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这个研究团队,探索“衰老”科学奥秘!



编者按:什么是衰老?衰老与各类疾病之间的关系是什么?能否抗衰老?科学家们一直在尝试打开衰老研究的“黑箱”,解析衰老机制,探究潜在的干预手段。中国科学院大学(简称“国科大”)2020级中丹学院硕士研究生李嘉明所在的团队,持续在器官衰老的机制及调控领域“耕作”。疫情期间,他们将研究目光聚焦于“衰老的肺”,试图破解肺部衰老与新冠肺炎易感性之间的勾连密码。少年研“衰老”,心有祖国志。本期,让我们随李嘉明一起,探寻“衰老研究”内外的故事。



俗话说:“时光易逝,容颜易老。”将衰老这一“不可动摇”的生命节奏作为研究对象,似有“蚍蜉撼树”之意。然而,国科大博士生导师、中科院北京基因组研究所研究员张维绮团队一直在“器官衰老的机制及调控”的研究路上持续“耕作”着。


她的团队中,便有国科大2020级中丹学院硕士研究生李嘉明的身影。


作为多种疾病高发的重要因素之一,加深对衰老的理解可以为预防和治疗相关疾病提供线索;在新冠肺炎中,患者多表现出心肺系统相关症状,其中老年人对于新冠肺炎的易感性和致病性又更为剧烈,针对“衰老的肺”的研究便被提上了日程。


张维绮研究组同国科大博士生导师、中科院动物研究所研究员刘光慧,曲静和宋默识的研究组合作,于Cell Research在线发表题为Single-Cell Transcriptomic Atlas of Primate Cardiopulmonary Aging的研究论文。这一成果入选2020年度中国生命科学十大进展。


疫情期间,李嘉明和团队成员跟随导师克服时空障碍,致力于破解肺部衰老与新冠肺炎易感性之间的勾连密码。


李嘉明作为志愿者参与2021中国衰老科学大会


“危”“机”相遇  结缘课题

新冠肺炎让“肺”成为世界焦点

回顾与国科大结缘,李嘉明的记忆是从推免阶段的夏令营经历开始的。


夏令营期间,国科大组织营员们参观校史馆。李嘉明坦言,在那之前他从没想过自己会因为一次参观而如此感动:“虽说是校史馆,但因为中科院的发展嵌入在国家科学发展的各个阶段之中,所以那次参观如同感受了一次国家的科学发展史。毫不夸张地说,那时我真的感受到了中科院前辈们对于科学研究的赤诚,无论是低水平的发展初期、动乱的战争时期,还是飞速发展的当下,总有一群科研工作者们在默默奉献。”


从那时起,李嘉明便暗暗希望,自己未来能够加入到这样一支“嵌入国家发展”的队列中,成为其中一份子


随着2020年保研到国科大中丹学院,李嘉明从本科鱼类杂交育种的遗传学研究,“跳跃式”转为目前的研究方向:利用新兴测序技术解析衰老相关的分子机制。改变来自导师张维绮的指点,也让李嘉明对未来学习和研究计划逐渐明晰:“读研之前其实没有太明确想要研究的方向。如今,我相信如果今后可以更进一步对衰老这个生物学过程进行探究,将会是一件非常有意思的事情。”

 

“器官衰老的机制及调控”这一项目包括针对多物种的多个器官的衰老研究。为了帮助马上入学的李嘉明快速熟悉分析流程,导师张维绮带他直接参与到“非人灵长类心肺衰老”的具体研究中。


不料读研伊始,李嘉明便撞上了新冠肺炎。他不仅要快速克服接触衰老生物学研究所造成的知识空缺,还要面对疫情给学习和科研带来的多重挑战。


导师以及研究团队师兄师姐予以了李嘉明慷慨帮助。说起那段时光,他充满感激:“老师们在每次讨论会上都会对分析我的进展,并指出存在和需要解决的问题,让我在家能安心地、有目的性地学习和工作。”


恰恰又因为疫情,让“肺”一下子成为了世界焦点,参与研究的这一课题,无疑披挂上了更艰巨的使命。

 


隔空研讨 与疫情赛跑

“大家总是干劲十足”

“疫情之下,进行这项课题最大的挑战应该是时间和空间了。”李嘉明所在团队希望尽快得出衰老与新冠肺炎易感到底为何种关系。

全国人民居家隔离的日子里,“紧张繁忙”却成为课题组的日常状态。“不管是隔离在家还是临时入所,团队成员线上线下交替讨论——‘窗外一片清冷,屋内却热火朝天’。”团队成员马帅老师回忆道。团队基本上每天或者隔天在线上开一个短会,讨论一下现有的数据和研究的思路。随着分析的进行以及对现有知识的不断更新,研究的思路和方向也是变了又变,“但大家始终保持着干劲”。

李嘉明在北京科技周上讲解衰老研究

在跟随老师交流学习的过程中,李嘉明逐渐了解到“器官衰老机制研究”的重要性:生物体任何一个过程都是复杂且异质的,衰老意味着各个层面功能损伤的积累,而这种功能退行在不同器官中的方向和速度又是不尽相同的。“要想真正解析衰老,首先必须了解在衰老过程中,不同器官究竟发生了怎样的变化。”李嘉明说。

肺脏和心脏的正常运作直接影响了各种生命活动,其中涉及到的细胞和分子机制错综复杂,从更为精细的角度对其衰老进行解析具有重要意义。目前国际上虽然有利用单细胞技术对心肺的研究,但以非人灵长类为模型,研究心肺衰老的工作还未曾有。团队的负责老师之一刘光慧在讨论的过程中总是强调:“我们要让这样重要的工作由中国的团队完成,这对团队的每一个人既是挑战,更是机会!”

首发性研究的开展意味着没有任何他国研究经验的参考,“其实过程中也有过低迷的时刻,各种各样的原因会让你产生负面情绪。”李嘉明坦言。


但是一想到这是集体心心念念坚定做下去的科研项目,同时面对肆虐疫情的世界困局,李嘉明表示,探索是自己和团队的使命。他们笃定,困难只是暂时。“更重要的是,当看着疫情期间坚守在抗疫一线的工作人员们,总觉得自己好像也在抗击疫情贡献一份小小的力量,在做一点十分有意义的事情。”



温柔坚定,心怀远大

微信群里出现得最多的消息
“等会去看细胞”

项目最重要的工作是以一个系统且精细的角度对不同器官的衰老进行解码,以器官特异的角度、在细胞和分子水平帮助人们进一步了解衰老所引起的变化以及机制。这对于评价衰老、应对衰老都具有重要的科学意义。一个人想不明白时,李嘉明就去找导师张维绮讨教,将在讨论中迸发的点滴灵感记下来回来继续琢磨。

团队成员很形象地说,“我们去找张老师,多数是满怀沮丧地进门,兴高采烈地出门。”李嘉明记得最困难的一项工作是要总结出衰老对肺脏不同细胞类型间最为显著和广泛的变化。当时没有合适的思路,再加上信息量很多,他即便“尝试过很多方法,也查阅了各种各样的文献,还是没有找到可以描述大部分衰老变化的关键因素。”

“最终还是去找张老师讨论才解决了问题。张老师看了一眼我所得到的衰老相关的转录因子,便马上说:‘这里面很多都是与低氧和炎症相关的因子,你就这两个关键词总结一下试试。’”

作为团队中的“小朋友”,每每和导师汇报交流时,李嘉明都因自己缓慢的进展感到羞愧。但张老师并没有催促责备,反而总是耐心地鼓励他:“不用太有压力,已经在不断推进了。”


李嘉明和他的导师张维绮在北京科技周合照


功不唐捐,“器官衰老的形成与机制”理论的萌芽在经历半年的辛勤浇灌以后,终于有了绽放的姿态:该项目系统解析了灵长类动物重要器官衰老的标记物和调控靶标;揭示了老年个体易感新冠肺炎的病毒分子机制……这些研究成果加深了人们对器官衰老机制的理解,为建立衰老及相关疾病的早期预警和科学应对策略奠定了重要基础。

 

团队发展不会止步于此:“我们未来依旧会围绕衰老这个话题推进各种研究,不仅想要对衰老进行解析,还要探究潜在的干预手段。”张维绮展望道。

 

目前我国老龄化程度不断加剧,“十四五”规划中也明确提出实现人均预期寿命再提高1岁的目标。相较于“疾病医学”,“健康医学”不同于传统的针对疾病进行诊断和治疗的思路,它将干预手段在人们健康的阶段就实施,努力让人免于疾病的侵袭。因而针对衰老的深入研究将对于国家和个人都具有重要意义。


张维绮曾说:“目前大部分衰老研究,尤其是范式的研究都是在国外进行,如果能建立我们国内的衰老研究范式,对于衰老的评价与干预都会具有重大意义。”

 

“我们的‘小朋友’都足够努力,也很有自己的想法。”张维绮很愿意倾听学生们的想法,一直在关注每个成员的点滴实验进展,日复一日,温柔却坚定。正如李嘉明所说:“微信群里出现得最多的消息,就是张老师发的‘等会去看大家(的实验)细胞。”


李嘉明分析相关数据


少年研“衰老”,心有祖国志。

如果将“器官衰老的机制及调控”团队比作行驶在疫情阴霾之下的列车,那么张维绮等项目负责老师们就组成了列车头,学生们恰似紧随其后的一节一节车厢,整个团队正在蜿蜒曲折的国家生命科学发展之路上,争分夺秒向前驶去。





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观微之光,可明远方

策划/融媒体编辑部

文字/脱畅

图片/受访者提供

美编/宫三润怡

责编/刘阁

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