50歲的李勁松幾乎一頭白髮,但看上去精神抖擻,一聊到科學就特別興奮。
其實,直到碩士畢業他心心念唸的還是做公務員,後來有不少機會開公司,他都放棄了。在夢想的跌跌撞撞中,他發現自己原來只對科學感興趣。
今天,這位中國科學院分子細胞科學卓越創新中心研究員,新增選為中國科學院院士。
【入選2012年度中國科學十大進展】
用“天馬行空”來形容李勁松再合適不過了,他總是有很多乍一聽不可思議的想法。
卵子和精子都無法在體外培養和增殖,也無法在基因層面進行操作,這極大地限制了生殖發育生物學發展。李勁松率領團隊“借殼生蛋”,在國際上首次從只攜帶精子遺傳物質的胚胎中建立了 “類精子幹細胞”,再將其注入卵子後產生了健康的小鼠。過去,遺傳篩選只能在酵母細胞中做,這一發現使得在小鼠中開展遺傳篩選成為可能,併入選2012年度中國科學十大進展。
這是令人驚奇的一個科學進展,因為這並不是真正的精子,而是胚胎幹細胞。這一“半克隆技術”當時的成功率只有2%,到了2015年,成功率提高到了20%。
卵子單倍體細胞是否也如此?李勁松感到很好奇。於是,研究組從卵子中找到了能夠代替精子的單倍體胚胎幹細胞,在實驗室裡誕生了“沒有爸爸,卻有兩個媽媽”的健康小鼠。
類精子幹細胞,突破了精子不能被編輯的瓶頸。它還能用來幹什麼呢?憑藉著想象力的“馳騁”,李勁松取得了一系列原創成果。
比如疾病模擬。強直性肌營養不良,一直以來被認為只是單個基因劑量變化,而透過類精子幹細胞獲得的小鼠,模擬了該疾病大部分病症,證實了多基因劑量不足才是其關鍵病因。
比如染色體改造。很多疾病是由染色體異常造成的,如唐氏綜合徵。但過去要做出一個染色體異常的模型,本身就極其艱難。如今,類精子幹細胞提供了染色體工程新方法。
【讓每個蛋白質都有“二維碼”】
人類基因組計劃繪製出了人類基因圖譜,揭示了2.2萬個編碼蛋白質的基因,但蛋白質身處細胞中需要抗體來識別,而抗體的製備非常繁瑣,購買成本高,少則幾千元多則幾萬元,還有一半的蛋白質由於缺乏研究,尚無抗體。
李勁松再次“腦洞大開”。能否先在類精子幹細胞中對所有蛋白質新增標籤,再把這個細胞注入卵子,從而獲得攜帶標籤蛋白質的小鼠呢?在一次研討會上,他第一次提出“基因組標籤計劃”的設想,話音剛落,時任《細胞研究》常務副主編的李黨生就興奮地站了起來,認為這將是中國科學家對世界科學共同體的一大貢獻。
想象一下,如果給人類2.2萬個編碼蛋白質的基因新增一個標籤,將會發生什麼?“這就好比每個蛋白質具有特定的‘二維碼’,將為編撰生命活動的百科全書奠定基礎。”李勁松說。
在上海市科委支援下,“基因組標籤計劃”已經落地,目前已構建1885個標籤細胞,獲得了346個小鼠品系,為全球77 個實驗室提供了服務。
“很多科學發現不是規劃出來的。”李勁松頗為感慨,這一系列科學工作,最初只是始於對“類精子細胞”的想象而已。
【“能夠證明這一假說,我到現在都感到興奮”】
科學家發現,透過核移植重構胚胎,能在小鼠體外發育成囊胚,但將這些囊胚移入小鼠子宮,僅有3%左右能發育成克隆鼠。國際上有一種假說認為,這是由於克隆囊胚裡存在“重程式設計異常細胞”。然而,這一假說始終未被證實。
2011年,李勁松團隊不僅直接驗證了這一假說,還修復了箇中缺陷,使克隆動物出生率一下提高了6倍。這一成果被2012年諾貝爾生理學或醫學獎得主約翰·戈登,在其關於細胞重程式設計的綜述中大幅引用。“能夠證明這一假說,我到現在都感到興奮。”李勁松說。
受精卵是生命的起始,能否在這一階段修復導致疾病的遺傳缺陷呢?僅用了8個月,李勁松課題組利用基因編輯,修飾了攜帶遺傳缺陷的白內障小鼠的受精卵,發現有三分之一新生小鼠被治癒,在國際上率先建立了受精卵介導的基因治療策略。這一成果被寫入第八版經典教科書《分子細胞生物學》。
【直到碩士畢業最想做的是公務員】
“我現在只對科學問題感興趣,否則早開公司了。”李勁松笑著說。
有意思的是,他以前並沒有“非要做科學家不可”,直到碩士畢業最想做的是公務員。後來與公務員失之交臂後,他才開始對科學真正產生了興趣。
在中科院動物研究所攻讀博士時,他參與了我國第一批克隆牛的研究,當時在山東一個牛場一待就是3個月;在美國洛克菲勒大學做博士後研究時,整整一年半時間裡,工作幾乎沒有什麼進展,他一度想要放棄。轉機出現在他瘦了20斤以後,研究總算有了眉目。
過往種種,不管是困難,還是失意,對於李勁松而言,都是做科研最真實的“味道”。
9年前,他為公眾做了第一場科普講座,“很多人特地從很遠的地方趕來,還找我簽名。”那一刻,除了有“明星”的感覺,他也感受到,科學是被人們需要的。
在李勁松的實驗室走廊,展示著課題組的一些重要成果。出更多更好的成果,把走廊掛滿,正是他的雄心所在。
欄目主編:黃海華 文字編輯:黃海華
題圖和內圖由中科院分子細胞科學卓越創新中心提供
來源:作者:黃海華