对抗癌症和衰老的“利器”?

  当时受限于既定的博士毕业设计方案,黄仕强只得暂时按下了这个尚不成熟的想法,全身心投入到Lin28的研究中。参加工作后,他终于有了足够的时间,去搞清造成肌肉萎缩的原因。

  2015年初,黄仕强对癌症患者的肌肉标本进行了大规模基因组学、代谢组学分析,得到的结果却令他几近崩溃——由于得到的数据过于庞杂,对其的分析工作难以有效展开。

  当时相关研究还很小众,大多数学者往往通过小鼠癌症细胞系做一些简单的生化实验,因此黄仕强能找到的参考资料很有限,同时数据分析工作一卡就是几个月,研究陷入了停滞。

  一次,黄仕强在和学生吃饭时,一个学生开玩笑说:“咱们被实验数据搞得很烦躁,可能细胞自己也很‘烦躁’。”黄仕强突然灵光一现,细胞“烦躁”不就是一种应激反应吗?要不要试一试?他知道,这种尝试的背后也许是又一次零回报。

  “前沿生物研究就是这样,必须大胆猜测。我们得习惯屡战屡败,屡败屡战。”黄仕强说。

  当把应激反应的相关参数代入后,此前得到的数据点与其吻合度较高,这给团队注入了一针强心剂。此后,他和学生每天给带有癌症细胞的小鼠注射安慰剂或能够阻断细胞应激反应的代谢药物。

  但一个星期后,两组小鼠的体重几乎没有变化,这次会不会又失败了?

  “当时我不死心,想着只要小鼠还活着,我们就要坚持下去,看看它到底是个什么结果。”黄仕强说。

  近一个月后,小鼠的体重终于有了变化。与对照组小鼠干瘪的机体相比,实验组小鼠大腿上的肌肉格外明显。细胞代谢应激反应果然是导致肌肉萎缩的关键要素之一。这次,黄仕强猜对了。

  2016年,黄仕强团队将这项研究成果发表于国际学术期刊《自然医学》杂志上。

  36岁致力研制肌肉代谢药物

  2017年,黄仕强入职于中科院动物所。在这里,他继续着他的梦想,以肌肉组织和多种动物为模型,研究肌肉再生和老化过程中的干细胞代谢。

  如今,黄仕强将迈向36岁,而他的团队成员平均年龄只有26岁,他们将目光对准老年群体。

  “中国已步入人口老龄化社会,我们应该更加关注老年群体,通过安全高效的科学手段,提高老年人的生活质量。”黄仕强说,“今后,我们最想做的,就是找到肌肉在运动后分泌的天然有益因子,将其制成药物,让那些无法进行高强度锻炼的老人、病人,获得替代性健身效果,从而使其能抵抗退行性疾病。”

  每天,黄仕强习惯于五六点起床,随后翻看当天更新的文献。他热衷于打网球、羽毛球等运动,偶尔也蹲一蹲马步。“这些运动能让我从快节奏的工作中剥离出来,冷静地审视自己、反省自己。”他说。

  塑造黄仕强自省性格的,是他的大学导师。

  黄仕强至今常回想起导师艾瑞克·威斯乔斯送给自己的箴言——“要设计出最简单、最精巧、最优美的实验”。

  设计实验是科研的第一步。在读博期间乃至在后来的科研工作中,黄仕强坚持每日自省:实验方案是否达到了既简单又精巧的标准,如果没达到则要再次将脑海中演练过无数次的设计方案推理一遍、寻找漏洞。后来,他的实验方案连他的博士生导师、同行评委都挑不出毛病。

  科研之外,黄仕强非常关注学生的心理状况,喜欢请学生吃饭,和他们唠家常。他也会在繁忙的工作之余,给妻子一个浪漫的惊喜。他总说,科研中的失败肯定比成功多,失败时要“佛系”一点,但在生活中,应不负生命之春光。

  (原载于《科技日报》 2020-02-05 06版)

打印 责任编辑:侯茜

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