文/羊城晚報全媒體記者 李鋼
在今年初的抗疫鬥爭中,僅用35天,就建立了人源化ACE2小鼠模型,來自生物島實驗室細胞命運與譜系研究中心(CCLA)的吳光明研究員和他的同事們,成功利用幹細胞技術取得重大突破,創造了一個「抗擊新冠肺炎」應急攻關的速度奇蹟。
突如其來的考驗
2019年8月,長期從事胚胎發育領域研究的吳光明,從德國回到廣州,加盟首批「廣東省建設國家實驗室預備隊」的生物島實驗室,即廣州再生醫學與健康廣東省實驗室。
讓他沒有想到的是,沒過多久,他就要面對突如其來的新冠肺炎疫情的考驗。
「我從事的研究領域其實與傳染病沒有什麼關係,但是面對來勢洶洶的疫情,在得知廣東省科技廳設立了新冠肺炎疫情緊急攻關的專項後,我就在想,全國上下一心,自己能夠為抗擊疫情做些什麼。」
通過了解,吳光明發現,新冠病毒的診治以及長效管制,都急需人源化的動物模型。所謂人源化動物模型,就是通過基因編輯等方法,製作具有人類組織、器官、細胞的某些特徵的動物(猴、小鼠等),構建疾病模型,研究人類疾病致病機制,尋找最佳治療方案。
35天就完成攻關
吳光明告訴記者,當時只有體外細胞模型,很多人都很著急。自己正好有很多年從事轉基因動物研究的經驗,也擅長四倍體補償技術。當時他回國的一個研究思路就是將胚胎幹細胞技術和胚胎四倍體補償技術融合在一起,建立人源化小鼠模型,並且令人鼓舞的是,生物島實驗室細胞命運與譜系研究中心則具備領先的幹細胞技術,似乎一切外部條件都已成熟。
想是一回事,做是另一碼事。
要建立起可用的小鼠模型,其難度有多高?在正常的流程下,至少需要半年的時間,要經歷無數的試錯過程。但是面對緊急的疫情,需要爭分奪秒、掛圖作戰。
團隊是臨時組建的,因為當時大多數人都已經回家過春節。最終在細胞命運與譜系研究中心組織下找來還留在廣州的八個人,組成了臨時的人源化小鼠模型攻關小組。
從1月31日設計實驗方案,到3月6日第一代人源化小鼠誕生,團隊只用了35天,就完成了這一科研攻關奇蹟。常規技術需要將小鼠幹細胞和胚胎進行混合獲得嵌合體小鼠,只有幹細胞分化成生殖細胞後,與別的小鼠進行交配,將編輯的基因傳到下一代小鼠,才能算是成功。來自CCLA誕生的人源化小鼠則一次性獲得了目標敲入小鼠,為抗疫贏得了寶貴的時間、節省了人力和物力。
都在超負荷工作
吳光明坦承,一開始,誰的心裡都沒有底,四倍體技術本身難度極高,成功率僅有不到2%。
那時候,所有的人都不分白天與黑夜,沒有工作日與周末,全身心地投入到研究中。每天凌晨三四點,是團隊成員們討論一天的進展的時候;聊到天明,馬上又要投入到新一天的研究工作中去。
作為攻關小組的技術負責人,吳光明要兼顧兩方面的工作——基因編輯和胚胎培養,要關注每一步的實驗進程,及時解決問題,承受的壓力,更是難以想像。
那時候,受春節假期加上疫情影響,所需要的試劑都大量缺貨,還得到處找人借用。每天的工作就是測試、實驗、送樣、找試劑。
為了搶時間,攻關小組打破了正常狀態下的實驗流程,同時早早準備各個後續實驗步驟。但是這樣也意味著,一旦前面的步驟出問題,後面的步驟就白白準備。
可是,生物學實驗本身,就是一個需要不斷試錯的過程。
吳光明還記得,有一次,用體外載體插入細胞DNA序列中,但是卻怎麼也不成功,只能一遍遍調整試劑濃度等參數,反覆做,直到成功為止。
工作壓力巨大,每個人都在超負荷地工作,有的成員嘴裡長了泡,有的人累得只能蹲在地上說話,因為實在是站不起來了。
對於成功,吳光明卻連說,運氣不錯,遇到了一群特別棒的隊友,用這麼短的時間完成小鼠模型的構建,實在是很棒。
還想進一步改進
3月6日,17隻第一代人源化小鼠成功生下來。但這只能說是完成了工作的第一步,隨後迅速進行了嚴謹的驗證過程,並將人源化小鼠送到P3實驗室成功進行了病毒測試。
但是,吳光明還想著要進一步對小鼠模型進行改進。
他告訴記者,80%的新冠肺炎患者為無症狀或輕症患者,也就是說,可以依靠自身的免疫力康復,而另外的20%患者會發展成重症,多是老年人或者有基礎疾病的人。因此,為了更準確有效利用小鼠模型進行病理、藥物和疫苗研究,該團隊正有針對性地在人源化小鼠的基礎上加上早衰、糖尿病、高血壓等基礎疾病模型以建立起重症小鼠模型。
回憶起當時緊張的工作,吳光明說,很為這樣的一個團隊自豪,每一個人都明白所做的事情的重要性,覺悟都很高,任勞任怨,才能取得這樣的成績。
來源 | 羊城晚報·羊城派
責編 | 魏禮園
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實習生 | 鄭佩華