细胞命运

细胞命运决定是生命个体的生死决定，对所有的生命个体都至关重要。神经细胞的过早衰亡导致神经退化性疾病，肿瘤细胞的死亡逃逸奠定了肿瘤的发生发展。研究细胞的生死决定几乎涵盖了所有的重要生命活动和人类重大疾病。珀金埃尔默可提供从无标记到多标细胞组学智能解决方案，以及从2D到3D的飞跃模拟生理微环境方案。更多信息请关注珀金埃尔默市场开发经理张薇的报告。时间：2019年10月13日13:00–13:15地点： 上海交通大学医学院东院懿德楼报告题目： 在细胞表型3.0时代，助您更深入了解细胞命运为进一步凝练科研方向，聚焦国际前沿科学问题，上海交通大学医学院联合上海交通大学医学院联合细胞分化与凋亡教育部重点实验室、癌基因与相关基因国家重点实验室和《NEJM医学前沿》(《新英格兰医学杂志》中文版)，于2019年10月11日-14日，在上海交通大学医学院懿德楼召开“细胞命运决定与人类疾病国际研讨会”。本次研讨会将邀请细胞命运决定国际前沿领域（凋亡，自噬，坏死，衰老及肿瘤代谢）国际顶尖的科学家以及研究人员共聚一堂，旨在探讨细胞命运决定的最前沿、最激动人心的科研方向。会议详情请点击链接：http://www.cfdchina.org关于珀金埃尔默：珀金埃尔默致力于为创建更健康的世界而持续创新。我们为诊断、生命科学、食品及应用市场推出独特的解决方案，助力科学家、研究人员和临床医生解决最棘手的科学和医疗难题。凭借深厚的市场了解和技术专长，我们助力客户更早地获得更准确的洞见。在全球，我们拥有12500名专业技术人员，服务于150多个国家，时刻专注于帮助客户打造更健康的家庭，改善人类生活质量。2018年，珀金埃尔默年营收达到约28亿美元，为标准普尔500指数中的一员，纽交所上市代号1-877-PKI-NYSE。了解更多有关珀金埃尔默的信息，请访问www.perkinelmer.com.cn。

2019年10月12-14日，细胞命运决定与人类疾病国际研讨会在上海交通大学医学院东院懿德楼顺利召开, 本次会议由上海交通大学医学院联合上海交通大学医学院联合细胞分化与凋亡教育部重点实验室、癌基因与相关基因国家重点实验室和《NEJM医学前沿》(《新英格兰医学杂志》中文版)共同主办。大会现场细胞命运决定是生命个体的生死决定，对所有的生命个体都至关重要。神经细胞的过早衰亡导致神经退化性疾病，肿瘤细胞的死亡逃逸奠定了肿瘤的发生发展。研究细胞的生死决定几乎涵盖了所有的重要生命活动和人类重大疾病。为进一步凝练科研方向，聚焦国际前沿科学问题，本届会议邀请了国内外顶尖的大咖学者们齐聚一堂，共襄盛会。会议期间，珀金埃尔默的市场开发经理张薇做了题为“Help you to understand cell destiny more deeply in phenotypics 3.0 era ”的精彩报告，她介绍了与大会主题非常相关的细胞和3D细胞，细胞的研究要借助于更先进的技术，如高内涵显微成像分析仪器。只有利用更先进的技术，才能看的更深，了解到更多的信息，有更多的科研突破。她在报告期间展现了多个从基因型到表型在细胞水平进行功能性验证的实例，都是用标记的方法或者是间接的方法进行成像或检测，从而会产生脱靶效应。而脱靶效应无论对基础研究，还是药物研发都会产生非常负面的影响。新的无标记检测方法CETSA，可以在无标记的状态下研究细胞内蛋白和小分子的相互作用。小分子会帮助蛋白稳定其构象，在通过Alpha检测方法检测区别正常构象蛋白和变性蛋白。最后，她提到珀金埃尔默还有定制化的细胞自动化实验室可用作靶点筛选、细胞株筛选和表型筛选。可以根据具体的实验需求，配置高内涵，酶标仪，移液工作站，机械手臂，样本储存和处理系统等。我们希望可以帮您在Phenotypics 3.0 时代，更快更深入发现细胞秘密。珀金埃尔默市场开发经理张薇关于珀金埃尔默：珀金埃尔默致力于为创建更健康的世界而持续创新。我们为诊断、生命科学、食品及应用市场推出独特的解决方案，助力科学家、研究人员和临床医生解决最棘手的科学和医疗难题。凭借深厚的市场了解和技术专长，我们助力客户更早地获得更准确的洞见。在全球，我们拥有12500名专业技术人员，服务于150多个国家，时刻专注于帮助客户打造更健康的家庭，改善人类生活质量。2018年，珀金埃尔默年营收达到约28亿美元，为标准普尔500指数中的一员，纽交所上市代号1-877-PKI-NYSE。了解更多有关珀金埃尔默的信息，请访问www.perkinelmer.com.cn。

真核生物基因组DNA缠绕在组蛋白八聚体上形成染色质，并在染色质架构蛋白的作用下逐级折叠形成远距离的染色质相互作用（或染色质环）、拓扑相关结构域和染色质区室等染色质高级结构。远距离染色质互作可以调控基因表达，在细胞命运决定过程中具有关键作用。CCCTC结合因子（简称CTCF）最早被认为是绝缘子结合蛋白，随后发现CTCF在转录激活/抑制、基因印记、X染色体失活等方面均发挥重要的调控作用。近年来，CTCF被认为是染色质架构蛋白，与Cohesin复合物等在调控远距离染色质相互作用和维持染色质“成环”等方面起到重要作用。然而，CTCF是否在同一生物学过程中发挥其多重功能至今尚不清楚。4月5日，中国科学院广州生物医药与健康研究院研究员姚红杰课题组联合美国加州大学圣地亚哥分校教授付向东课题组，在Cell Reports上，发表了题为CTCF functions as an insulator for somatic genes and a chromatin remodeler for pluripotency genes during reprogramming的研究论文。该研究运用体细胞重编程到诱导多能干细胞为模型，结合多维组学技术，并联合生物信息分析，揭示了CTCF介导的染色质绝缘和染色质结构变化协同调控干细胞多能性获得的新机制。研究发现，CTCF在体细胞重编程过程中表达逐渐升高，并发挥促进体细胞重编程为诱导多能干细胞的作用。在这一过程中，CTCF具有同时抑制体细胞相关基因表达和促进多能性基因网络激活的双重功能。机制分析发现，CTCF通过发挥染色质绝缘功能抑制体细胞相关基因的表达，同时，CTCF具有维持多能性基因染色质开放的作用，CTCF还结合在部分多能性基因启动子区，促进这些多能性基因增强子（Enhancer）和启动子（Promoter）之间的相互作用（EP互作）。此外，该研究还揭示了CTCF与染色质重塑因子SMARCA5形成蛋白复合物，有助于维持多能性基因的染色质开放和多能性转录因子的结合，促进多能性基因网络的激活。研究表明，在体细胞重编程为诱导多能干细胞过程中，CTCF发挥了介导染色质绝缘和染色质重塑的协同调控作用。该研究进一步完善了CTCF的生物学功能，并为后续研究细胞命运决定的调控机理提供了新思路。研究工作得到国家杰出青年科学基金、国家重点研发计划、国家自然科学基金联合基金项目和中科院战略性先导科技专项等的支持。　　论文链接 本研究的模式图

前所未有的全自动高精度单细胞操纵平台！多功能单细胞显微操作FluidFM技术首次将原子力系统、显微成像系统、微流控系统、活细胞培养系统融为一体的单细胞显微操作平台，其核心技术——FluidFM技术采用了纳米级别中空探针，完美实现了单个细胞水平、fL级别超高精度、全自动化的细胞及细胞器的操作。是一套超温柔，纳米级，全自动的细胞操纵方案。这项技术将传统细胞显微操作实验无法触及领域的大门彻底打开，科学家可以在单个细胞上实现前所未有的精妙操纵。其主要功能包括单细胞提取、单细胞分离、活细胞细胞器移植、单细胞注射、单细胞力谱等。图1 FluidFM技术整机外观及原理示意图在活细胞中也能进行细胞器操纵？多功能单细胞显微操作FluidFM技术首次实现活细胞间线粒体移植线粒体和复杂的内膜系统是真核细胞的重要特征。到目前为止，对活细胞内的细胞器进行操纵仍然十分困难。多功能单细胞显微操作FluidFM技术能够从活细胞中提取、注射细胞器，将定量的线粒体移植到细胞中，同时保持它们的活力。近期，Julia A. Vorholt课题组使用多功能单细胞显微操作FluidFM技术，将线粒体移植至培养的细胞中，并实时跟踪线粒体注射后的情况，监测它们在新宿主细胞中的命运。通过跟踪，作者发现与受体细胞线粒体网络融合发生在移植后20分钟，持续16小时以上。活细胞之间移植线粒体不仅为细胞器生理学的研究开辟了新的前景，也为机械生物学、合成生物学和疾病治疗开辟了新的前景。该篇文章以” Mitochondria transplantation between living cells.”为题，发表在BioRxiv.上。1从活细胞中提取线粒体在FluidFM负压下的线粒体小体会经历形状的转变，类似于“串上珍珠”的形态。其特征是离散的线粒体基质球体状，并且通过细长的膜结构相互连接，在进一步负压拉力的作用下，这些球状结构最终被拉断，并在悬臂中呈现为球状线粒体（图2）。当牵引力保持数秒后，OMM在先前形成的“珍珠”之间的一个或多个收缩点分离，从而产生独立的球形线粒体，而管状结构的其余部分放松并恢复。图2 提取线粒体后的FluidFM悬臂探针的显微图像及示意图2线粒体移植至新细胞研究人员的下一个目标是将线粒体移植到新的宿主细胞中，并保持细胞活性。FluidFM技术为线粒体转移提供了最佳的两步走方案：第一步，用FluidFM技术直接提取线粒体，第二步，将提取的线粒体注入到新的宿主细胞中。该方案的成功率高达95%，而且保持了细胞活力，其优点是细胞器在细胞外停留的时间短(作者标记供体细胞的线粒体(su9-mCherry)和受体细胞的线粒体(su9- BFP)，能够观察移植细胞线粒体网络的实时状态（图3）。实验跟踪了22个细胞的移植命运：18个细胞显示移植的线粒体完全融合，4个细胞的线粒体发生降解。多数细胞样本(18个细胞中的14个)在移植后30分钟内首次观察到融合事件而后扩展到线粒体网络。综上所述，作者建立了将线粒体转移到单个培养细胞的方法。该方案显示移植后细胞活力高，允许观察移植后线粒体的动态行为，是一种高效方案。图3 单个移植线粒体的延时图像序列(su9-mCherry)。细胞器供体为HeLa细胞，受体细胞为U2OS细胞，带有荧光标记线粒体网络(su9-BFP)。Scale bar = 10 μm。本文使用的FluidFM技术采用微型探针，可以在微环境中以高时空分辨率操纵单细胞或者对单个细胞进行采样，并与组学方法相结合，使细胞器的研究成为可能。FluidFM技术将原子力显微镜的高精度力学调节手段与光学检测下的纳米尺度微流控系统相结合，提供与单细胞操作相关的力学和定量的体积控制。这些特性在现有微型探针中是独一无二的，在本研究中，作者将FluidFM单细胞技术用于活细胞真核内和细胞间的细胞器微操作。成功实现了活细胞之间的线粒体移植。单个线粒体移植视频该研究将启发人们将FluidFM技术应用于更多领域，例如，干细胞治疗中低代谢活性细胞的再生，作为线粒体替代治疗方法的一种备选方案等。此外，FluidFM技术为解决细胞生物学、生物力学和细胞工程等问题提供了新的视角。

仪器信息网讯 北京时间2013年4月15日晚间，赛默飞世尔科技(Thermo Fisher Scientific，以下简称为：赛默飞)宣布以每股76美元，总价136亿美元现金收购Life Technologies公司(以下简称为：Life Tech)（详情请查看：赛默飞宣布以136亿美元现金收购Life Tech）。随着这一交易的宣布，Life Technologies公司名又将再次走进历史。 　　历史上，Life Technologies作为公司名曾两度出现。第一次出现在1983年，当年专注于细胞培养研究和应用的GIBCO与分子生物学产品供应商BRL合并，成立了最初的Life Technologies公司。 　　而后，2000年，Invitrogen公司与Life Technologie公司合并，Invitrogen买断了Life Technologie，Life Technologie作为公司名被停用，从此并入Invitrogen，以Invitrogen作为公司名。 　　2008年，Invitrogen公司与Applied Biosystems公司合并，合并后公司决定再次启用Life Technologies作为公司名，认为该名字更符合公司的战略与使命。 　　而今，Life Technologies作为公司名又将可能成为历史，两度启用，两度走入历史，Life Technologies可谓&ldquo 命运多舛&rdquo 。(撰稿：杨娟) 　　图：有关Life Technologies的三段故事(点击可查看大图）

摘要：线粒体和复杂的内膜系统是真核细胞的重要特征。到目前为止，对活细胞内的细胞器进行操纵仍然十分困难。多功能单细胞显微操作FluidFM技术能够从活细胞中提取、注射细胞器，将定量的线粒体移植到细胞中，同时保持它们的活力。近期，Julia A. Vorholt课题组使用多功能单细胞显微操作FluidFM技术，将线粒体移植至培养的细胞中，并实时跟踪线粒体注射后的情况，监测它们在新宿主细胞中的命运。通过跟踪，作者发现与受体细胞线粒体网络融合发生在移植后20分钟，持续16小时以上。活细胞之间移植线粒体不仅为细胞器生理学的研究开辟了新的前景，也为机械生物学、合成生物学和疾病治疗开辟了新的前景。该篇文章以” Mitochondria transplantation between living cells.”为题，发表在BioRxiv.上。 结果：1. 从活细胞中提取线粒体为了检测FluidFM探针对单细胞细胞器采样的能力。作者使用了两种探针，分别是锥型探针(A=1.2 um2)和圆柱型探针(A=1.6 um2)(图1B)。实验结果表明，使用这两种探针都可以对线粒体及单个线粒体进行提取或大量抽提。作者对内质网（ER）和线粒体提取后的细胞活力进行了检测，发现细胞仍保持较高的细胞活力 (95%)。为了进一步确保FluidFM提取方案在探针插入时不会破坏细胞质膜，作者使用荧光探针(mito-R-GECO1)监测细胞培养基中可能发生的Ca2+内流。实验显示，在操作过程中和操作后都没有Ca2+流入，表明细胞器提取过程中细胞质膜的完整性。本研究还发现暴露在FluidFM负压下的线粒体小体会经历形状的转变，类似于“串上珍珠”的形态。 其特征是离散的线粒体基质球体状，并且通过细长的膜结构相互连接，在进一步负压拉力的作用下，这些球状结构终被拉断，并在悬臂中呈现为球状线粒体(图2E)。进一步探究显示，施加FluidFM负压后，力诱导的形状转变沿线粒体小管在毫秒到秒的范围内传播了数十微米。形状转变沿这一方向均匀传播，而外层线粒体膜(OMM)保持了初的完整性。当牵引力保持数秒后，OMM在先前形成的“珍珠”之间的一个或多个收缩点分离，从而产生立的球形线粒体，而管状结构的其余部分放松并恢复。结合线粒体牵引实验和线粒体定位的钙流实验，结果证明线粒体的串上珍珠表型的形状转变以及随后细胞质内的线粒体裂变是不依赖钙的。 图1：(A) 示意图：使用FluidFM技术进行细胞器提取。通过调整悬臂探针中的负压(-Δp)进行提取。(B) 通过调节孔径大小和流体作用力的适用范围，选择性地提取不同的细胞器成分。1行：用悬梁臂探针提取单细胞细胞器的示意图。2行：不同孔径的悬臂扫描电镜图。3行：FluidFM悬臂探针孔径与对应的流体力范围。(C) 示意图：使用FluidFM技术进行细胞器注射。通过调整悬臂探针中的正压(+Δp)进行将探针中的细胞器注射到受体细胞内。 图2：(A) FluidFM悬臂探针的扫描电子显微镜图像。具体尺寸参数是：L = 200 μm, W = 35 μm, H = 1 μm。Scale bar= 5 μm。(B) 提取线粒体后的FluidFM悬臂的荧光显微镜图像。由于折射率不同，可以看到提取物和悬臂探针填充物之间的边界。Scale bar = 10 μm。(C) 是图(B)的示意图，提取物的体积是1170 fL。(D- F) 活细胞器提取的延时图像和提取后金字塔悬臂图像。黄框表示细胞内的悬臂的位置。(D) 对表达su9-BFP(线粒体)和Sec61-GFP (ER) 的U2OS细胞进行提取。箭头表示ER区域。使用孔径为0.5µm2的悬臂梁探针。Scale bar = 10 μm。(E) 从表达su9-BFP的U2OS细胞中提取单个线粒体。使用1µm2孔径的悬臂梁探针。Scale bar = 10 μm。(F) 从表达su9-BFP的U2OS细胞中提取数个线粒体。使用1µm2孔径的悬臂梁探针。Scale bar = 10 μm。 2. 线粒体移植至新细胞研究人员的下一个目标是将线粒体移植到新的宿主细胞中，并保持细胞活性。FluidFM技术为线粒体转移提供了两种可能性方案：方案一、用FluidFM技术直接提取线粒体而后注入到新的宿主细胞中；方案二、将从细胞中分离纯化的线粒体回充入FluidFM探针，然后注射(图3A-D)。作者比较了两种方法，为了实现可视化的线粒体的转移，作者在供体和受体细胞中分别对线粒体进行了差异化标记 (图3E-F 供体细胞线粒体su9-mCherry和受体细胞线粒体su9-BFP)。当使用FluidFM直接将线粒体从一个细胞移植到另一个细胞时，成功率高达95%，而且保持了细胞活力(图3G, 41个移植细胞中有39个)。在注射纯化线粒体后，作者观察到46%的样本(19/41)发生了线粒体转移且保持了细胞活力(图3G)。移植的定量结果显示，这些实验中移植的线粒体数量从3到15个线粒体每个细胞不等(图3H)。两种替代方案的不同成功率可以由线粒体分离获取的条件差异来解释。在评估线粒体提取方案时，作者观察到部分提取的线粒体外膜发生破裂。线粒体的不可逆损伤导致细胞内降解，细胞色素C释放可能导致细胞凋亡。虽然线粒体的细胞间移植降低了通量，但它的优点是细胞外时间短(如上所述，细胞间移植即方案一的效率高，并可以直接观察单个移植线粒体的命运。为了展示这一点，作者将标记好的线粒体(su9-mCherry)从HeLa细胞移植到差异标记的U2OS细胞(su9-BFP)中，这种细胞通常用于研究动态线粒体行为。高灵敏度相机可以用于追踪受体细胞内的单个线粒体(图3L)。作者观察到荧光线粒体基质标签在移植后23分钟的发生初始融合而后扩展到线粒体网络。综上所述，作者建立了两种将线粒体转移到单个培养细胞的方法。 一种方法是活细胞间移植。该方案显示移植后细胞活力高，允许观察移植后线粒体的动态行为，是一种高效方案。二种方法是大量纯化线粒体并将其注射到受体细胞中。 注射速度相当快，但不可避免地损害线粒体和细胞功能。图3：(A) 方案一示意图（活细胞间线粒体移植）：通过FluidFM吸入法提取线粒体。 随后，将带有提取物的悬臂探针移至受体细胞插入并注入提取物。(B) 方案一预填充C8F18的FluidFM悬臂梁的图像，被移植线粒体通过su9-mCherry标记，提取量~0.8 pL。Scale bar = 10 μm。(C) 方案二示意图（纯化线粒体注入细胞）：使用标准线粒体纯化方案纯化的线粒体进行线粒体移植的方案。 将纯化的线粒体重悬在HEPES-2缓冲液中，直接填充到FluidFM探针中并对细胞进行注射。(D) 方案二由su9-mCherry标记的FluidFM悬臂充满线粒体的图像。Scale bar = 10 μm。(E) 通过方案一（活细胞间线粒体移植）进行线粒体移植后的宿主细胞图像。宿主细胞的线粒体通过su9-BFP标记，移植细胞线粒体通过su9-mCherry标记。Scale bar = 10 μm。(F) 通过方案二（纯化线粒体注入细胞）进行线粒体移植后的受体细胞图像。宿主细胞的线粒体通过su9-BFP标记，移植细胞线粒体通过su9-mCherry标记。Scale bar = 10 μm。(G) 通过光学成像对两种方案注射的细胞进行评估。每种方法评估了40个细胞。(H) 两种方案的线粒体的计数评估。每种方法评估了22个细胞。(I) 方案一移植线粒体后，对移植线粒体(su9-mCherry)和宿主线粒体网络(su9-BFP)使用不同的荧光标记进行成像，融合。Scale bar = 5μm。(J) 方案二注入纯化线粒体后移的融合状态，标记方案同(I)。Scale bar = 5 μm。(K) 移植线粒体发生降解，分裂成多个更小的荧光囊泡(su9-mCherry)，荧光与标记的宿主细胞线粒体网络(su9-BFP)没有重叠。Scale bar=5 μm。 (L) 单个移植线粒体的延时图像序列(su9-mCherry)。细胞器供体为HeLa细胞，受体细胞为U2OS细胞，带有荧光标记线粒体网络(su9-BFP)。Scale bar = 10 μm。 讨论单细胞的操纵一直是细胞生物学领域的热点和难点，尤其是在不损害细胞活力的情况下从细胞中提取细胞器或将外源物质直接导入到细胞中。截止到目前，尽管单细胞技术有了较大的发展，但要实现将细胞器从一个细胞移植到另一个细胞，除了更大的卵母细胞外，几乎是不可能实现的。线粒体是细胞中的能量转换的核心，与细胞代谢和信号通路以及细胞命运紧密联系在一起。线粒体含有自身的遗传成分(mtDNA)，通常是严格垂直遗传给子细胞的。目前将线粒体地转移到细胞的手段有限，对于线粒体移植后的剂量-反应关系分析更是十分困难，这样我们就很难从机制上了解健康或疾病细胞的线粒体移植后的生物学效应。本文使用的FluidFM技术采用微型探针，可以在微环境中以高时空分辨率操纵单细胞或者对单个细胞进行采样，并与组学方法相结合，使细胞器的研究成为可能。FluidFM技术将原子力显微镜的高精度力学调节手段与光学检测下的纳米尺度微流控系统相结合，提供与单细胞操作相关的力学和定量的体积控制。这些特性在现有微型探针中是的，在本研究中，作者将FluidFM单细胞技术用于活细胞真核内和细胞间的细胞器微操作。成功实现了活细胞之间的线粒体移植。该研究将启发人们将FluidFM技术应用于更多领域，例如，干细胞治疗中低代谢活性细胞的再生，作为线粒体替代治疗方法的一种备选方案等。此外，FluidFM技术为解决细胞生物学、生物力学和细胞工程等问题提供了新的视角。 多功能单细胞显微操作系统- FluidFM OMNIUM参考文献[1].C. Gäbelein, Q. Feng, E. Sarajlic, T. Zambelli, O. Guillaume-Gentil, B. Kornmann & J. Vorholt. Mitochondria transplantation between living cells. (2021). BioRxiv.

[报告简介] 单细胞的操纵一直是细胞生物学领域的热点和难点，尤其是在不损害细胞活力的情况下从细胞中提取细胞器或将外源物质直接导入到细胞中。截止到目前，尽管单细胞技术有了较大的发展，但要实现将细胞器从一个细胞移植到另一个细胞，除了更大的卵母细胞外，几乎是不可能实现的。 线粒体和复杂的内膜系统是真核细胞的重要特征，是细胞中能量转换的核心，与细胞代谢和信号通路以及细胞命运紧密联系在一起。线粒体含有自身的遗传成分(mtDNA)，通常是严格垂直遗传给子细胞的。到目前为止，对活细胞内的细胞器进行操纵十分困难，将线粒体地转移到细胞的手段有限，对于线粒体移植后的剂量-反应关系分析更是十分困难，这样我们就很难从机制上了解健康或疾病细胞的线粒体移植后的生物学效应。多功能单细胞显微操作FluidFM技术能够从活细胞中提取、注射细胞器，将定量的线粒体移植到细胞中，同时保持它们的活力。 本报告分为两部分：1. 来自ETH的Dr. Christoph G. Gäbelein使用多功能单细胞显微操作FluidFM技术，将线粒体移植至培养的细胞中，并实时跟踪线粒体注射后的情况，监测它们在新宿主细胞中的命运。通过跟踪发现被移植线粒体与受体细胞线粒体网络融合发生在移植后20分钟，持续16小时以上。活细胞之间移植线粒体不仅为细胞器生理学的研究开辟了新的前景，也为机械生物学、合成生物学和疾病治疗开辟了新的前景。本次报告Dr. Christoph G. Gäbelein将对上述文章和数据进行详细分享。2. 2020年9月，国内套FluidFM多功能单细胞显微操作系统在北京大学生命科学学院顺利安装并交付使用。期间，在北京大学生命科学学院公共仪器中心光学成像平台覃思颖老师和Quantum Design中国工程师胡西博士的帮助下，成功举办多场workshop，FluidFM多功能单细胞显微操作系统助力北大发表多篇paper。本次报告中，覃思颖老师将分享多功能单细胞显微操作系统FluidFM技术的实验操作案例与运行维护经验。[直播入口]请扫描下方二维码进入FluidFM单细胞显微操作技术群，届时会在微信群中实时更新直播入口，无需注册！扫码进群，即刻获取直播链接，无需注册！[报告时间]06月08日 下午15:00-16:00 [主讲人介绍]Christoph G. Gäbelein，ETHChristoph是一名来自ETH的青年科学家，科研中他一直致力于将FluidFM单细胞显微操作技术应用于更多的生命科学场景中。在过去两年间，他以一作或参与者的身份发表了FluidFM多篇文章：2022 Mitochondria transplantation between living cells2022 Injection into and extraction from single fungal cells.2021 Single cell engineering using fluidic force microscopy.2021 Genome-wide molecular recording using Live-seq.Christoph对于FluidFM技术的应用具备丰富而完善的经验，文章也是高产的，目前Christoph已经成为了FluidFM技术领域的专家。本次Webinar，Christoph将介绍他应用技术的新成果，并详细阐述从活细胞中提取、注射线粒体，将定量的线粒体移植到细胞中，同时保持它们的活力的技术细节。Christoph的座右铭是：Curiosity-driven young scientist interested in fundamental cell biology 覃思颖，北京大学生命科学学院公共仪器中心光学成像平台工程师。2016年于北京大学获得生物物理学博士学位，博士期间以作者在Nature Materials发表论文，博士后期间入选届北京大学博雅博士后项目。2019年加入北京大学生科院公共仪器中心，负责原子力显微镜、多功能单细胞显微操作系统、共聚焦显微镜等大型仪器的技术支持与运行管理，在多尺度生物样品的原子力制样与成像力学检测、单细胞注射与分离等显微操作、生物荧光成像与图像处理分析等方面有着丰富的经验，为校内外100余课题组提供技术服务，辅助课题组在Nature、Cell、Nature Cell Biology等国际期刊发表论文30余篇。本次报告将分享多功能单细胞显微操作系统FluidFM技术的实验操作案例与运行维护经验。[应用简介]1. 从活细胞中提取线粒体 为了检测FluidFM探针对单细胞细胞器采样的能力。作者使用了两种探针，分别是锥型探针(A=1.2 μm2)和圆柱型探针(A=1.6 μm2)(图1B)。实验结果表明，使用这两种探针都可以对单个线粒体及多个线粒体进行提取或大量抽提。图1：(A) 示意图：使用FluidFM技术进行细胞器提取。通过调整悬臂探针中的负压(-Δp)进行提取。(B) 通过调节孔径大小和流体作用力的适用范围，选择性地提取不同的细胞器成分。1行：用悬梁臂探针提取单细胞细胞器的示意图。2行：不同孔径的悬臂扫描电镜图。3行：FluidFM悬臂探针孔径与对应的流体力范围。(C) 示意图：使用FluidFM技术进行细胞器注射。通过调整悬臂探针中的正压(+Δp)进行将探针中的细胞器注射到受体细胞内。 对线粒体提取后的细胞活力进行了检测，发现细胞仍保持较高的细胞活力 (95%)。为了进一步确保FluidFM提取方案在探针插入时不会破坏细胞质膜，作者使用荧光探针(mito-R-GECO1)监测细胞培养基中可能发生的Ca2+内流。实验显示，在操作过程中和操作后都没有Ca2+流入，表明细胞器提取过程中细胞质膜的完整性。 本研究还发现暴露在FluidFM负压下的线粒体小体会经历形状的转变，类似于“串上珍珠”的形态。 其特征是离散的线粒体基质球体状，并且通过细长的膜结构相互连接，在进一步负压拉力的作用下，这些球状结构终被拉断，并在悬臂中呈现为球状线粒体(图2E)。进一步探究显示，施加FluidFM负压后，力诱导的形状转变沿线粒体小管在毫秒到秒的范围内传播了数十微米。形状转变沿这一方向均匀传播，而外层线粒体膜(OMM)保持了初的完整性。当牵引力保持数秒后，OMM在先前形成的“珍珠”之间的一个或多个收缩点分离，从而产生立的球形线粒体，而管状结构的其余部分放松并恢复。结合线粒体牵引实验和线粒体定位的钙流实验，结果证明线粒体的串上珍珠表型的形状转变以及随后细胞质内的线粒体裂变是不依赖钙的。图2(A) FluidFM悬臂探针的扫描电子显微镜图像。具体尺寸参数是：L = 200 μm, W = 35 μm, H = 1 μm。Scale bar = 5 μm。(B) 提取线粒体后的FluidFM悬臂的荧光显微镜图像。由于折射率不同，可以看到提取物和悬臂探针填充物之间的边界。Scale bar = 10 μm。(C) 是图(B)的示意图，提取物的体积是1170 fL。(D- F) 活细胞器提取的延时图像和提取后金字塔悬臂图像。黄框表示细胞内的悬臂的位置。(D) 对表达su9-BFP(线粒体)和Sec61-GFP (ER) 的U2OS细胞进行提取。箭头表示ER区域。使用孔径为0.5 µm2的悬臂梁探针。Scale bar = 10 μm。(E) 从表达su9-BFP的U2OS细胞中提取单个线粒体。使用1 µm2孔径的悬臂梁探针。Scale bar = 10 μm。(F) 从表达su9-BFP的U2OS细胞中提取数个线粒体。使用1 µm2孔径的悬臂梁探针。Scale bar = 10 μm。 2. 将线粒体移植至新细胞 研究人员的下一个目标是将线粒体移植到新的宿主细胞中，并保持细胞活性。FluidFM技术为线粒体转移提供了两种可能性方案：方案一、用FluidFM技术直接提取线粒体而后注入到新的宿主细胞中；方案二、将从细胞中分离纯化的线粒体回充入FluidFM探针，然后注射(图3A-D)。作者比较了两种方法，为了实现可视化的线粒体的转移，作者在供体和受体细胞中分别对线粒体进行了差异化标记 (图3E-F 供体细胞线粒体su9-mCherry和受体细胞线粒体su9-BFP)。当使用FluidFM直接将线粒体从一个细胞移植到另一个细胞时，成功率高达95%，而且保持了细胞活力(图3G, 41个移植细胞中有39个)。在注射纯化线粒体后，作者观察到46%的样本(19/41)发生了线粒体转移且保持了细胞活力(图3G)。移植的定量结果显示，这些实验中移植的线粒体数量从3到15个线粒体每个细胞不等(图3H)。两种替代方案的不同成功率可以由线粒体分离获取的条件差异来解释。在评估线粒体提取方案时，作者观察到部分提取的线粒体外膜发生破裂。线粒体的不可逆损伤导致细胞内降解，细胞色素C释放可能导致细胞凋亡。 虽然线粒体的细胞间移植降低了通量，但它的优点是细胞外时间短(1分钟)，并且通过FluidFM采样的线粒体大限度地集中在原生细胞质液中，完全避免了人工缓冲液的使用。在提取和移植之前，作者通过在探针中填充不混溶的C8F18来确保提取液在提取过程中保持在孔径附近。因此，只有很小的体积(0.5 - 2pL)被注入到宿主细胞中(图3B)。 除了标记供体细胞的线粒体(su9-mCherry)外，还标记了受体细胞的线粒体(su9- BFP)，这样就能够观察移植细胞线粒体网络的实时状态。在上述两种移植方案(移植和纯化后注射)中，宿主-线粒体网络的管状状态不会因注射过程而产生影响。此外，标记可以让作者可视化地监测线粒体地移植，观察线粒体地融合。 无论移植方法是细胞到细胞(图3I)，还是注射纯化线粒体(图3J)，都可以观察到这些过程。实验跟踪了22个细胞的移植命运：18个细胞显示移植的线粒体完全融合，4个细胞的线粒体发生降解。多数细胞样本(18个细胞中的14个)在移植后30分钟内次观察到融合事件。 如上所述，细胞间移植即方案一的效率高，并可以直接观察单个移植线粒体的命运。为了展示这一点，作者将标记好的线粒体(su9-mCherry)从HeLa细胞移植到差异标记的U2OS细胞(su9-BFP)中，这种细胞通常用于研究动态线粒体行为。高灵敏度相机可以用于追踪受体细胞内的单个线粒体(图3L)。作者观察到荧光线粒体基质标签在移植后23分钟的发生初始融合而后扩展到线粒体网络。 综上所述，作者建立了两种将线粒体转移到单个培养细胞的方法。 一种方法是活细胞间移植。该方案显示移植后细胞活力高，允许观察移植后线粒体的动态行为，是一种高效方案。二种方法是大量纯化线粒体并将其注射到受体细胞中。 注射速度相当快，但不可避免地损害线粒体和细胞功能。图3(A) 方案一示意图（活细胞间线粒体移植）：通过FluidFM吸入法提取线粒体。 随后，将带有提取物的悬臂探针移至受体细胞插入并注入提取物。(B) 方案一预填充C8F18的FluidFM悬臂梁的图像，被移植线粒体通过su9-mCherry标记，提取量~0.8 pL。Scale bar = 10 μm。(C) 方案二示意图（纯化线粒体注入细胞）：使用标准线粒体纯化方案纯化的线粒体进行线粒体移植的方案。 将纯化的线粒体重悬在HEPES-2缓冲液中，直接填充到FluidFM探针中并对细胞进行注射。(D) 方案二由su9-mCherry标记的FluidFM悬臂充满线粒体的图像。Scale bar = 10 μm。(E) 通过方案一（活细胞间线粒体移植）进行线粒体移植后的宿主细胞图像。宿主细胞的线粒体通过su9-BFP标记，移植细胞线粒体通过su9-mCherry标记。Scale bar = 10 μm。(F) 通过方案二（纯化线粒体注入细胞）进行线粒体移植后的受体细胞图像。宿主细胞的线粒体通过su9-BFP标记，移植细胞线粒体通过su9-mCherry标记。Scale bar = 10 μm。(G) 通过光学成像对两种方案注射的细胞进行评估。每种方法评估了40个细胞。(H) 两种方案的线粒体的计数评估。每种方法评估了22个细胞。(I) 方案一移植线粒体后，对移植线粒体(su9-mCherry)和宿主线粒体网络(su9-BFP)使用不同的荧光标记进行成像，融合。Scale bar = 5μm。(J) 方案二注入纯化线粒体后移的融合状态，标记方案同(I)。Scale bar = 5 μm。(K) 移植线粒体发生降解，分裂成多个更小的荧光囊泡(su9-mCherry)，荧光与标记的宿主细胞线粒体网络(su9-BFP)没有重叠。Scale bar=5 μm。 (L) 单个移植线粒体的延时图像序列(su9-mCherry)。细胞器供体为HeLa细胞，受体细胞为U2OS细胞，带有荧光标记线粒体网络(su9-BFP)。Scale bar = 10 μm。 讨论 FluidFM技术采用微型探针，可以在微环境中以高时空分辨率操纵单细胞或者对单个细胞进行采样，并与组学方法相结合，使细胞器的研究成为可能。FluidFM技术将原子力显微镜的高精度力学调节手段与光学检测下的纳米尺度微流控系统相结合，提供与单细胞操作相关的力学和定量的体积控制。这些特性在现有微型探针中是的，在本研究中，作者将FluidFM单细胞技术用于活细胞真核内和细胞间的细胞器微操作。成功实现了活细胞之间的线粒体移植。 该研究将启发人们将FluidFM技术应用于更多领域，例如，干细胞治疗中低代谢活性细胞的再生，作为线粒体替代治疗方法的一种备选方案等。此外，FluidFM技术为解决细胞生物学、生物力学和细胞工程等问题提供了新的视角。

在哺乳动物和果蝇中，雌性多细胞雌性生殖细胞包囊（Female germline cyst）中只有一个细胞会成为卵母细胞，但是这颗卵母细胞是如何打破对称性从中脱颖而出的还不得而知。为了揭开这一问题的答案，英国剑桥大学D. St. Johnston研究组与D. Nashchekin（第一作者）合作在Science发文题为Symmetry breaking in the female germline cyst，发现微管负极稳定蛋白Patronin/CAMSAP通过标记果蝇中的卵母细胞，促使生殖细胞打破对称性从而特化形成卵母细胞的具体分子机制。在许多生物中并非所有的雌性生殖细胞都会变成卵母细胞，一部分细胞会变成辅助细胞为卵母细胞提供物料和营养支持【1】。举例来说，小鼠卵巢中一个生殖细胞包囊中包含约30个细胞，其中只有一小部分细胞会变成卵母细胞，大多数的细胞会作为营养细胞（Nurse cells）经历细胞凋亡，将胞质的内容物通过环管（Ring canals）输送卵母细胞（图1）【2, 3】。在果蝇中，生殖细胞包囊形成于生殖腺，包囊具有三个区域。生殖干细胞产生成囊细胞（Cystoblast），成囊细胞在不完全的胞质分裂的情况下分裂四次，产生一个包含16个生殖细胞组成的包囊，这些生殖细胞通过环管相连接（图2）。卵母细胞的选择依赖于非中心体组织中心（noncentrosomal microtubule organizing center，ncMTOC）在未来的卵母细胞中组织一个具有极性微管网络指导动力蛋白（Dynein）依赖的细胞命运决定因子的运输。但是这颗卵母细胞是如何脱颖而出获得命中注定的卵母细胞命运呢？为了揭开这一问题的答案，作者们将目光集中在了Patronin以及其脊椎动物同源蛋白CAMSAPs上。该蛋白是微管负极结合蛋白，是 ncMTOCs非常关键的组分【4，5】。作者们在patronin突变体中检测了卵母细胞标记物的分布，发现突变体中卵母细胞标记物的累积显著地降低。限定表达在区域3中卵母细胞中的联会复合体蛋白C(3)G也在patronin突变体中也显著降低。这些结果说明Patronin对于卵母细胞的决定非常关键。为了对Patronin在生殖腺包囊中的定位进行检测，作者们对内源荧光标记的Patronin-Kate品系进行成像，发现Patronin在2a区域时开始在单独的一个细胞中表达，早于既定卵母细胞标记物的表达，该信号会持续累积在此单个细胞中到区域2b-3，发育到该时期时会在细胞中形成点状信号，最终此细胞发育成为卵母细胞。但是作者们发现patronin的mRNA并不会定位在包囊之中，因此这种不对称的分布依赖于Patronin蛋白而非mRNA的定位或者新蛋白的合成。另外作者们发现动力蛋白在patronin突变体中的定位在推定的卵母细胞中，该结果说明Patronin的缺失会破坏前体卵母细胞中MTOC的形成，从而导致极化的微管网络形成的缺失。通过检测微管正极末端追踪蛋白EB1-GFP对包囊中的MTOC进行可视化观察，作者们发现EB1-GFP信号与Patronin的信号在相同的细胞中共定位。同样，EB1-GFP的不对称定位在patronin突变体的包囊中会消失，此时EB1-GFP的分布模式会相对比较均质。随后，作者们想知道中心体是否对Patronin MTOC的形成是否有一定的贡献，为此对中心体蛋白Asterless与Patronin的共定位进行了探究。作者们发现Patronin与Asterless只有小部分共定位，大部分的Patronin信号都在中心体聚集体的之外，该结果说明Patronin形成的MTOCs是非中心体依赖的。目前，Patronin成为了未来卵母细胞最早的标记物。那么提出了一个新的问题即Patronin是如何富集在卵母细胞中从而打破包囊中细胞的对称性的。其中一个可能的机制是对称性打破依赖于融合体（Fusome）的不对称继承【6】。融合体在区域1的有丝分裂过程中就出现了不对称分布，因此母细胞会比子代细胞继承更多的组分，四环管时期两个细胞中的一个会具有比其他细胞更多融合体。为了验证这一想法，作者们使用融合体标记物Hts检测该观点。Patronin与融合体共定位于早期2a区域，但在包囊向区域3发展时信号会集中在一个细胞之中。因此，该结果说明Patronin的最初定位由融合体决定于早期2a区域，随后被某些机制进一步将此不对称性进行扩大。进一步地，作者们想要探究其中可能的扩大机制。Spectraplakin蛋白Shot引起了作者们的注意，因为该蛋白定位融合体上并且与卵母细胞的特化相关【7】。作者们发现在shot突变体中，Patronin不能在一个细胞中累积并且也不能形成点状信号，而且也不能与融合体相互作用。因此，Shot对于招募Patronin到融合体上是非常关键的，从而能够将融合体不对称信号带给Patronin从而交给细胞命运决定过程进行解码。由此，作者们得到了一个卵母细胞命运决定的工作模型，该模型被称为“四步走”模型（图3），第一步，在包囊形成过程中融合体的不对称性促使一个细胞中继承更多的融合体内容物；第二步，在区域2a，Patronin通过Shot蛋白被招募到融合体上，形成一个微微极化的微管网络结构；第三步，包囊中其他细胞通过动力蛋白将Patronin蛋白结合的微管蛋白运输到预卵母细胞之中；第四步，形成一个正反馈循环通路，动力蛋白运输更多的Patronin以及微管蛋白到卵母细胞中，进一步扩大微管的极性，从而促进动力蛋白运输更多的卵母细胞命运决定因子进入该细胞之中。通过该不对称性建立并逐渐扩展的方式，卵母细胞从包囊中“脱颖而出”。Patronin是CAMSAP家族中保守的成员，这说明该机制可能具有一定的保守性，虽然在哺乳动物中未发现融合体的存在，但是微管依赖的细胞器通过细胞环管运输已被证明在小鼠卵母细胞分化中发挥重要作用。这一发现对于卵母细胞命运建立提供了新的思考。原文链接：http://doi.org/10.1126/science.abj3125

近日，中国科学院院士、厦门大学教授韩家淮和厦门大学副教授陈鑫团队借助单分子定位超分辨成像技术“随机光学重建显微镜（STORM）”，首次揭示了“坏死小体”在细胞中的组织结构特征及其对细胞死亡的决定作用，为人类相关疾病治疗干预提供了新思路。相关论文已在《自然细胞生物学》上发表。超清成像技术让推论“眼见为实”细胞是生命体的基本功能单元，而决定细胞命运的关键一环是细胞的程序性死亡。在细胞程序性死亡中，有一种形式叫“坏死样凋亡”，其中起决定作用的一个重要信号处理枢纽就是“坏死小体”复合物。“坏死小体”在死亡细胞中的结构究竟如何？“坏死小体”如何精准发力决定细胞死亡命运？这些涉及多个核心分子（RIP1/RIP3/MLKL）的招募激活和信号放大/转变等复杂过程。由于细胞体尺寸非常微小，例如哺乳动物细胞一般在几十微米，要观察到其内部“坏死小体”的精准调控机制难度可想而知。在此前的研究中，科学家曾借助常规共聚焦荧光显微镜，观察到细胞死亡过程会产生大小不等的“坏死小体”点状信号，提示了该信号枢纽很可能存在动态组装过程。但“坏死小体”在细胞中是如何精准处理复杂信号，进而决定细胞死亡的始终是一个未解的谜团。韩家淮院士和陈鑫团队借助于蓬勃发展的超分辨成像技术，尝试了多种目前较成熟的技术流派，最终找到了精准观察“坏死小体”运行机制的利器——单分子定位超分辨成像技术（STORM）。研究人员通过对STORM成像全流程进行细致优化，在生物样本上实现了优于常规共聚焦显微镜10倍以上的分辨率（13—18纳米定位精度）。这些技术的提升使许多原本看不见、看不清的研究对象变得清晰明朗，让原来靠推测得到的结论“眼见为实”。“坏死小体”这样杀死细胞在历时8年的研究中，团队成员成功观察到死亡细胞中的“坏死小体”由初始点团样结构演化为直径约50纳米，长度约200—600纳米的规则棒状结构的组装模式，并且在该规则棒状结构中呈现出明显的由RIP1/RIP3组成的马赛克状分布。进一步的观察研究发现，只有马赛克状分布中的RIP3区域满足一定的尺度要求（如四聚体及以上），才能有效地诱导下游效应分子MLKL发生多聚化，进而靶向细胞膜导致细胞死亡发生。同时，通过抑制关键因子RIP1的激酶活性可以阻碍“坏死小体”的有序马赛克样棒状结构的产生，从而抑制细胞死亡。此外，RIP3激酶活性缺失导致的细胞死亡模式转变也有赖于该结构中的RIP1多聚化程度，这提示了团队发现的“坏死小体”马赛克样组织结构很可能是细胞内控制死亡方式的信号选择模块。“该结果在细胞原位揭示了关键信号枢纽纳米尺度上的组织特性及其对信号传递/放大/转换的贡献，为发展特异性抑制程序性细胞死亡的干预手段提供了潜在的切入点，希望我们的发现能够对帕金森病、多发性硬化症等神经退行性疾病、脓毒症等病原菌感染性疾病的临床应对和治疗有所帮助。”韩家淮介绍。有望解析更多生物大分子复合物细胞内数量众多的生物大分子复合物都是控制生命活动的核心功能枢纽，如DNA复制/转录起始复合物和细胞器膜上的各类转运复合物等。现代生物学的理论基石——细胞学说诞生至今已近两百年，但人类始终无法彻底解析任一细胞在稳态/应激条件下的分子水平精细结构，自然也无法随心所欲地改造/控制细胞，实现保障人类健康和社会进步的宏伟目标。目前单颗粒冷冻电镜技术是解析蛋白质结构的利器，但面对细胞内结构巨大、成分复杂、高度异质的功能复合物，其仍存在较明显局限性。韩家淮院士和陈鑫团队的工作证明纳米尺度光学成像是解析此类大型生物大分子复合物的组织特征和功能模式的可行方案之一。

来自英国和比利时的一组研究人员近日在《Science》杂志上发表了人类胸腺的单细胞转录组图谱，对人类T细胞的发育进行了高分辨率的普查。共同通讯作者、比利时根特大学的Tom Taghon教授表示：“我们现在非常了解T细胞如何在健康组织中形成。我们能够从发育中的胸腺和肝脏中鉴定出相似的前体细胞，且我们相信这些前体对于启动胎儿的T细胞发育和建立完全有功能的胸腺器官至关重要。”胸腺是T细胞发育和T细胞受体（TCR）库形成的关键器官，可以帮助人们形成适应性免疫。胸腺中的T细胞发育在空间上是协调的，而且这一过程需要胸腺微环境中的各类细胞精心配合。为了绘制一个完整的胸腺细胞图谱，研究人员从发育期、儿童期和成年期的人类胸腺样本中分离出细胞，并进行单细胞RNA测序。在开展质量控制去除doublet后，他们从发育中的胸腺中获得了138,397个细胞，从出生后胸腺中获得了117,504个细胞。他们对细胞簇进行注释，标记为40多种不同的细胞类型或状态。为了比较人类胸腺和小鼠胸腺的结果，他们随后利用出生后4周、8周或24周的小鼠样本生成了一份完整的小鼠胸腺单细胞图谱，并将这些数据与先前发表的产前小鼠胸腺scRNA-seq数据相结合。成熟T细胞的整合分析表明，不同物种之间的细胞状态有交叉。人类的GNG4+ CD8αα+ T细胞与小鼠的上皮内淋巴细胞前体A型最为相似，不过它们之间也存在高度差异表达的基因，表明其功能存在潜在差异。研究人员还比较了不同细胞的TCR库，以分析不同类型的细胞之间是否存在TCR库的差异。他们观察到，CD8+ T细胞与其他细胞明显分离，这个趋势在所有样本中都是一致的。这与外周血中分离出的幼稚CD4+/CD8+ T细胞极为相似。作者写道：“我们从人类胸腺中鉴定出50多种不同的细胞状态。在胚胎发育以及儿童和成年时期，人类胸腺细胞的丰度和基因表达谱都在动态变化。”研究人员还鉴定出全新的人胸腺成纤维细胞和上皮细胞亚群，并对其进行定位。通过计算机模拟，他们还预测出人类T细胞发育的轨迹，从胎儿肝脏中的祖细胞到多种成熟的T细胞。利用这一轨迹，他们还构建了驱动T细胞命运决定的转录因子框架。作者总结道，他们此次绘制的人类一生的胸腺单细胞转录组图谱以及不同物种的转录组图谱对天然组织微环境下的T细胞发育进行了高分辨率的普查。“人类和小鼠胸腺之间的系统比较突出了人类特有的细胞状态和基因表达特征。我们详细的T细胞发育网络将有助于建立体外类器官培养模型，从而真实地再现体内的胸腺组织。”资深作者、纽卡斯尔大学的Muzlifah Haniffa教授还指出，胸腺细胞的图谱可帮助研究人员阐明发育中胸腺的细胞信号，揭示哪些基因打开才能将免疫前体细胞转化为特异性T细胞。“这张图谱可作为在体外改造T细胞的参考图谱，为人们提供量身定制的治疗方案，”他说

仪器信息网讯 2011年11月10 -12日， 由中国细胞生物学学会干细胞分会主办，北京大学干细胞研究中心承办的中国细胞生物学会干细胞分会2011年年会在北京国际会议中心隆重举行。本届年会非常强调干细胞的临床应用，专门设立了临床疾病的干细胞治疗分会，特别邀请了神经内外科，生殖医学和肿瘤等临床专家到会交流。本届年会包括主题报告和九场大会报告，来自科研院所、医疗机构、高等院校等700余名国内外业内人士参加了本次大会报告。仪器信息网作为合作媒体参加了年会开幕式及主题报告。 　　大会现场 　　开幕式由北京大学干细胞中心李凌松主任主持，李凌松主任说：“经过10年的努力，中国干细胞研究的实力显著增强，研究水平已经接近国际前沿，某些研究成果已经得到世界同行的认可。中国的干细胞研究已经由‘国外引进跟踪’”向‘原创性发现’跨越发展，特别是干细胞的临床转化研究，已经发展到一个新的阶段。” 　　北京大学干细胞中心李凌松主任 　　随后，干细胞生物学分会徐国彤会长对学会工作进行了总结与展望。徐国彤会长提到：学会过去在组织重要课题的探讨、开展国内外学术交流、普及干细胞科学知识等方面作了大量工作并取得了阶段性成果，未来学会还将在促进我国干细胞研究领域专家的交流与合作，大力推进干细胞基础研究与临床应用的转化方面取得更多成绩。 　　干细胞生物学分会徐国彤会长 　　来自美国加州大学的Hans Keirstead先生、中国科学院上海生化与细胞研究所徐国良先生、美国Johns Hopkins医学院程临钊先生、美国UCSF丁胜先生分别作了年会主题报告，就干细胞的临床应用、DNA甲基化在基因表达调控中的作用及其分子机理、干细胞命运调控等方面向与会者作了分享与探讨。 　　 报告人：美国加州大学的Hans Keirstead先生 　　报告题目：Human Embryonic Stem Cell Derivates for Clinical Application 　　报告人：美国Johns Hopkins医学院程临钊先生 　　报告题目：Human Cell Engineering:Cellular Reprogramming and Genome Editing 　　报告人：中国科学院上海生化与细胞研究所徐国良先生 　　报告题目：DNA Oxidation towards Totipotency in Mammalian Development 　　报告人：美国UCSF丁胜先生 　　报告题目：A Chemical Approach to Controlling Cell Fate 　　据悉，大会开幕式及主题报告结束后，九场大会报告将陆续举行，内容涉及干细胞研究的各个重点领域。近年来，干细胞研究已经成为生命科学和生物医学界最活跃和最具影响的领域，本次盛会为促进我国干细胞研究领域专家的交流与合作起到了重要作用。 　　现场观众积极提问

p style=" text-indent: 2em " 2020年3月初的一天，武汉战“疫”正紧。武汉市金银潭医院院长张定宇接待了一批特殊的客人，他们带来了一种治疗新冠肺炎的新型干细胞药物。 /p p style=" text-indent: 2em " 干细胞药物，即便对很多专业医学人士来说，也是个新鲜事物。“干细胞是什么？”“有用吗？用了会有什么后果？”“做可以，你们要承担所有责任！”这支来自干细胞与生殖生物学国家重点实验室的战“疫”科技攻关团队，一腔热血逆行武汉，却吃了不少闭门羹。 /p p style=" text-indent: 2em " 幸运的是，张定宇信任他们。 /p p style=" text-indent: 2em " strong 多年积淀 一朝亮剑 /strong /p p style=" text-indent: 2em " 3月5日，CAStem细胞注射液治疗新冠病毒致呼吸窘迫综合征（ARDS）临床试验在金银潭医院正式启动。 /p p style=" text-indent: 2em " CAStem是一款干细胞药物的名字，意为“中科院的干细胞”，是实验室自主研发的干细胞药物。干细胞与生殖生物学国家重点实验室副研究员、国家干细胞库执行主任郝捷请同事把这几个字母写在自己的防护服上，坚定地走进了医院的隔离区。 /p p style=" text-indent: 2em " 在这里，她看到凝聚了大家智慧和心血的细胞药物一滴一滴输入新冠肺炎患者体内。医护人员发现，这些接受了干细胞药物治疗的病人的呼吸功能、肺部病灶特别是肺纤维化症状均有改善。 /p p style=" text-indent: 2em " 在送接受过干细胞药物治疗的痊愈患者出院时，一位患者激动地对他们说：“你们研发的药物太好了，给了我第二次生命！” /p p style=" text-indent: 2em " 不仅在武汉，这支队伍还先后在北京、哈尔滨开展相关临床研究工作，三地共救治74名患者。 /p p style=" text-indent: 2em " CAStem——这个带有鲜明中科院烙印的产品，成为新冠肺炎疫情期间国家药品监督管理局批复的唯一一个具有自主产权的干细胞药物，更入选了国家救治新冠患者的“三药三方案”。 /p p style=" text-indent: 2em " 4月14日，科技部负责人在国务院联防联控机制召开的新闻发布会上郑重宣布：干细胞应用于新冠肺炎的临床治疗安全性良好！ /p p style=" text-indent: 2em " 此次抗疫攻关中，干细胞与生殖生物学国家重点实验室亮出两件利器：CAStem干细胞注射液和新一代恒温CRISPR法核酸检测试剂盒（CASdetec）。后者革新了核酸检测的技术原理，有望摆脱对昂贵PCR仪器的依赖，让检测走进社区甚至家庭。 /p p style=" text-indent: 2em " 多年关注呼吸系统疾病、把干细胞药物推向临床一线、开发新一代核酸检测技术、致力于相关标准及知识产权政策发布和完善、全链条布局打通创新成果转化渠道& #8230 & #8230 干细胞与生殖生物学国家重点实验室积淀多年的工作，在疫情暴发的非常时期发挥了重要作用。 /p p style=" text-indent: 2em " “这次疫情的考验让我们知道，这是一支召之即来、来之能战、战之能胜的队伍，是一群有家国情怀的人的聚集体。”中科院院士、干细胞与生殖生物学国家重点实验室研究员周琪说。 /p p style=" text-indent: 2em " strong 时代变迁 奋斗不变 /strong /p p style=" text-indent: 2em " 干细胞与生殖生物学国家重点实验室的前身是“计划生育生殖生物学国家重点实验室”，于1991年成立。它是我国最早开展生殖生物学研究的基地，是美国洛氏基金会在全世界设立的“二十一世纪生殖与避孕研究网络”7个成员之一，也是世界卫生组织在全世界设立的6个“胚胎着床研究中心”之一，在世界和中国生殖研究领域占有一席之地。 /p p style=" text-indent: 2em " 进入新世纪，世界科技格局和研究范式发生全新变化，实验室前瞻性布局了生殖工程研究方向，把前沿生殖技术的创建及应用列为实验室的重要发展目标，并以此为核心，不断壮大干细胞研究团队，到2015年，实验室从事干细胞与再生医学领域研究的研究员达到9位。 /p p style=" text-indent: 2em " 干细胞等先进技术与传统生殖生物学的交叉融合，为实验室生殖学科的发展带来了新的机遇，在生殖生物学研究方向产出了多项具有里程碑意义的重大创新成果，如利用四倍体补偿技术证明iPS细胞的全能性、同性生殖、人工配子、表观遗传新机制、非人灵长类胚胎超长时间培养等，使传统学科焕发了新的生机。 /p p style=" text-indent: 2em " 到2015年，实验室已成长为我国干细胞和生殖生物学领域领先的研究实体。与此同时，“计划生育”已经不再是国家需求，这4个字已经不能代表实验室所承担的使命，通过申请、论证、现场评估，获科技部批准，实验室成功更名为“干细胞与生殖生物学国家重点实验室”，并在2016年国家重点实验室评估中，进入“优秀类”国家重点实验室序列。 /p p style=" text-indent: 2em " strong 基础研究 硕果累累 /strong /p p style=" text-indent: 2em " 干细胞与生殖生物学国家重点实验室主要从事生殖生物学、干细胞与再生医学和创新细胞技术研究，近年研究成果多次入选“年度中国生命科学十大进展”或“年度中国十大科技进展”，并入选 “改革开放40年40项标志性研究成果”。 /p p style=" text-indent: 2em " 在基础理论研究方面，干细胞与生殖生物学国家重点实验室面向世界科技前沿，深挖领域内最基本的科学问题，探索生殖、发育、遗传、衰老全生命周期的调控机制，不断突破领域内科学认知的边界，获得了诸多重大理论突破：首次将胚胎第一次细胞命运分化的选择推到了2—细胞胚胎时期，成果入选2019年度中国生命科学十大进展；首次实现灵长类胚胎长时程体外培养，开启哺乳动物繁衍新方式；发掘跨代遗传新机制，发现个体内代谢环境通过改变生殖细胞基因组甲基化或tsRNAs介导（RNA而非DNA），可将获得的代谢紊乱表型跨代传递给子代，成果入选2016年度中国十大科技进展；揭示了灵长类器官（血管、胰岛、卵巢等）退行的特异性机制，发展通过基因或干细胞治疗干预退行性疾病的有效策略。 /p p style=" text-indent: 2em " 在技术原始创新方面，干细胞与生殖生物学国家重点实验室面向国家人口健康领域的重大需求，取得了多项原始创新成果：构建了多种新型干细胞，包括小鼠孤雄单倍体干细胞（2012年度中国十大科技进展）、大鼠孤雄单倍体胚胎干细胞、异种杂合二倍体胚胎干细胞；开发了具有自主知识产权的基于Cas12b的基因编辑技术；建立同质性原始态人类胚胎干细胞，首次在体外模拟了人类X染色体的随机失活；实现了哺乳动物的无性生殖（入选了The Scientist杂志评选的“2018年度科技进步”）；首次建立衰老研究的灵长类动物模型，例如LMNA基因突变的“儿童早衰症”灵长类动物模型，以及“长寿基因”SIRT6敲除的食蟹猴（2018年度中国生命科学十大进展）；同时规模化制备了大动物的突变体，建立了多个能准确模拟人类疾病的大动物模型和可用于猪新品系培育的育种新材料，如创制了首例猪甲减模型、提高生产性状猪等。 /p p style=" text-indent: 2em " strong 转化研究 成果卓著 /strong /p p style=" text-indent: 2em " 干细胞与生殖生物学国家重点实验室强化基础和应用基础研究，布局转移转化研究，促进基础研究和应用研究的融通发展，以保持实验室的创新性、先进性和引领性。 /p p style=" text-indent: 2em " 实验室站在时代前沿，积极尝试自我审视和革新。在学科建设方面，始终以“四个面向”为出发点，布局有发展前景、有重大创新产出潜力的学科；在团队建设方面，搭建良性人才流动机制，聚集国内外一流人才；实验室大胆尝试体制和机制革新，如联合国内相关领域的国家重点实验室或优势力量成立联盟或创新实体，通过标准引领、知识产权保护支撑成果转化。 /p p style=" text-indent: 2em " 实验室从解决国家人口健康领域重大需求出发，锚定健康领域重大疾病的诊治，以治疗重大疾病切入口，找寻这些重大疾病治疗的方案和手段，围绕产业链部署创新链，围绕创新链部署产业链，从而实现从基础研究到产业应用全链条的研究模式。 /p p style=" text-indent: 2em " 实验室面向国家重大需求和国民经济主战场，围绕产业链布局，临床转化成果卓著。早在2007年实验室就前瞻性地布局建设北京干细胞资源库，于2019年获批成为国家干细胞资源库，是我国首家通过人类遗传资源（CNAS）许可的干细胞资源库，也是国际首个IOS20387认可机构。实验室借助国家干细胞资源库独特的干细胞资源，突破“干细胞药物”质控、制剂等核心技术，建立了临床级人胚干细胞及多种功能细胞分化平台，并自主创新开发近十种干细胞药物的全链条关键平台技术，研发包括多巴胺神经前体细胞、运动神经前体细胞、视网膜色素上皮细胞、M类细胞、肝细胞、心肌细胞等一系列干细胞。 /p p style=" text-indent: 2em " 实验室承担首批国家药品监督管理局和国家卫生健康委员会备案干细胞治疗帕金森病、老年黄斑变性等重大疾病临床研究项目，其中开展的干细胞治疗帕金 span style=" text-indent: 2em " 森病临床试验被Nature跟踪报道，认为“这标志着中国使用人胚胎干细胞进行临床试验的开始，也是世界上首次使用这些细胞治疗帕金森病的试验”。目前开展包括帕金森病、黄斑变性、卵巢早衰、半月板损伤等十余种疾病临床研究9项。 /span /p p style=" text-align: center text-indent: 2em " img src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202010/uepic/ef6a5ace-393a-4dc2-b4bb-54f837870626.jpg" title=" 20201020424171511.jpg" alt=" 20201020424171511.jpg" width=" 482" height=" 265" style=" text-align: center max-width: 100% max-height: 100% width: 482px height: 265px " / /p p style=" text-align: center text-indent: 2em " ①武汉科技攻关团队圆满完成抗疫任务，获金银潭医院“荣誉职工”称号。 img src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202010/uepic/b0ef0ab8-18f3-44c9-8619-b68c5980a372.jpg" title=" 2020102042585420.jpg" alt=" 2020102042585420.jpg" width=" 483" height=" 326" style=" max-width: 100% max-height: 100% width: 483px height: 326px " / /p p style=" text-align: center text-indent: 2em " ②郝捷身穿防护服在武汉市金银潭医院隔离区。 /p p style=" text-align: center text-indent: 2em " img style=" max-width: 100% max-height: 100% width: 446px height: 298px " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202010/uepic/b14f967a-93c4-4c59-810b-7e82dd1661f9.jpg" title=" 20201020424171360.jpg" alt=" 20201020424171360.jpg" width=" 446" height=" 298" / /p p style=" text-align: center text-indent: 2em " ③首次实现雄性同性生殖。 /p p style=" text-align: center text-indent: 2em " img style=" max-width: 100% max-height: 100% width: 442px height: 309px " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202010/uepic/b6083866-3223-45bc-a86d-a97403816979.jpg" title=" 20201020424171512.jpg" alt=" 20201020424171512.jpg" width=" 442" height=" 309" / /p p style=" text-align: center text-indent: 2em " ④实验室与瑞士辉凌公司达成战略合作协议。 /p p style=" text-align: center text-indent: 2em " span style=" font-size: 18px " strong 向国际化迈进 /strong /span /p p style=" text-indent: 2em " 2018年底，干细胞与生殖生物学国家重点实验室周琪课题组和李伟课题组合作，在《细胞》上发表了一项重要成果——哺乳动物的第一次细胞命运决定。 /p p style=" text-indent: 2em " 对绝大多数生物来说，生殖的起点就是精卵融合，最初的一颗受精卵，经过无数次细胞的分裂和分化，最终变成一个完整个体。在这个过程中，每个细胞的命运是如何决定的？这是生殖与发育生物学和细胞生物学的一个核心问题。 /p p style=" text-indent: 2em " 在此之前，科学家已经确证在4—细胞期时就已出现了能调控细胞命运选择的分子差异。那么在2—细胞期，也就是受精卵一分为二的时期，这两个细胞的命运是否已经注定不同？ /p p style=" text-indent: 2em " 经过探索，他们发现一种内源逆转录病毒来源的基因——LincGET在两个细胞中的表达量存在差异，LincGET表达量高的那个细胞，更倾向于选择内细胞团的命运倾向，也就是更有可能发育为胎儿，而另一个细胞则更有可能发育为胎盘。 /p p style=" text-indent: 2em " 这项研究得到了瑞士辉凌医药公司的资助。“一项值得做的工作。”辉凌公司相关负责人对这项研究如此评价，“尽管我们是一家制药公司，但是我们与实验室的合作，并不是希望研究成果能直接创造财富，而是希望让自己始终保持创新能力。” /p p style=" text-indent: 2em " 瑞士辉凌医药公司于2017年与实验室达成战略合作协议，2018~2022年资助2000万美金，支持实验室开展生殖生物学领域的基础及转化研究，促进科研成果转化及临床应用。双方合作成立辉凌生殖医学研究所，设立“辉凌生殖健康基金”，面向全国科研院所、高校和医院征集项目，截至目前共资助46项生殖医学转化研究项目。此项合作探索了国有科研机构开展国际合作和产业化研究的新模式。 /p p style=" text-indent: 2em " 干细胞与生殖生物学国家重点实验室一直注重国际合作交流，在科研布局、项目组织、标准制定等方面向国际化迈进。 /p p style=" text-indent: 2em " 中国于2007年加入国际干细胞组织（ISCF），自2014年起周琪担任ISCF轮值国主席，他倡导国际大科学计划，与多家国际组织和知名科学家搭建起交流渠道，并联合英国、美国、法国、日本等多国推动多项干细胞国际标准提案，引领干细胞国际标准制定。实验室推进中日韩合作项目，建立中日韩三方的干细胞生物学与再生医学研究合作框架体系；2019年3月实验室与韩国干细胞学会、日本再生医疗学会签署中日韩三边合作备忘录，共同约定在国际范围内开展再生医学领域国际合作研究项目，加强国际学术交流；同时，实验室主持中韩科技部双边合作项目——针对东亚人群的临床级干细胞研发及应用。 /p p style=" text-indent: 2em " 实验室推动细胞学会干细胞分会与学术期刊出版商Wiley达成合作备忘录；实验室于2010年发起“国际生殖生物学前沿大会”，该大会每两年举办一次，历届会议都特别邀请国际生殖生物学领域顶尖科学家，交流领域最前沿成果，同时设有“青年科学家专场”报告，为领域后备人才提供提升机会。2021年实验室将承办“世界生殖大会”，这是我国第一次作为东道主主持由生殖生物学领域多国学术组织联合发起的专业届会。 /p p style=" text-indent: 2em " 多年来，干细胞与生殖生物学国家重点实验室始终以“四个面向”为出发点，以实现“四个率先”为发展目标，以脚踏实地的工作和丰硕的科研成果为我国建成世界科技强国提供有力支撑。（李晨阳） /p p style=" text-align: center text-indent: 2em " span style=" font-size: 20px " strong 干细胞与生殖生物学 /strong /span /p p style=" text-align: center text-indent: 2em " span style=" font-size: 20px " strong 国家重点实验室简介 /strong /span /p p style=" text-indent: 2em " 干细胞与生殖生物学国家重点实验室是我国干细胞与生殖健康基础研究领域唯一的国家重点实验室，于1991年开始组建，并于1993年底通过验收。 /p p style=" text-indent: 2em " 实验室的研究定位是面向我国人口安全和人民健康的重大需求，在干细胞与生殖生物学领域开展前瞻性和引领性研究，深入探索重大基础科学问题，研发新型研究工具和疾病治疗方法，服务国家创新驱动发展战略，提升国民健康水平和人口质量。主要研究方向包括再生医学研究、生殖健康研究和创新细胞技术研究。 /p p br/ /p

近日来自美国乔治亚大学的一项新研究首次绘制出了一幅蓝图，揭示了干细胞是如何连接到一起对不断受到的外部信号分子做出响应的。这一研究发现使多年来自世界各地实验室相互矛盾的实验结果趋于一致，并使科学家们获得了精确调控干细胞发育或分化为特异细胞类型的能力。 文章的主要作者是乔治亚研究协会著名分子生物学学者、乔治亚大学富兰克林艺术与科学学院教授Stephen Dalton 。Dalton 表示：&ldquo 我们可以利用该研究中的信息作为指南书来调控干细胞的行为，这样就能够将这些干细胞以更有效和更加可控的方式分化为治疗细胞类型。&rdquo 举个过去的例子，某些信号分子单独作用就可激起一连串调控细胞命运的事件。从另一方面，Dalton的研究揭示了几种分子之间复杂的相互作用调控了一种重要的&ldquo 开关&rdquo ，决定了干细胞是维持自我更新状态或是分化为某种特殊的细胞类型，例如心脏、大脑或胰腺细胞等。 美国国家卫生研究院国立普通医学科学研究所干细胞生物学基金监管人Marion Zatz说：&ldquo 干细胞研究中面临的最大挑战之一就是如何调控干细胞转变为一种特异的细胞类型，这项工作涉及到了这一点。在这篇文章中，Dalton博士将几道谜题拼合到了一起，为了解多重信号通路如何协同作用操纵干细胞分化为特异的细胞类型提供了一个模型。这一研究不仅加深了对于胚胎发育的基础了解，还将推动再生医学中干细胞的应用。&rdquo 过去在干细胞分化研究中，科学家们对于一种称为Wnt的信号分子的作用持各种相反的观点。有一半发表的研究结果认为Wnt的作用是关闭分子开关，使干细胞维持在未分化状态。而另外一半的研究则提出了相反的结论。 那么相同的Wnt分子是否有可能导致双重结果？事实证明，答案确实是如此。Dalton发现少量的Wnt信号可使按细胞维持在多能状态，而大量的Wnt信号则起相反作用，促进细胞分化。 然而Wnt并非单独发挥功能。其他一些分子，诸如胰岛素样生长因子（IGF），成纤维生长因子（FGF2）和Activin A都能在其中发挥作用。这些信号分子相互放大彼此，使得在一种情况下放大2倍的信号，在另一种情况下被放大到10倍，从而使得情况变得更为的复杂。同时，信号进入的时机也会产生影响。 Dalton 说：&ldquo 让我们感到惊讶事情之一是所有这些信号均相互沟通。你不可能在调控IGF信号通路时不影响FGF2信号通路，你也不可能在调控FGF2信号通路不影响Wnt。它就像纸牌搭的房子，所有的一切完全是相互关联的。&rdquo Dalton和他的研究小组通过五年的艰辛努力，构建了一些关于这些信号分子如何发挥功能的假说，并对它们进行了验证。在面临着意料之外的结果时，他们不断重建假说，重复验证。持续这一过程直至解决了整个系统。 他们的研究发现使科学家们更深入地了解了干细胞分化第一步，Dalton相信相同的方法还可用于理解随胚胎内细胞分裂形成越来越特化的细胞类型，后续的发育步骤。

日本神户理化研究所(RIKEN)发育生物学中心(CDB)的一个研究小组近日报道称，他们无法复制今年早些时候发表在《自然》杂志上的制造干细胞的简单方法。&ldquo 只有一些中期结果，没有最终结论。&rdquo RIKEN发育生物学家Shinichi Aizawa在新闻发布会上表示。 　　另外，RIKEN也宣布，CDB将会被削减规模、更名，并于11月在新管理层的领导下重新启动。 　　1月29日，发表在《自然》杂志上的两篇论文称，CDB的小保方晴子及同事仅为成熟的老鼠细胞洗一次&ldquo 酸浴&rdquo 就可以制作出能发育成其他细胞类型的干细胞&mdash &mdash &ldquo 万能细胞&rdquo (STAP细胞)。干细胞可能成为未来医疗的核心。刺激触发多能性获得的方法比其他干细胞制备方法简单得多。论文合作者还包括CDB、日本其他研究机构及隶属于美国哈佛大学医学院的布莱根妇女医院的研究人员。 　　论文发表后不久，有人在PubPeer网站对其中的图片表示质疑，并指出存在剽窃问题。其他研究人员也纷纷表示无法复制相关结果。 　　RIKEN随后成立调查委员会，并于4月1日发表最终调查报告，宣布相关论文存在&ldquo 捏造&rdquo 和&ldquo 篡改&rdquo 行为。不过报告没有谈到STAP细胞究竟是否存在。 　　这篇论文在7月被《自然》杂志撤销，但是，该研究所的调查委员会当时认为STAP细胞的真伪没有弄清，仍决定以明年3月底为期限进行验证。8月5日，干细胞学家、CDB副主任、论文的联合作者Yoshiki Sasai自杀身亡。有报道称，他之所以选择自杀，是因为舆论压力和论文丑闻对其职业生涯造成了严重影响。 　　对于CDB的命运，RIKEN所长Ryoji Noyori表示，重建的CDB将保留约250名研究人员，其余的职员将分散到RIKEN其他机构。RIKEN将为该中心任命新的主任，且暂时将其更名为&ldquo 多细胞系统构造研究中心&rdquo 。

2016年5月19日，科研人员在中科院合肥物质科学研究院强磁场科学中心高通量、高内涵药物综合研究平台实验室内进行实验操作。该技术体系提供的精准治疗方案为提高恶性肿瘤治疗疗效和患者生活质量提供了可能。　　2016年8月10日，上海正大基因科学研究院的技术人员在采集受检者的口腔黏膜脱落细胞，这是基因采样的常规方法之一。新华社发　　21世纪是生命科学的世纪，医学发展是生命科学的核心与最终目标，谁掌握了精准医学的发展前沿，谁就掌握了未来社会的健康、科技、经济发展的制高点。伴随高通量基因测序技术和医学生物技术的迅猛发展、生命科学知识的日益积累、临床应用的不断探索，人类对生命有了崭新的认识　　疾病预警——　　发现人体的“疾病地雷”　　精准医学就是根据患者的临床信息和人群队列信息、应用现代遗传技术、分子影像技术、生物信息技术，结合患者的生活环境和方式，实现精准的疾病分类及诊断，制定具有个性化的疾病预防和治疗方案。　　精准医学并不是仅仅局限在科研院所、大学里的医学研究和医院里的疑难杂症临床治疗，也包括了对疾病的监测预警和对健康的持续管理。可以想象一下，被检测者提供几滴血液样本，科研人员就可以通过技术手段检测其疾病易感基因，标记出隐藏在人体内的“疾病地雷”，准确评估被检测者在肿瘤、心脑血管疾病、糖尿病、肝脏疾病、肾脏疾病等方面的患病风险，并根据检测结果制定适合不同人的健康管理和个性化体检方案，指导受检者采取有效降低患病风险的健康管理方式，从而做到延缓或避免疾病发生。甚至于，通过检验一滴血，就可以描绘出一个人的脸谱，并达到98%的相似度。未来，警察可以根据案发现场留下的一根头发，一些上皮组织，通过DNA(脱氧核糖核酸)检测刻画出罪犯从幼儿到少年、青年、中年乃至老年的脸谱。通过基因测序还可以进行无创产前检测，避免“唐氏儿”出生 找到肿瘤患者的基因靶点，实现精准用药等。　　精准医学有着深刻的内涵，即把医疗的“关口前移”和“重心下移”：“关口前移”指的是重视对疾病的早诊早治和预警预测，“重心下移”指的是将工作重心下移到社区和基层、加强健康管理，这样就比医生一个一个诊治病人高效得多。这如同我们提倡“精准扶贫”、根据不同地区特点制定有针对性的扶贫措施一样，在医疗健康领域，也应通过大数据进行人群队列研究，针对不同人群特点采取不同疾病诊治和健康管理措施，提高整个人群的健康水平和医疗费用。　　传统经验医学正遭遇“不确定性”技术瓶颈，造成医疗资源浪费和医疗效果不尽如人意。相比传统诊疗手段，精准医学具有精准性和便捷性，一方面通过基因测序可以找出疾病相关的突变基因，从而迅速确定对症药物，减少弯路，提高疗效，同时还能够在患者遗传背景的基础上降低药物副作用 另一方面，精准医学检测所需的组织样本较少，可以减少诊断过程中对患者身体的损伤。可以预见，精准医学技术的出现，将显著改善疾病、尤其是癌症患者的诊疗体验和诊疗效果。精准医学的最终目标是以最小化的医源性损害、最低化的医疗资源耗费去获得最大化的病患的效益，其发展前景不可限量。　　精准治疗——　　遗传缺陷将可以治愈　　精准医学推动未来的医疗模式产生革命性变化。首先，疾病的诊断和分类将突破根据疾病表型分类的框架而进入分子分型阶段，不但实现了精准诊断，而且为实现疾病精准治疗奠定了基础 其次，精准医学为疾病治疗的药物选择与副作用控制提供了制定个体化策略的依据，使基因遗传相关疾病成为可控可治的疾病 再次，精准医学将疾病的预防提高到一个新的水平，除了家族高危人群预防以外，精准医学还能在散发性的高危群体中精准预测疾病进程，使疾病预测的窗口期提前，从而大幅提高疾病的预防效率。最后，精准医学还使人类的保健水平从疾病精准治疗为主向疾病精准预防为主过渡(比如筛选出吸烟引发肺癌、过度饮酒导致肝硬化和肝癌、 HPV病毒感染导致宫颈癌的高风险人群)，不断提高人们对健康期望的极限。　　在精准医学深度发展的未来，可以预期诸如遗传缺陷将成为可以治愈的疾病，肿瘤也将成为可有效控制的疾病。比如，有越来越多的乳腺癌、肺癌、肠癌、黑色素瘤和白血病患者会在治疗中接受基因组检测，医生可根据每个人的基因组差异制定最佳治疗方案。比尔埃尔德是美国一名医学院的学生，他患有G551D突发囊肿性纤维化疾病，这种病人在囊性纤维化患者中的比例只占4%，由于对症下药，埃尔德获得了救治。　　而且，精准医学的发展还促进医学研究前沿技术的突破。首先，精准医学起步于基因测序技术的应用，但精准医学的发展却远远不限于基因测序，已经逐渐深入到 DNA、RNA(核糖核酸)、蛋白质等各分子层面，涉及基因测序、分子影像、微观控制等多学科领域。其次，推进基因组学以及其他组学技术成熟应用的产业链日益完善。以基因组学为例，从上游的设备仪器和耗材供应至下游的测序服务和生物信息分析产业，一应俱全。基因测序行业的服务范围实现了面向科研机构、临床诊断、药企和个人等不同的终端用户。再次，精准医学的发展不但使个体化医疗进入了一个全新的实践阶段，还催生并重塑了新的健康管理产业格局。有研究报告称，2015年全球精准医学市场今后5年年增速预计为15%，是医药行业整体增速的3至4倍。　　造福未来——　　需解决两道现实难题　　长远来看，精准医学使医学模式从被动的粗放型疾病治疗向主动的精准型疾病预防发生变革，人类能更从容地掌握自己的命运。精准医学必然成为全球大国为各自前途与发展竞相角逐的领域。不过，从当前的发展来看，精准医学在技术创新和社会层面仍然面临一些现实难题。　　在技术创新层面，技术上的难题主要是基因组的测序技术、测序速度和经费。目前对一个人全基因组测序需要两周时间，费用需要约1000美元。费用和时间已经能让普通人承受得起。现在的基因组测序面临着另一个难题，即测序容易，分析基因组困难。因为要从一个人海量的基因组信息中找到与疾病相关的多种基因犹如大海捞针。技术问题可以逐步解决，能让基因组测序和分析又快又高效。由于精准医学发展将产生大量新生物医药产品和技术，需要在发展技术的同时，加强监管科学研究，使精准医学的研究成果能够及时，同时又符合伦理和相应法律法规的要求，尽早合理地惠及民生。　　在社会层面，基因测序产生的大量个体生物学数据信息难以从技术上和伦理上共享，存在着入组病例标准、数据质控标准不同等方面的问题。《美国医学会杂志(JAMA)》最新发表的研究成果显示，只有30%的患者对在生物标记的基础上选择出来的使用药物治疗的多种复发癌症均有反应，即当前精准医学的靶向药物也面临着高研发费用和较高比例的无效性。另外，某些特殊疾病人群能否招募到足够的志愿者参与精准医学计划也是一个问题。美国国立卫生研究院曾在2000年启动过一项10万名儿童基因组测序的计划，想要追踪环境因素对儿童健康的影响，从而利用研究结果更好地研究和防治儿童疾病，但在全国大规模招募志愿者面临的困难和标准化数据采集的复杂化使得这一计划长期停滞不前。为此，美国国立卫生研究院不得不在2014年12月取消了这个项目。　　(作者为中国工程院院士、北京大学医学部主任)。　　■链接　　发达国家纷纷布局精准医学　　●美国前总统奥巴马在2015年提出“精准医学计划”，拟在2016财年投入2.15亿美元，分析100万名美国志愿者的基因信息，以更好地了解疾病形成的机理，进而为疾病相关的药物开发和精准治疗铺平道路。当年召开的美国临床肿瘤学会(ASCO)年会上，ASCO宣布了TAPUR和NCI—MATCH两项临床研究计划。TAPUR是一项前瞻性、非随机的临床研究。其计划采集信息以评价目前已经上市的靶向药物对存在基因突变靶点的肿瘤的有效性和毒性。项目启动后，TAPUR计划评价来自5家制药企业的10—15种药物。患者会依据肿瘤类型、基因变异和使用药物纳入不同的队列，每个队列不超过24人。NCI —MATCH研究II期则会包括20种以上不同的药物或药物组合。每种药物或组合均针对某种特定的基因突变，研究中每名患者会接受针对其分子突变的治疗。计划研究期间筛查至少3000名患者，目标总共纳入1000名左右患者(每个子研究组不超过35人)。研究需要至少1/4的患者患有罕见肿瘤(除非小细胞肺癌、前列腺癌、乳腺癌、结肠癌外)。该研究有两个研究终点：客观缓解率和6个月无进展生存。在接受靶向治疗子研究组中，客观缓解率在16%—25%和6 个月无进展生存率达到35%或以上被认为前景良好。　　●英国是第一个对大规模人群进行DNA检测的国家。英国计划于2017年前对包含癌症和罕见病在内的10万人进行基因组测序，这一项目的目标是使英国的生命科学研究处于全球现代医学的前沿。在2016年1月，该项目组宣布首次确认了两例单基因突变导致的儿童罕见病，这两名儿童分别为乔治亚和杰西卡。全基因组测序发现乔治亚的KDM5B基因存在一个非遗传来源的自发突变，同时该突变存在于2—3个具有类似精神缺陷的儿童中，从而确定KDM5b是导致该罕见病的缺陷基因。另外一个女孩杰西卡存在发育迟缓和癫痫的症状，全基因组测序发现她携带自发突变的GLUT1基因，称为GLUT1缺陷综合征，导致脑组织无法获得足够的能量维持正常功能。根据该基因的功能，研究人员建议杰西卡保持特殊的高脂肪饮食，帮助大脑获得所需的能量，从而改善症状和健康。　　●法国于2014年6月宣布了第一个国家层面的个体化医学项目——法国基因组医学2015(Genomic Medicine France 2025)。在这一项目中，法国拟建立覆盖全国的基因组医学网络，这一网络将包含12个基因组测序平台和2个数据处理中心，期望将法国打造成全球基因组医学的领导者，并在未来10年内将基因组医学整合入国家健康产业和常规临床治疗实践。该项目聚焦于肿瘤、糖尿病和罕见病。　　●澳大利亚政府2016年5月发布了“零儿童癌症计划”，利用基因组技术和细胞疗法为无法治愈的儿童癌症患者提供个性化治疗方案，2016年已有12名儿童接受了这种基于基因组学和细胞治疗的方法。预计在未来两年中将有120名癌症患儿参加这一临床试验，这种个性化的治疗方法将于2020年在全澳范围内普及。

科研成果漫画示意图 韩家淮/陈鑫团队供图　　“到细胞膜城下还有条河，怎么办？”MLKL分子们正着急，突然看到河上有拼成的木块。四个以上为一组，踩好四块以上木块组合成的木筏，就能有机会过河，来到细胞膜城下… … 不要以为这是游戏里设置的各种关卡通关，这是厦门大学科学家的一项重要科研成果的漫画示意图。　　近日，中国科学院院士、厦门大学教授韩家淮和厦门大学副教授陈鑫团队在《自然—细胞生物学》上发表了题为《RIP1-RIP3信号枢纽的马赛克组成及其在细胞死亡中的调节作用》的文章。他们借助单分子定位超分辨成像技术“随机光学重建显微镜（STORM）”，首次揭示了“坏死小体”在细胞中的组织结构特征及其对细胞死亡的决定作用，为相关人类疾病治疗干预提供了新思路。　　细胞是生命体基本功能单元，而决定细胞命运的关键一环是细胞的程序性死亡。在细胞程序性死亡中，有一种形式叫“坏死样凋亡”，起决定作用的一个重要信号处理枢纽就是“坏死小体”复合物。　　研究人员找到了一个精准的观察利器——STORM，并且用这一显微镜实现了对“坏死小体”在细胞中如何精准处理复杂信号进而决定细胞死亡命运的观察。他们发现死亡细胞中的“坏死小体”由初始点团样结构演化为规则的棒状结构的组装模式，并且在该规则棒状结构中呈现出明显的由RIP1/RIP3组成的马赛克状分布。当MIKL四个以上成团，找到四块以上RIP3木块，就能越过“坏死小体”河流，进而靶向细胞膜，导致细胞死亡。　　“该结果在细胞原位揭示了关键信号枢纽纳米尺度上的组织特性及其对信号传递/放大/转换的贡献，为发展特异性抑制程序性细胞死亡的干预手段提供了潜在的切入点，希望我们的发现能够对神经退行性疾病、病原菌感染性疾病的临床应对和治疗有所帮助。”韩家淮说。　　此外，该团队通过对STORM成像全流程进行细致优化，在生物样本上实现了优于常规共聚焦显微镜10倍以上的分辨率（13~18nm定位精度）。这些技术提升让许多原本看不见、看不清的研究对象变得清晰明朗，使原来靠推测得到的结论可眼见为实。　　相关论文信息：https://doi.org/10.1038/s41556-022-00854-7

p 　　 strong 干细胞，养起来更简单(解码· 发现) /strong /p p 　　5月15日，中科院广州生物医药与健康研究院(简称广州生物院)全自动干细胞诱导培养设备研制项目团队研制的全自动干细胞诱导培养设备顺利通过验收，这是世界上首台全自动、大规模、规范化诱导及扩增的干细胞诱导生产系统。该设备将实现全自动化、规模化、智能化的诱导干细胞制备，对再生医学及其相关的细胞治疗领域产生重大影响。 /p p 　　 strong 人工操作难以实现规范化与标准化，已成干细胞发展瓶颈 /strong /p p 　　干细胞是具有自我复制功能及多向分化潜能的细胞，在特定条件下能再生成人体的各种细胞、组织或器官，医学界称为“万能细胞”。干细胞在基础研究和转化医学应用中具有重要意义，在再生医学、疾病模型、药物筛选、精准医学等领域具有广阔的应用前景。但是，由于常规的干细胞存在量不足，干细胞研究兴起了诱导多能干细胞这一领域的发展，试图解决干细胞作为种子细胞的来源问题。 /p p 　　“科学家发现如果将人的体细胞进行处理，可以获得一种新的干细胞，这种干细胞被称为诱导多能干细胞。它在形态、基因和蛋白表达、表观遗传修饰状态、细胞倍增能力、类胚体和畸形瘤生成能力、分化能力等都与胚胎干细胞极为相似，是胚胎干细胞的完美替代细胞。”广州生物院研究员潘光锦说，“目前，诱导多能干细胞已成为相关医学研究的核心工具，用于新药研发、神经损伤修复、心肌细胞修复、组织器官再生或移植等领域。” /p p 　　为了获得实验所需的大量诱导多能干细胞，科研人员需要制备并让其大量增殖，也就是养细胞。然而，当前干细胞诱导、培养及筛选过程均只能依靠人工操作完成，存在很多的不足。潘光锦说：“一方面，由于缺乏对细胞命运变化及诱导多能干细胞克隆筛选和扩增的实时及定量监控，难以实现干细胞诱导流程的规范化与标准化 另一方面，人工操作也存在效率低、成本高、通量低、安全性差等问题。” /p p 　　因此，如何实现干细胞自动化规模化的均质培养与扩增，避免这些问题，是诱导多能干细胞技术走向实际应用亟须突破的瓶颈。 /p p 　　在此背景下，财政部支持的国家重大科研装备研制项目“全自动干细胞诱导培养设备研制”，于2013年立项，由广州生物院负责承担。项目团队以创新技术为核心，利用院内国际领先的诱导多能干细胞技术、干细胞诱导分化技术等研究成果，并结合自动化技术，历时4年，攻克8项关键技术，取得多项创新性成果，成功研制国际首台全自动干细胞诱导培养设备。 /p p 　　广州生物院研究员张骁说：“有了这台设备后，从事诱导多能干细胞的科研人员不再靠人工操作养细胞，甚至不具备养细胞技术的人只要靠这台仪器就能获得诱导多能干细胞。” /p p 　　 strong 可实现全过程实时追踪监测，并提高干细胞的制备质量 /strong /p p 　　全自动干细胞诱导培养设备占地25平方米，由自动化培养箱系统、自动化液体处理系统、显微在线观测系统、高精度克隆挑取系统、培养皿传送系统、设备控制系统六大模块组成。 /p p 　　据科研人员介绍，干细胞的重编程是从一个个体化的矩阵培养箱开始，培养箱可并行培养24份个体化的诱导多能干细胞。然后，再由自动传送臂在b级环境下将 6孔细胞培养板从培养箱传送至操作舱中。随后，培养板就被置入成像区。接下来，拥有1.2微米分辨率的显微成像系统就会对其成像，整个过程不超过10分钟。 /p p 　　“独立矩阵式培养箱主要是为细胞培养提供适当的温度、湿度和气体环境，保证细胞的培养处于合适的环境，同时也保障个体细胞间不会交叉污染。” 张骁说，“人养细胞，不会全程监测细胞状态。而这台设备能全天候坚守，可以通过手机APP端监测，并及时完成移液、换液等操作。细胞的培养时间也缩短了。它还能自动获取细胞成长信息，预测细胞成长趋势，自动挑选出符合要求的成熟诱导多能干细胞。” /p p 　　 strong 改善了我国高端生命科学仪器装备依靠进口的局面 /strong /p p 　　全自动干细胞诱导培养设备从诱导多能干细胞重编程全过程研究出发，建立全程自动化细胞培养诱导技术体系，利用人工智能机器学习辅助无损无标记分析手段，建立细胞极性变化为基础的命运调控的Hiden Markov Model数学模型，从而指导细胞重编程理论在干细胞获取领域从理论模型到制备整机技术的全线突破，实现重编程多能细胞暨干细胞的制备。 /p p 　　张骁说：“该自动化智能技术可实现每月24人次为周期的GMP级别的细胞制备通量，为我国的生物先进制造提供了上游细胞来源的智能保障。” /p p 　　全自动干细胞诱导培养设备第一次实现了以机器学习及人工智能算法为判定的细胞重编程命运的自动化诱导，整机技术及识别核心算法的应用已达国际领先水平。 /p p 　　广州生物院研究员裴端卿表示，设备的成功研制，标志着我国在干细胞装备领域的自主研发取得新的突破，改善了我国高端生命科学仪器装备依靠欧美进口的局面，其成果填补了国内在该领域的多项空白。 /p p 　　项目技术验收专家认为，该项目研究成果涵盖基础研究、应用研究和开发研究全过程的生物技术自主创新体系，这将为实现本领域整体“并跑”、部分“领跑”，初步建立系统的生物技术创新体系，突破一批核心关键技术难点作出贡献。 /p p 　　中国科学院微电子所研究员夏洋说：“该设备的成功研制将促进诱导多能干细胞在再生医学研究领域的实际应用，推进我国在干细胞装备领域的自主研发进程，推动我国干细胞基础研究和临床应用的快速发展，为干细胞再生医学及精准医疗的研究奠定基础。” /p p 　　据了解，目前各医院细胞治疗临床应用迫切需要干细胞制备装置，全自动干细胞诱导培养设备已逐步在各研究单位或一级医院研究中心推广。该设备降低了人为干预，实现多人份、低成本、高品质、一体化的干细胞生产，社会效益巨大。(记者 吴月辉) /p

2022年4月13日，北京大学生命科学学院、北大-清华生命联合中心邓宏魁研究团队在国际学术期刊Nature杂志在线发表了题为“Chemical reprogramming of human somatic cells to pluripotent stem cells”的研究论文，首次在国际上报道了使用化学小分子诱导人成体细胞转变为多潜能干细胞这一突破性研究成果。运用化学小分子重编程细胞命运（化学重编程），是继“细胞核移植”和“转录因子诱导”之后新一代的，由我国自主研发的人多潜能干细胞制备技术，为我国干细胞和再生医学的发展解决了底层技术上的“瓶颈”问题。多潜能干细胞具有无限增殖的特性和分化成生物体所有功能细胞类型的能力，这些神奇的特质使其在细胞治疗、药物筛选和疾病模型等领域具有广泛的应用价值，是再生医学领域最为关键的“种子细胞”。在哺乳动物自然发育过程中，多潜能干细胞只短暂存在于胚胎发育的早期阶段，随后便会分化为构成生物体的各种类型的成体细胞，丧失其“种子细胞”的特性。如何逆转这一自然发育过程，使高度分化的成体细胞重新获得类似胚胎发育早期的多潜能状态，一直是干细胞与再生医学领域最重要的科学问题之一。上世纪60年代，英国科学家John Gurdon在爪蟾中开发了细胞核移植技术，1997年Ian Wilmut团队利用该技术制备了克隆羊多莉，证明了哺乳动物高度分化的体细胞也可以被逆转为早期胚胎的初始状态，并获得了发育为整个动物个体的能力。2006年，日本科学家Shinya Yamanaka报道了使用转基因的方式可以将小鼠成体细胞重编程为多潜能干细胞，称为诱导多潜能干细胞（induced pluripotent stem cell，iPS细胞）。细胞核移植和导入外源基因的方法，证明了哺乳动物体细胞可以通过重编程逆转为胚胎发育早期状态，重新获得“多潜能性”。这两项技术于2012年荣获诺贝尔生理学或医学奖。iPS技术的建立，打破了传统胚胎干细胞的伦理限制，为构建病人自体特异性干细胞系提供了全新的方法，大大加速了干细胞临床应用的进程。近年来，已开展了针对帕金森、糖尿病和癌症等多种重点疾病的细胞治疗临床试验。然而，目前细胞治疗的技术体系都是国外发展起来的，中国能否拥有原创的底层技术？长期以来，邓宏魁团队一直致力于开发调控细胞命运的新方法和建立制备干细胞的底层技术。2013年，邓宏魁团队在Science杂志发表了一项原创性的研究成果，即不依赖卵母细胞和转录因子等细胞内源物质，仅使用外源性化学小分子就可以逆转细胞命运，将小鼠体细胞重编程为多潜能干细胞（chemically induced pluripotent stem cells, CiPS细胞）。相比传统方法，化学小分子操作简便灵活，时空调控性强、作用可逆，可以对细胞重编程过程进行精确操控。另外小分子诱导体细胞重编程技术作为非整合方法，规避了传统转基因操作引发的安全问题，有望成为更安全的临床治疗手段。之后，邓宏魁团队又相继在Cell和Cell Stem Cell等杂志发表文章，详细阐明了化学重编程独特的分子机理，并进一步对小鼠化学重编程体系进行了大幅优化。随后，包括谢欣、姚红杰、裴端卿、刘林、祝赛勇等多个研究组利用相同或类似的化学小分子组合，重复和优化了小鼠化学重编程技术。化学重编程诱导多潜能干细胞的研究开辟了一条全新的体细胞重编程途径，不仅有助于更好地理解细胞命运决定和转变机制，而且为未来再生医学治疗重大疾病带来新的可能。本次研究中，邓宏魁团队首次报道了使用化学重编程的方法，成功实现了使用化学小分子将人成体细胞诱导为多潜能干细胞(人CiPS细胞)。这一技术的建立开辟了人多潜能干细胞制备的全新途径，使其向临床应用，迈进了关键一步。图1：新一代诱导多潜能干细胞技术作为高等动物，人类成体细胞特性和稳态调控的复杂性远非小鼠成体细胞可比，在表观遗传层面上存在重重障碍，严重限制了在人类成体细胞中激发细胞可塑性的可能。自2013年以来，尽管众多国际团队在小鼠化学重编程工作的启发下进行大量尝试，却一直未能解决人类成体细胞的化学重编程问题。这使得领域内普遍认为：人类成体细胞的表观遗传限制是极其严格的，很可能无法通过化学重编程激发人类成体细胞获得多潜能性。邓宏魁团队经过长期地坚持和不懈努力，突破了这一瓶颈。这一突破的关键步骤受低等动物再生过程启发。蝾螈等低等动物在受到外界损伤后其体细胞会自发的改变本身的特性，进而通过去分化获得一定的可塑性，借助这一可塑的中间状态实现肢体的再生。沿着这一思路，研究团队进行了大量化学小分子的筛选和组合，最终发现高度分化的人成体细胞在特定的化学小分子组合的作用下，同样可以发生类似去分化的现象，获得具有一定可塑性的中间状态。在此基础上，研究团队最终实现了人CiPS细胞的成功诱导。图2: 人体细胞化学重编程诱导人CiPS细胞与传统的技术体系相比，CiPS细胞诱导技术具有更加安全和简单、易于标准化、易于调控等不可替代的优势，突破了iPS技术面临的限制，具有广阔的临床应用前景。1）安全性方面，之前在小鼠CiPS细胞中已经证明，其携带的遗传突变显著少于传统 iPS 细胞，产生的嵌合体小鼠在长达 6个月的观察期内不产生肿瘤且全部健康存活。同时，人CiPS细胞分化来源的胰岛细胞移植入小鼠和非人灵长类动物模型体内，经过长期观察未发现肿瘤形成；2）在个体化制备方面，研究团队目前已在不同年龄个体来源的体细胞类型上都可实现稳定诱导人CiPS细胞；3）在细胞标准化制备方面，化学小分子具有操作简单，时空调控性强，作用可逆，合成储存方便，易于标准化生产等一系列特点，使得人CiPS细胞在标准化和规模化生产方面有着不可替代的优势。要特别指出的是，人CiPS细胞能高效制备胰岛细胞，且安全有效地改善了糖尿病猴的血糖控制，凸显了人CiPS细胞作为“种子细胞”治疗重大疾病在安全性和有效性上的巨大优势。这一研究的主要结果于今年二月发表在医学杂志Nature Medicine上。图3：人CiPS技术在生物医学领域具有广阔的潜在应用前景在此基础上，研究团队还描绘了化学重编程诱导人CiPS细胞的分子路径，揭示了化学重编程与传统转录因子重编程不同的分子机制和独特的调控机理。研究发现人CiPS的诱导以分阶段精确调控的方式发生，在早期阶段产生了特殊的中间状态。通过和低等动物再生去分化过程中细胞性质的详细比较，研究团队确认了人CiPS细胞诱导的早期阶段激活了与低等动物断肢再生早期类似的基因表达特征。更重要的是，研究团队还发现了调控这一类再生状态的关键信号通路，证明抑制过度的炎症反应，对于化学重编程诱导人体细胞重新获得类再生中间态至关重要。这一再生中间态为研究人体细胞重新激活再生基因提供了全新的思路，并且提示将来有仅通过化学小分子组合重新激活人体细胞可塑性和再生潜能的可能性，有望推动化学重编程在组织器官再生方向的应用，为再生医学研究提供新的可能途径。图4:化学重编程激活再生相关网络的分子机制综上所述，化学重编程技术体系的建立不仅在多潜能干细胞临床应用领域具有巨大的意义和价值，同时为细胞命运调控及再生生物学理论研究方面提供了全新的视角和平台。化学重编程可以精确调控细胞命运，有望成为高效制备各种功能细胞类型的通用技术，为治疗重大疾病开辟了新的途径。

近日，一项刊登在国际杂志Cell Reports上的研究报告中，来自伊利诺伊大学的科学家们通过研究发现，细胞尺寸和细胞的周期状态或许在HIV中扮演着关键的决定性作用。如今抗逆转录病毒药物的开发使得HIV感染成为了一种可控的慢性疾病，然而如果未能及时诊断或治疗，HIV感染就会进化成为AIDS（获得性免疫缺陷综合征），2017年全球大约有100万人因感染HIV而死亡。挽救生命的药物并不能治疗HIV，因为当HIV感染机体后其会偷偷地靶向作用诱发机体抵御任何感染的免疫反应的细胞，尤其是HIV会入侵CD4 T细胞，并不断复制最终接管CD4宿主细胞的DNA。研究者Roy Dar教授说道，当感染CD4 T细胞后HIV会经历两种命运中的一种，其要么会整合成为复制状态，诱发成百上千个感染性病毒颗粒的产生；要么会进入一种休眠状态。这项研究中，研究人员重点分析了如何有效清除HIV潜在的病毒库，因为HIV病毒库会自发激活并且躲避药物疗法的攻击，如果HIV感染者没有严格遵守抗逆转录病毒药物体系的治疗，其机体中的病毒库就会激活从而引发感染者出现一系列疾病症状。截至目前为止，并没有一种有效的方法能够区分出机体中未感染的细胞和潜在感染的细胞，而诸如这种策略就能够支持当前科学家们治疗HIV感染的疗法。这项研究中，研究人员在实验室中调查了被HIV潜在感染的T细胞的重新激活的过程，他们构建出了一种携带绿色荧光蛋白（GFP）的特殊病毒结构，当细胞重新激活时GFP就会发生表达。研究者所开发的延时单细胞成像技术能够通过计算GFP的平均荧光强度来监测单个细胞从沉默状态到活跃状态的重新激活过程；一旦研究人员鉴别出重新激活的细胞后，他们就会对细胞的尺寸进行计算，并确定重新激活所需要的细胞平均参数，结果发现，在潜伏的细胞群体中，只有较大尺寸的细胞会恢复活性，而较小的细胞则会保持沉默。据研究者介绍，较大的宿主细胞尺寸或能提供一种天然的细胞机制来帮助增强病毒表达所需要的细胞裂解量，同时当病毒决策发生偏离时也能够帮助破坏病毒的潜伏状态。Dar说道，这项研究中我们提出了一种被动性的宿主细胞主导病毒制定决策的案例，当宿主细胞尺寸较小时病毒就不会发起攻击，只有当宿主细胞尺寸较大时病毒才会被重新激活。此外，研究者还发现，细胞从潜伏状态过渡到活性状态依赖于细胞的周期（即细胞中DNA复制的阶段），同时其还受到了药物疗法的调节；研究者表示，我们可以使用药物疗法来调节特定细胞周期状态内外的细胞数量，从而感染HIV的激活决策；本文研究结果有望帮助研究人员开发抑制HIV感染的新型策略和疗法，后期研究人员还希望通过更为深入的研究来阐明细胞尺寸和周期状态如何影响HIV的感染决策。

本届论坛邀请了国际一流干细胞与再生医学专家、国家“发育与生殖研究”重大科学研究计划专家组成员、973首席科学家等国内外本领域知名专家30多人参会演讲，200余位国内干细胞领域的科技人员参加论坛。　　论坛以评述报告、专题发言和深入讨论为基本方式，围绕干细胞调控、干细胞及胚胎发育、细胞命运转化、干细胞的直接分化、小分子化合物与干细胞调控、成体干细胞和癌症干细胞、干细胞应用及干细胞产业化等议题展开交流与讨论。　　广州市副市长贡儿珍参加论坛开幕式表示，干细胞和再生医学作为生命科学领域发展速度最快、前景最为广阔的领域，受到世界各国的高度重视。干细胞研究有助于阐明诸如癌症、遗传性疾病、组织退行性病变、自身免疫性疾病等的发病机理，干细胞和再生医学的研究与应用，将有可能使人类实现修复和制造组织器官的梦想。　　贡儿珍说，广州因此把干细胞和再生医学研究作为重要支持领域，2004年设立干细胞专项，2008年成立了全国第一家干细胞联盟——广州干细胞与再生医学技术联盟，近两年更是投入重大专项于干细胞的研究与开发。　　干细胞研究是近年来生命科学的热点领域，其在细胞治疗、组织器官移植和基因治疗中具有重要意义。中科院广州生物医药与健康研究院院长裴端卿介绍，国际干细胞研究领域一直关注诱导干细胞形成的分子机制机理，但缺乏关键性突破。英文名称 Homo sapiens (Human) 轴突蛋白1(NRXN1)检测试剂盒(酶联免疫吸附试验法) 规格： 48T/96T英文名称 Homo sapiens (Human) 周期素依赖性激酶抑制因子3(CDKN3)检测试剂盒(酶联免疫吸附试验法) 规格： 48T/96T英文名称 Homo sapiens (Human) 周期素依赖性激酶抑制因子2A(CDKN2A)检测试剂盒(酶联免疫吸附试验法) 规格： 48T/96T细胞英文名称 Rattus norvegicus (Rat) 周期素依赖性激酶抑制因子2A(CDKN2A)检测试剂盒(酶联免疫吸附试验法) 规格： 48T/96T英文名称 Mus musculus (Mouse) 周期素依赖性激酶抑制因子2A(CDKN2A)检测试剂盒(酶联免疫吸附试验法) 规格： 48T/96T

红细胞，血小板，中性粒细胞，单核细胞，淋巴细胞。。。这些细胞不仅是我们体内循环系统中常见的细胞类型，在实验室中出镜率也非常高，我们统称它们为悬浮细胞。实际上，对于悬浮细胞的研究，尤其是分选和荧光定量，我们常用的技术手段是流式细胞术FACS。但尽管FACS能准确的进行悬浮细胞的单细胞荧光定量，如果我们想要知道单个细胞的形态变化，蛋白表达的位置信息，以及基于表型的高通量药物筛选，就需要高内涵成像分析系统的帮助啦。之前我们已经给大家介绍过珀金埃尔默高内涵系统实现红细胞变形的药物筛选方法，点下方可以回顾哟。往期回顾Nature Protocol——微球过滤结合高内涵成像实现基于红细胞变形的高通量药物筛选：https://mp.weixin.qq.com/s/2Kz3CDIqKVGbw17-ZyxutQ今天我们再来关注循环系统中一类很特殊的悬浮细胞：循环肿瘤细胞（Circulating Tumor Cell，CTC）。CTC是癌症病人体内由实体肿瘤病灶脱离而进入血管的肿瘤细胞，它们在外周血中痕量存在，大部分也会发生凋亡和被吞噬，但依旧有少数隐藏极好并伺机而动发展为肿瘤转移灶，因此是肿瘤发生恶性转移的凶手之一（图1）。 CTCs在血管中的“命运”大量研究表明，CTC在外周血中以不同形态存在，有游离的单个CTC，也有聚集成团的CTC集簇。而它们形成集簇的能力更是与肿瘤的转移密切相关。今年1月Cell杂志就在线发表了瑞士Basel大学Aceto团队关于乳腺癌病人血中CTC单兵作战和团体作战的相关工作。通过全景观基因测序，他们解释了CTC集簇比起单细胞缺少了关键位点的DNA甲基化重建，因此更容易导致肿瘤的恶性转移。进一步利用Operetta高内涵成像及Columbus分析系统，对CTC成像后集簇的大小及相关功能进行定量分析，试图找到解离CTC集簇使其变为单兵作战从而失去转移能力的方式。幸运的是，通过高内涵筛选他们从2485个FDA批准的药物中找到了一种钠/钾ATP酶抑制剂，可以解离CTC集簇成为单细胞（图2），继而诱导DNA甲基化，最终抑制肿瘤的转移。基于细胞存活率和集簇大小的高内涵药物筛选尽管CTC是外周血悬浮细胞中的稀有事件，但是作为具有高灵敏度，高通量和高速度的表型筛选领导者，PerkinElmer高内涵成像分析系统一如既往的表现出了强大的助力作用，从未让科研工作者失望过。表型筛选，我们是认真的。参考文献1. Gkountela, S., Castro-Giner, F., Szczerba, B. M., Vetter, M., Landin, J., Scherrer, R., Krol, I., Scheidmann, M. C., Beisel, C., Stirnimann, C. U., Kurzeder, C., Heinzelmann-Schwarz, V., Rochlitz, C., Weber, W. P., and Aceto, N. (2019) Circulating Tumor Cell Clustering Shapes DNA Methylation to Enable Metastasis Seeding, Cell 176, 98-112 e114.2. Mocellin, S., Keilholz, U., Rossi, C. R., and Nitti, D. (2006) Circulating tumor cells: the ' leukemic phase' of solid cancers, Trends in molecular medicine 12, 130-139.

p style=" line-height: 1.75em " & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp 据最新一期《发育细胞》期刊报道，加拿大研究人员发现了一种在发育神经系统中产生细胞多样性的机制。 /p p style=" line-height: 1.75em " & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp 为了繁殖并产生新的组织，干细胞分裂成两个并不一定相同的子细胞，这些子细胞能够分化形成适当组织功能所必需的各种细胞类型，亦即细胞多样性。 /p p style=" line-height: 1.75em " & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp 为了解释这一现象，蒙特利尔大学临床研究所和多伦多大学组成的研究团队提出了一个假设——干细胞分裂的方向会影响细胞的多样性。他们假设桌上有一个顶红底绿的苹果，如果以垂直方式切开，分成两半的苹果将拥有相同的红色和绿色部分；如果以平行方式切开，分成两半的苹果将呈现完全不同的一红一绿。 /p p style=" line-height: 1.75em " & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp 研究人员证明，一个名为SAPCD2的基因会影响细胞分裂的方向，分裂方向则控制着体内子细胞的命运。研究人员对小鼠的视网膜干细胞进行了基因改造，使其能够表达或不表达SAPCD2基因。在不存在SAPCD2基因的情形下，大部分分化改变方向，此时产生的子细胞是不同的。在存在该基因的情形下，产生的子细胞则是相同的。因此，是该基因控制着干细胞分裂的方向，进而影响细胞的多样性。 /p p style=" line-height: 1.75em " & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp 此项发现或可改善编程干细胞以产生特定细胞类型的能力，这些特定细胞植入患者体内后就能重建受损组织。此外，该研究也将有助于设计出更有针对性的方法来延缓肿瘤生长。 /p p br/ /p

人类真皮成纤维细胞是皮肤的细胞成分，由于它们的动态细胞特性而表现出细胞间表型异质性。因此，单个真皮成纤维细胞可以有不同的细胞特性，负责伤口修复、纤维化或细胞外基质的重塑。脂质代谢在具有不同表型的成纤维细胞中是否存在不同的形态，以及脂质成分是否参与成纤维细胞亚型的建立尚不清楚。　　2022年4月，洛桑联邦理工学院的Laura Capolupo等人在Science上发表了题为“Sphingolipids control dermal fibroblast heterogeneity”的研究成果，通过空间分辨代谢组学和单细胞转录组学研究方法，通过研究单个细胞的脂质组成，揭示了鞘脂在成纤维细胞状态确定中的驱动作用。研究背景　　外部信号(例如激素、细胞因子和生长因子)和细胞自主特性(例如单个细胞的转录和代谢状态)共同决定细胞命运的决定。尽管在数十年的深入研究中，外部信号的作用方式已经得到了广泛的详细说明，但细胞自主对命运决定的分子基础仍难以捉摸。脂质参与能量代谢，负责生物膜的组装，充当信号分子，并与蛋白质相互作用以影响其功能和细胞内分布。脂质组成因细胞类型而异，并在分化事件中重新编程。然而，脂质组重塑是否以及如何帮助改变细胞特性尚不清楚。　　研究思路　　研究结果　　1. 通过空间代谢组学揭示脂质异质性的组织原理，单细胞分析显示脂质协同调节　　图1和图2展示了研究人员首先对原代真皮人成纤维细胞 (dHF) 进行了空间代谢组学解析，结合电喷雾电离液相色谱-质谱(ESI-LC/MS)和基于多反应监测(MRM)的脂质组学分析，发现dHF 中存在两个共存的脂质变异轴。一个轴与细胞内组织有关，另一个轴与脂质相关的细胞间异质性有关，其中鞘脂途径受到高细胞间变异性的影响。随后的单细胞脂质组根据脂质组成对细胞进行分组，产生了不同的细胞簇。当考虑鞘脂的水平时，某些鞘脂在特定的细胞簇中富集，表明 dHF 以不同的鞘脂代谢状态存在。　　研究人员随后用可识别不同鞘脂头部基团的荧光标记的细菌毒素对细胞进行染色，验证了这一结果，发现dHF 以亚稳态鞘脂代谢配置存在，与给定的表型状态相对应，并在细胞世代中持续存在，研究人员将这些脂质代谢状态称为lipotypes。　　图1 | dHFs的单离子空间代谢组学分析　　(A)空间代谢组学检测方法示意图　　(B)正离子模式检测的部分脂质成像图　　(C)每个像素的PCA坐标显示　　(D)前10种脂质的贡献度展示　　图2 | 单细胞脂质组学分析　　(A)空间代谢组数据单细胞分析方法示意图　　(B)显示通过257个细胞计算的脂质CV的条形图　　(C)脂质协变网络　　(D)单细胞脂质组学数据的t-SNE图　　(E)鞘脂染色t-SNE分布图　　(F)鞘脂前体和负责鞘脂的成像图　　2. 单细胞转录组测序对细胞类型进行分类并对应不同脂型结合分析　　研究人员接着对dHF 进行了单细胞 RNA 测序 (scRNA-seq)，并将转录组定义的亚型与鞘脂定义的亚型联系起来，发现特定的lipotypes与普遍的细胞状态有关，表明lipotypes是 dHF 细胞状态的标志物。此外，dHF lipotypes还反映在不同真皮区域的成纤维细胞亚型上，如真皮较深区域的网状成纤维细胞与较浅区域的乳头状成纤维细胞会呈现差异化的lipotypes，且与皮肤癌的相关性不同。由此，lipotypes可以在体内标记特定的 dHF 群体。　　图3 | 脂肪类型映射到转录细胞的状态　　(A)通过指定聚类对5652个单独DHF的scRNA序列进行UMAP嵌入分析　　(B)聚类标记基因的基因表达点图　　(C)A中单个dHF细胞的扩散图，突出了不同细胞状态之间转录变异轴　　(D)DHF的sRNA序列数据PAGA轨迹分析图　　(E)每个FACS分类的脂肪型群体的富集基因的平均基因表达热图　　(F)不同的脂型基因特征分数UMAP图　　(G)不同簇细胞的平均脂型z分数点图　　(H)ShTxB2e+、ShTxB1a/2e+、ChTxB+和triple+的PAGA轨迹分析图　　(I)成纤维细胞(ACTA2)和基底细胞(LMNA)的两种典型标记物的UMAP图　　(J)几种染色细胞的共焦显微照片　　3. 鞘脂扰动对细胞状态的影响　　研究人员最后探究了鞘脂扰动对细胞状态的影响，发现lipotypes异质性通过使原本相同的细胞对细胞外刺激的反应多样化来影响细胞特性，并且操纵鞘脂组成足以将细胞重新编程为不同的表型状态。此外，鞘脂还能整合到参与细胞状态确定的调节回路中，这些回路解释了代谢和转录成纤维细胞的异质性。具体来说，研究人员观察到鞘脂调节成纤维细胞生长因子2 (FGF2) 的信号传导，其中globo系列鞘脂Gb3/Gb4 充当正调节剂，而神经节苷脂GM1 充当负调节剂。反过来，FGF2 信号通过维持导致Gb3/Gb4 产生的替代代谢途径来抵消 GM1 的产生。　　图4 | 鞘脂扰动对FGF信号的影响　　相关讨论　　该研究通过将高分辨率质谱成像与单细胞转录组学相结合，测量了单个人类真皮成纤维细胞的脂质组和转录组，发现特定脂质代谢途径的细胞间变化有助于建立参与皮肤结构组织的细胞状态如图5所示。这为细胞间异质脂质代谢在多细胞系统的自组织中发挥指导作用提供了证据。图5 |鞘脂控制真皮成纤维细胞异质性

4月13日，《自然》杂志刊发干细胞领域重大突破——运用化学小分子实现细胞命运的重编程，即将人成体细胞转变为干细胞。　　该成果由北京大学生命科学学院、北大—清华生命联合中心邓宏魁研究团队完成，只需在人皮肤细胞的培养液中滴上几种化学小分子制剂，一个月后皮肤细胞就能转变为多潜能干细胞，具有重新发育成所有已知的人体细胞类型的能力。　　2012年诺贝尔生理和医学奖颁给了“体细胞重编程技术”，当时用于重编程的转录因子是一种基因物质，其重编程效率较低且有致癌风险，而且该技术缺少可控性，成为通往临床的阻碍。　　为了让干细胞诱导更安全、更有效率，北京大学干细胞研究中心主任邓宏魁团队十几年来持续开展小分子的寻找工作，通过化学小分子将已经分化的人体细胞逆向转变为干细胞。　　把不可能变成可能，成功诱导分四步　　多潜能干细胞，是可以从早期胚胎里面获得的一种干细胞，它具有无限发育的潜能。在生物技术用于干细胞诱导之前，从胎盘、脐带中获得干细胞是较为原始的方法，且获得的干细胞发育能力有限。　　人们希望随时获得干细胞，必须掌握适宜的制备技术，让已经分化的人类成体细胞“走回头路”回转为干细胞。　　“人类成体细胞的特性和稳态调控非常复杂，远超过其他试验用物种。”邓宏魁表示，它不太响应化学小分子外源的刺激。　　犹如面对一位武装到牙齿的将军，想让他放下武器、卸下盔甲，单纯的小孩子几乎是做不到的。　　因此，业内也普遍认为：人类成体细胞的表观遗传限制是极其严格的，通过化学重编程激发人类成体细胞获得多潜能性几乎无可能。　　把不可能变成可能，研究团队必须从原创思路出发。　　“我们受到低等动物再生过程的启发，发现蝾螈等低等动物在受到外界损伤后实现肢体再生，中间多了一步可塑的中间状态。”邓宏魁告诉科技日报记者，“这启发我们干细胞的形成可能不是一步到位，而是分步进行的。”　　研发团队转变思路，开始中间态的研究，创造出一种特定的“可塑性中间态”，作为细胞逆分化的“跳板”。　　沿着这一思路，研究团队进行了大量化学小分子的筛选和组合，最终发现高度分化的人成体细胞在特定的化学小分子组合的作用下，同样可以发生类似低等动物组织再生中的去细胞分化现象，获得具有一定可塑性的中间状态。　　“我们尝试了20多种不同的策略，也进行了上百万种化学小分子组合的筛选。”邓宏魁回忆，找到6个小分子的组合，完成将人的成体细胞重编成为可塑性强的中间态细胞这一半的转变，就花了整整6年的时间。　　论文中的示意图显示，从成纤维细胞经两步变化转变为“塑性中间态”细胞，随后干细胞开始次第萌发，最终成果实现人多潜能干细胞的化学小分子诱导。　　小分子诱导，更简单而且高可控　　“有了这项技术，可控、高效地制备人体干细胞就像吃一片阿司匹林一样。”美国萨尔克研究所教授胡安巴尔蒙蒂用贴切的比喻表明了小分子诱导的极大优势，“没有涉及基因的变化，而是用化学小分子实现，这将大大加快干细胞用于重大疾病的治疗，大大加快其进入临床应用的进程。”　　与传统的技术体系相比，化学小分子诱导干细胞更加安全和简单、易于标准化、易于调控，而这些都是原有诱导技术难以进入临床应用无法克服的限制。　　在安全性方面，之前在小鼠试验已经证明，化学诱导干细胞携带的遗传突变显著少于传统方法诱导的干细胞，而且产生的嵌合体小鼠在长达6个月的观察期内不产生肿瘤、全部健康存活。同时，制备干细胞分化出来的胰岛细胞移植入小鼠和非人灵长类动物模型体内，经过长期观察未发现肿瘤。　　此外，在个体化制备、细胞标准化制备方面，化学小分子诱导均有优势，且操作简单，时空调控性强，作用可逆，合成储存方便，易于标准化生产。　　据介绍，团队用化学诱导干细胞已进一步培养出人体胰岛细胞，并在非人灵长类动物上实验成功，未来可用于治疗糖尿病。图片来源于网络

丁胜教授，担任清华大学首任药学院院长、拜耳特聘教授。于1999年在加州理工学院获得化学学士学位，并于2003年在斯克里普斯研究所获得化学博士学位。长期专注于干细胞领域，是开发和应用全新化学手段研究干细胞和再生医学的引领者，一直致力于发现和鉴定可以调控细胞命运和功能（例如，不同发育阶段及不同组织中干细胞的维持、激活、分化和重编程）的小分子化合物。他在数个角色之间切换：1. 参与筹建清华大学药学院并从2016年起担任创始院长之职；2. 同时任职美国加州大学旧金山分校药物化学系，格拉德斯通研究所冠名资深研究员及教授；3. 全球健康药物研发中心（Global Health Drug Discovery Institute）主任，该机构由清华大学校长邱勇与盖茨基金会联席主席比尔盖茨在瑞士达沃斯世界经济论坛期间正式签署共同建立，是国内首个由外资参与设立的民办非企业性质科研机构；4. 参与创立了Retro Biosciences、 Tenaya Therapeutics和Fate Therapeutics等 7家生物技术公司，其中Retro Biosciences于今年初获得了1.8亿美元的启动资金。最新成果登上Nature清华大学药学院丁胜教授及其团队首次以化学小分子组合体外定向诱导小鼠全能干细胞并稳定培养，相关成果以“Induction of mouse totipotent stem cells by a defined chemical cocktail”为题于北京时间2022年6月21日以加速预览(accelerated article preview)的形式在线发表于国际顶级学术期刊Nature。清华大学药学院丁胜教授、刘康助理研究员、马天骅副研究员为该论文共同通讯作者，清华大学胡妍妍、杨媛媛、谭彭丞为该论文的共同第一作者。化学定向诱导2012年，诺贝尔生理学或医学奖授予了日本科学家Shinya Yamanaka和英国发育生物学家John Gurdon，因其通过重编程将细胞恢复到胚胎期状态、重新拥有分化成各类成熟细胞潜能的研究的杰出贡献。恢复细胞多能性甚至全能性是很多科学家的追求，无需利用生殖细胞或人体胚胎细胞，而时通过其他途径诱导出全能干细胞，用于再生医学例如替换受损或病变组织，甚至是创造或者复原生命。该研究通过筛选了数千个化学小分子组合，发现并确定了其中一种组合TAW——三种小分子 TTNPB、1-Azakenpaullon 和 WS6。通过转录组相关和差异表达基因(DEGs)分析发现，这一组合可以将小鼠多能干细胞诱导成最接近小鼠2C胚胎期的细胞，即具有全能特性的干细胞，并稳定培养。图一、筛选能够诱导全能性标志物MERVL-tdTomato的小分子过程示意图。化学诱导干细胞全能性发育胚胎和胚胎外组织被认为是细胞全能性最严格的标准之一，为进一步证明化学诱导的干细胞ciTotiSCs具有真正的全能性，该研究将其注射到小鼠早期胚胎中以观察其体内的分化潜力，并分析了着床前和着床后胚胎发育不同时间点的谱系贡献。研究发现，该诱导细胞表现出双向发育潜力，在培养皿和体内都能产生胚胎和胚胎外细胞，具备普通全能干细胞的典型特征。 图二、ciTotiSCs（化学诱导的全能干细胞）对胚胎发育阶段支持小结：该研究以化学方法定向诱导并稳定培养全能干细胞，为从非生殖细胞中控制和理解全能性提供了一种新的体外定向诱导的方法，这将成为再生医学的极大助力，对于实现人体器官的体外再生以及创造或复原生命有着重大的意义。

2023年2月，中科院遗传发育所、中科脂典的相关研究人员在《Trends in Analytical Chemistry》(IF: 14.9)上发表了题为“Embracing Lipidomics at Single-cell Resolution: Promises and Pitfalls”的综述文章，总结了单细胞脂质组学当前的技术进展和瓶颈，讨论了在单细胞水平分析脂质的独特技术挑战(特别是准确的脂质鉴定和定量的重要性)，并例举了单细胞脂质组学在生物学和临床医学中的潜在应用。(中科院遗传发育所王泽华博士和曹明君博士为本文的第一作者，中科院遗传发育所税光厚研究员和中科脂典技术总监Sin Man Lam博士为本文的共同通讯作者。)　　1、引言　　脂质作为细胞膜和细胞内细胞器(如脂滴)的主要组成部分，发挥着一系列复杂的生物物理、能量储存和信号传导功能，这些功能是细胞机制正常运转的基础。脂质代谢失调涉及多种主要疾病，包括糖尿病、心血管疾病、代谢相关性脂肪肝(MAFLD)、癌症、神经退行性疾病、传染病等。近几十年来，随着脂质组学的蓬勃发展以及分析工具/技术的改进，脂质的结构和生物学复杂性才开始被解开。　　质谱(MS)是广泛用于脂质组学领域的主要分析技术，相对于其它方法，它具有更高的灵敏度、更大的选择性、更强的稳定性和更高的特异性。质谱仪的快速发展，伴随着软件和数据库的进步，使得来自不同生物样本的各种生物液体(血浆、血清、尿液、唾液、泪液、痰等)、组织和亚细胞器中的脂质能够以前所未有的分辨率进行表征。脂质组覆盖范围的扩大极大地促进了疾病生物标志物的识别、表型验证以及假设的产生，并在脂质数据分析中提出了可能的系统方法，包括功能脂质模块的构建和脂质通路分析。　　脂质组学的典型工作流程和应用　　经典的脂质组学给出了构成生物样本的不同细胞群的“平均”图谱，这通常需要一个器官的代表性组织样本，使得最终构建的图谱能够反映一般的生物状态。然而，取一个有代表性的组织切片，忽略了脂质的空间分布，而脂质的空间分布往往具有重要的生物学意义。例如，该研究团队先前对金线鲃属洞穴鱼和地表鱼全脑切片的定量脂质组学研究发现，洞穴鱼中的硫苷脂(髓鞘的主要脂质成分)普遍减少。基质辅助激光解吸电离(MALDI)质谱成像(MSI)进一步揭示了洞穴鱼硫苷脂缺失的区域与中缝5-羟色胺能神经元的位置相对应。因此，金线鲃个体大脑脂质的空间分布图谱有助于证明5-羟色胺能神经元的脱髓鞘是洞穴鱼攻击性行为丧失的基础。　　随着光学成像和细胞内电生理学的技术创新，人们得以在单细胞分辨率下深入研究组织的生物结构，细胞异质性的普遍性变得明显起来。单个细胞与邻近细胞以及它们的原生微环境动态地相互作用和交流，最终影响由不同的单细胞脂质组(和代谢组)所反映的细胞内生物化学状态。事实上，早期组学的单细胞革命揭示了细胞异质性在无数生物环境中的普遍性。例如，单细胞蛋白质组学揭示了循环系统中肿瘤细胞表面蛋白在单细胞水平的异质表达，这些蛋白预测了对药物治疗的不同细胞反应，而随着疾病的进展，患者体内这些相同蛋白的平均表达并不能确定真正的治疗效果。在这篇综述中，作者讨论了单细胞水平的脂质组学革命如何从早期的组学开始，揭示细胞内以脂质为中心的见解，以及其潜在的应用和独特的技术挑战。　　2、单细胞脂质组学的新兴技术　　与单细胞基因组学和单细胞转录组学相比，单细胞脂质组学(和代谢组学)提供了最接近实际表型的数据信息。脂质组学与代谢组学的区别主要在于其关注非极性疏水代谢物，这些代谢物需要不同的提取和分析方案(例如需要不同的溶剂系统)。与信号可以扩增数百万倍的单细胞转录组学不同，高灵敏度对于单细胞脂质组学至关重要。此外，脂质在细胞内和细胞外的不同作用使细胞脂质组具有动态性和多功能性，这需要在采样时极度谨慎和快速，以便收集的细胞能够反映其原始状态。　　2.1 单细胞的取样　　经典脂质组学侧重于批量分析，以最小化组内的异质性，而单细胞脂质组学则侧重细胞间的差异。因此，收集技术应努力保持细胞异质性，并尽量减少来自邻近细胞和细胞外基质的污染。许多现有的样品处理或细胞分离策略可以扩展到单细胞脂质组学的采样中，包括膜片钳、微量移液、流式细胞荧光分选(FACS)和微流控单细胞阵列等。这些采样技术有其独特的优势和技术瓶颈，应根据组织或细胞类型的性质以及要解决的生物学问题逐案考虑选择。例如，倾向于成团粘附和/或对操纵敏感的细胞在采样过程中可能表现出较高的细胞死亡率，这会混淆数据并导致生物学错误解读。通常，非粘附细胞，如循环中的各种类型的血细胞，更易于进行高通量单细胞处理。组织的细胞外基质(ECM)的组成以及细胞分布各不相同，因此需要获得单分散细胞的优化方案，例如机械切割、酶解或这些方法的组合。特别是，与正常组织相比，病变组织(例如纤维化组织)可能具有明显不同的解离动力学，因此，优化分离方法以确保收集单分散、完整和有活力的细胞用于单细胞脂质组分析是非常重要的。　　膜片钳通常用于研究神经元、肌肉纤维和心肌细胞等易兴奋细胞，其优势是在相对原生状态下对细胞进行采样，通常来自新鲜的组织切片。然而，在膜片钳辅助的单细胞脂质组学分析中，在不破坏细胞膜的情况下分离完整的细胞是特别具有挑战性的。例如，使用膜片钳从灌注的小鼠大脑切片中捕获单个神经元细胞体不能完全保存轴突和相关终端的完整性，这可能会影响所得到的单个神经元脂质组数据。考虑到质膜是单细胞脂质组的重要组成部分，在单细胞分离过程中对质膜的损伤对单细胞脂质组分析尤为不利。此外，细胞损伤可能触发膜修复过程，这改变了原生细胞脂质组的特征，并混淆了下游分析。　　如果谨慎操作，精密微量移液管可以获得完整的细胞，但它的低通量低且相对耗时，因此更适合于感兴趣的稀有细胞类型的取样。　　FACS可将具有不同表型的单个细胞(由特定蛋白质(抗体)的荧光强度定义)排序到用户预定义的特定血管和缓冲液中，以实现相对高通量的单细胞分离，该方法错误率较低(低于1/100)，且细胞质膜通常保持完整。FACS的一个主要缺点是需要大量的细胞(超过10,000个)，因此不适合分离数量少的稀有细胞类型。悬浮细胞的要求也意味着细胞在采集样品之前不处于其原始状态，单个细胞的空间位置丢失。如果使用非质膜荧光标记物来标记细胞，则需要验证瞬时孔形成对特定质膜脂质和细胞内代谢产物的影响。　　微流控装置包括使用阀门、油滴或纳米管对单个细胞进行微型分隔。基于液滴的策略可能不适合单细胞脂质组学，如果单个细胞的包封是在油滴中完成的，这干扰了下游的脂质分析。油包裹的水滴为下游单细胞脂质组学提供了更好的选择，但是在去除油相期间需要谨慎，以获得相对清洁的液滴内细胞提取物用于下游分析。虽然微流控芯片的处理量高，对原料数量的要求较低，但其后的样本处理通常是在现场进行，这限制了 MS 在选择脂质提取方案进行下游分析时的灵活性。此外，有效的脂质提取需要使用有机溶剂，例如氯仿和甲基叔丁基醚(MTBE) ，这些溶剂与大部分用于制造纳米芯片的塑料材料不太相容。　　基于探针的电喷雾电离(ESI)也经常用于单细胞采样，这涉及使用直径足够小的探针尖端以插入单细胞(~3-9μm)。提取溶剂连续输送以进行原位代谢物提取，随后将提取物引导到质谱仪中进行直接分析。然而，这种取样策略不能确保每个细胞的完整质膜被输送到下游分析。质膜包括全细胞中一半的磷脂和90%的总胆固醇和鞘磷脂含量，基于探针的采样可能会导致单细胞脂质组学的大量信号损失。　　与限制脂质提取程序选择的微流控芯片和基于探针的取样相比，激光捕获显微切割在为下游分析选择样品处理方案方面有更高的灵活性。微解剖的单细胞的空间信息被保留。然而，该方法事先必需用福尔马林或乙醇固定细胞，以确保在显微切割过程中划定单细胞边界时的形态清晰度，而在此过程中脂质和小分子代谢物会大量丢失。此外，即使事先固定，整个细胞的完整性也往往得不到保留，这也使得这种技术不太适合收集单细胞用于下游的脂质组学研究。　　无论采用何种细胞采集策略，采集后都应立即对分离的单个细胞进行淬灭和灭活，以停止酶活性并尽量减少细胞脂质的人为改变。　　　　单细胞脂质组学技术　　2.2 单细胞脂质的获取　　拉曼光谱具有非破坏性和非侵入性的优点，允许进行原位分析，在捕获单个细胞在其自然状态下的脂质方面具有优势，但其无法在分子水平上破译精确的脂质结构，这大大限制了其脂质覆盖范围。而MS由于在区分脂质异构体方面的卓越灵敏度和特异性，已成为单细胞脂质组学中的主要分析技术。除了结构解析，基于MS的方法还允许检查单个细胞内的空间和亚细胞脂质定位，如通过C60二次离子质谱(SIMS)分析海蜗牛Aplysia单个神经元上脂质的异质性分布。尽管与 MALDI-MS 相比，SIMS 的灵敏度较低，但其能够获得亚微米的横向分辨率，由于探针尺寸的限制，其横向分辨率限制在10μm。利用簇离子源的SIMS技术还具有更柔和的电离动力学，有助于检测完整形态的脂质，空间分辨率通常在100nm至1µm之间。　　在各种基于MS的技术中，MSI方法在取样细胞的原生微环境方面具有选择性优势，并能保留对生物推断有用的空间信息。目前已经开发了图像引导的单细胞器MALDI-MSI，用以比较来自Aplysia的致密核心囊泡和透明囊泡中脂质含量差异。尽管 MALDI-MSI 具有诸多优点，但是它存在共采样的缺点，即从相邻的细胞产生混淆信号。一些脂质对 MS 扫描过程中可能出现的环境干扰很敏感，通常需要至少一个小时或更长时间才能完成组织切片的检查。此外，MALDI-MSI 单细胞分析也容易因离子抑制而降低灵敏度。最后，精确的脂质定量仍然是 MSI 方法中的一个主要技术挑战，因为同位素内标与内源性脂质均匀混合以进行标准化在技术上是具有挑战性的。　　荧光成像在灵敏度以及空间/时间分辨率方面优于基于MS的方法，使其在单细胞成像中具有潜在的用途。然而，基于荧光的技术在单细胞脂质组学中的应用受到其脂质组覆盖范围的限制。在自然界中很少有脂质和小分子代谢物表现出自身荧光，这就需要使用荧光探针。与基于MS的方法不同，亲脂性染料通常可以标记特定的某一类脂质，但无法区分同一类脂质中具有不同酰基链组成的单个脂质种类，或不同的脂质异构体。另一方面，脂质的荧光标记极大地改变了脂质的生化性质，如有些脂质被优先分配到不同的膜微区中，而与荧光基团是在头基还是酰基链上引入无关。因此，目前的脂质荧光染料缺乏特异性，这限制了荧光光学成像在单细胞脂质组学中的更广泛应用。　　虽然单细胞取样和基于质谱的技术革新已经实现了单细胞脂质组学分析的可能性，但仍存在一些技术瓶颈，包括：脂质覆盖面相对较窄(通常只有不到一百个具有高置信度的脂质) 缺乏准确的结构鉴定 缺乏可靠的定量数据 以及对单细胞水平的分析可重复性验证不足。为了解决这些技术瓶颈并推动该领域的发展，必须采用新技术来更好地描述细胞的异质性，并以更高的精度和更大的定量准确性来阐明其生物学意义。　　3、单细胞脂质组学的技术瓶颈　　3.1 迫切需要高覆盖率、准确的识别和定量测量　　单细胞脂质组学的一个最终目标是构建单个细胞的精确脂质组图谱，以揭示细胞间的差异。即使在对大量的生物样本进行研究的经典的脂质组学中，与转录组水平的变化相比，具有生物学意义的脂质水平的定量变化通常较小。这使得准确的定量对于解读单细胞水平上微妙但有意义的脂质变化尤为重要。单细胞脂质组学的定量也具有相当大的挑战性，因为脂质的内源丰度会有很大的变化。一个细胞中内源性脂质的高动态范围意味着，在一个特定的样品浓度下，不是所有的脂质都能落入质谱检测器的线性范围。虽然这在大部分脂质组学中通常通过在另一个样品浓度下的额外进样检测来解决，但这又为单细胞脂质组学增加了另一个难度，因为来自单细胞的样品材料数量往往是有限的。内源性脂质丰度的巨大差异也需要色谱系统从其内源性丰富的对应物中有效分离微量脂质，以尽量减少离子抑制，提高次要脂质物种的敏感性，并扩大分析物的覆盖范围。重要的是，为了在单细胞脂质组学中进行准确的脂质定量，应加入稳定的同位素内标。如果没有适当的内标来归一化内源性信号，校正来自不同类别的脂质或携带不同酰基链的同一类别脂质的离子响应变化，产生的单细胞脂质组数据很容易出现错误。　　基因组几乎整个区域都可以测序和注释，而仅基于MS/MS数据却很难最大限度地确定高置信度的脂质结构。这一瓶颈部分是由于自然界中脂质结构异构体的广泛存在，其中一些异构体在缺乏专门的预处理(如化学衍生)的情况下很难分离。例如，单个TAG的甘油主链被酯化为三个脂肪酰基链，从而为每个分子式产生无数脂肪酰基链组合。此外，不同脂质类别的结构异构物可能会使脂质鉴定过程更加复杂，例如双(单酰基甘油)磷酸酯(BMP)和磷脂酰甘油(PG)，以及半乳糖神经酰胺(GalCer)和葡萄糖神经酰胺(GluCer)等。幸运的是，这些结构异构体中的一些物质在色谱上是可区分的。因此，适当的前期色谱分离的应用极大地促进了某些脂质结构异构体的准确识别和定量，从而实现了更大的脂质覆盖。　　虽然脂质组学是组学家族中一个较年轻的分支，但在过去二十年中，它的发展速度很快。基于常规高效或超高效液相色谱(流速为100-1000μL/min)并结合质谱(HPLC/UPLC-MS)的各种经典脂质组学方法已被开发用于多种生物样品。近年来，基于微流量(流速为10-100μL/min)的LC-MS方法获得了更高的灵敏度，并能够以更少的起始材料(例如≈20-1000个细胞)实现全面的脂质代谢。可以想象，通过减小柱直径和流速进一步缩小色谱分离的规模可以提高分析物浓度，从而提高检测灵敏度。因此，基于纳米流(即流速1μL/min)的超灵敏脂质组学方法有望在单个细胞内实现亚微米级的脂质检测和定量。然而，迄今为止报道的纳米流方法的脂质覆盖率仍然相对较低，通常只覆盖一到两个主要类别的脂质，如PCs、PEs和/或TAGs，或者没有适当的结构标识。仅基于一级质谱分析的分子式水平的结构鉴定会导致不准确和低灵敏度，这极大地影响了单细胞脂质组学的分析范围和质量。因此，在单细胞脂质组学能够在基础生物学和转化医学中发挥更大作用之前，通过精确的结构鉴定和精确的定量分析来扩大脂质的有效分析范围是必不可少的。离子迁移率-质谱仪在脂质鉴定中的应用将碰撞截面(CCS)引入到脂类鉴定中，增加了m/z、保留时间和MS/MS谱图上的另一个维度的信息，有望增强单细胞脂质结构鉴定的可信度。　　目前，单细胞脂质组学方法大多是低通量的，因此，与早期的单细胞组学研究相比，通常分析的细胞种类要少得多。鉴于与基因组/转录组相比，细胞脂质组的生物学动态范围要大得多，因此，在单细胞脂质组学实现更大速度和更高容量分析之前，建立健全可重复的方法、设定正确的技术基准和构建可靠的单细胞参考脂质组数据库至关重要。　　　　基于LC-MS的单细胞脂质组学的不同模式　　3.2 数据分析　　正确分析大型数据集是从各种组学技术中收集有用的生物学见解的先决条件。由于单细胞脂质组学仅处于发展的早期阶段，尚未建立系统的数据分析体系。针对海量数据定制的方法通常不直接适用于单细胞数据。这是因为大量数据分析中的分布假设经常不成立，原因是单细胞数据集拥有更高的噪声和稀疏度，存在固有的额外异质性。目前，单细胞脂质组学的出现在某种程度上加剧了在分析和解释脂质组学数据方面的瓶颈。鉴于目前在单细胞脂质组学中脂质覆盖方面的局限性，在单细胞脂组学分析中收集生物学相关的途径改变之前，需要在单细胞脂肪组学的采集和数据分析方面进行长期努力。　　4、单细胞脂质组学的生物学和转化前景　　在过去的十年里，由于分析化学的技术创新和各种组学技术的出现，生物化学从传统的系综测量转向单分子测量。传统的集合分析可能导致静态异质性，当分子集合包含在观察期内保持稳定或变化不够快的亚群体时，就会出现这种异质性，从而导致“没有明显变化”的误导性结论。生物事件的平均分析数据不会捕捉到与整体行为不同的分子。同样，在任何细胞群体中，细胞间的差异总是不同程度的存在，基于整个群体的批量测量不能完全描述单个细胞的完整表型。通过在种群和单细胞水平上同时进行表型分析，可以破译潜在的有意义的生物学偏差，从而为很多生物学问题提供新的研究方向。　　4.1 发育与细胞谱系追踪　　多细胞生物体从一个受精卵发育成一个由不同细胞类型和器官系统组成的复杂组织，整个过程被记录在细胞谱系树中，它概述了在发展成多细胞生物体的过程中，从单个母细胞到其不同分支后代的细胞转换。目前已经开发了各种工具来构建单个生物体的细胞谱系树，但大多局限于绘制有限数量的克隆种群。细胞谱系树对于科学家解开生命的错综复杂的工程，以及加深我们对生物体发育、器官生成以及疾病进展和发病的理解非常重要。通过拼凑生物体内单个细胞的发育轨迹，单细胞谱系追踪以前所未有的细节捕捉到整个发育过程中不同的细胞命运，这扩展了我们对细胞分化机制、细胞异质性以及细胞间发育潜力差异的理解。　　考虑到生物体的单个细胞携带着由DNA编码的相同的遗传物质，人们通常认为不同的细胞命运是由单个细胞中基因在空间和时间上的差异表达决定的。虽然乍一看，与单细胞转录组学相比，单细胞脂质组学与单细胞谱系追踪的相关性可能不那么直观，但许多科学证据阐明了脂质代谢在决定细胞命运中的作用。例如，脂肪酸氧化产生的乙酰COA是组蛋白乙酰化的前体，组蛋白乙酰化改变染色质结构，从而调节DNA对转录机制的可及性。在不对称细胞分裂过程中，脂筏(富含胆固醇的膜微域)的不对称遗传也被认为是胶质母细胞瘤子细胞不同治疗耐药的基础。真皮成纤维细胞中存在由不同种类的鞘磷脂组成的不同的脂类构型，这触发了不同的转录程序，进而驱动细胞间异质性的不同细胞状态的建立(例如，纤维形成或增殖)。因此，单细胞脂质组学可以增加另一个维度的有用信息，以识别不同细胞命运的分子控制。　　4.2 了解肿瘤异质性　　构成肿瘤块的细胞是异质性的，在基因表达、细胞代谢、运动性、增殖率以及转移潜能方面具有不同的形态和表型特征。这种现象被称为肿瘤内异质性，它延伸到不同的肿瘤(即肿瘤间异质性)，可由遗传和非遗传因素共同引起。肿瘤的异质性可能在一定程度上解释了为什么癌症在临床上仍然难以攻克。研究肿瘤的异质性，特别是增殖能力和转移的来源，将有助于确定新的治疗靶点，以及指导免疫治疗和药物筛选。细胞间脂质代谢的差异对各种癌症的生长和预后有重要影响，如单个胰腺导管肾上腺癌细胞的脂质组学分析观察到胰腺癌特异性脂质代谢失调，这可能是由于介导脂质合成的关键酶ATP柠檬酸裂解酶表达减少所致。单细胞脂组学在加深我们对肿瘤异质性的理解方面有很大的希望。　　4.3 剖析对疾病的免疫反应　　除癌症外，传染病和新陈代谢疾病也是对公众健康的主要威胁。哺乳动物的免疫系统保护宿主免受各种病原体的入侵。构成宿主免疫系统的免疫细胞表现出巨大的细胞多样性，可以根据各种刺激进行动态调整。例如，对不同严重程度的新冠肺炎患者的单个外周血单核细胞进行scRNA-seq检测，发现存在一种具有增殖和代谢活性的自然杀伤细胞亚群，其代谢活动与疾病的严重程度呈正相关。有趣的是，这一亚群的自然杀伤细胞显示出神经鞘脂代谢的增强，这突显了单细胞脂质组学从以脂质为中心的角度阐明单个免疫细胞对新冠肺炎感染的差异反应的潜力。除感染性疾病外，对从人胰岛分离的单个细胞的scRNA-seq分析表明，在1型糖尿病患者中存在免疫耐受的胰腺导管细胞亚群。这一导管细胞亚群的转录特征类似于耐受性树突状细胞(即缺乏CD80和CD86)，导致免疫耐受和抗原呈递时的T细胞抑制。值得注意的是，单细胞分析显示胰腺β-细胞的基因特征与抗谷氨酸脱羧酶(GAD)滴度相关。与GAD水平相关的基因通路富集丰富分析包括许多脂代谢途径，如鞘磷脂代谢和磷脂酰肌醇信号系统。虽然在这些研究中没有进行单细胞脂质组学，但上述结果强调了单细胞中的脂代谢对于破译不同疾病背景下宿主免疫反应的代谢基础的重要性。　　　　单细胞脂质组学的应用　　结束语　　单细胞脂质组学的发展仍处于起步阶段，我们相信随着该领域的发展，将会有更多的生物学和临床应用。技术突破彻底改变了我们研究生物学的方式，其标志是从整体分析过渡到专注于单分子和单细胞。随着我们以更高的分辨率检查生物结构，细微的差异被揭示出来，这可能会为新的研究方向铺平道路，从而为生物学和临床医学中长期存在的问题提供独特的见解。

癌症是严重威胁人类身体健康的重大疾病，已成为人类死亡的主要原因之一。面对中国癌症死亡率居高不下，而且还呈现持续增长的严峻形势，厦门大学一大群科研人员围绕着癌症发生的分子机理进行研究，取得了众多突破性成果，其中包括正在向国家递交新药报批申请的宫颈癌疫苗。 　　服用药物之后，可以使人体中一种蛋白质从癌细胞的“保护者”，“叛变”成能够杀死癌细胞的“杀手”，潜伏其中令癌细胞防不胜防、无处逃身 通过向人体内注射某种蛋白分子，迫使癌细胞纷纷自杀，让肌体细胞进行自我调节，从而避免癌症的发生 像接种乙肝疫苗、流感疫苗、狂犬病疫苗等一样接种癌症疫苗，让你一辈子都不用担心患上癌症…… 　　这些听起来是不是不可思议，有点像是天方夜谭?或是以为这是科幻影视作品的情节，不可能在现实生活中出现。 　　其实，这并不是幻想，而是确确实实已经发生并且正在走入老百姓生活当中。 　　厦门大学科研人员最近宣布，他们已经研制出宫颈癌疫苗和尖锐湿疣疫苗，并正在向国家递交新药报批申请。一旦获得国家药监局批准，那么，疫苗就可以进入临床试验，一旦通过就能上市。 　　这就意味着，女性以后可以像接种乙肝疫苗一样来接种宫颈癌疫苗，一辈子可以高枕无忧地避免患上这种令人恐怖的癌症。宫颈癌是全球妇女第二大常见恶性肿瘤，仅次于乳腺癌，资料显示，全世界每2分钟就有1位妇女死于宫颈癌。 　　成功研制出疫苗的是设立于厦门大学的国家传染病诊断试剂与疫苗工程技术研究中心。在前不久举行的海西生物医药发展论坛上，该中心表示，他们科研人员已成功地利用大肠杆菌表达出HPV16、18、6、11共4种型别的类病毒颗粒，并已经建立大规模发酵工艺和中试纯化工艺，分别已向国家递交了宫颈癌疫苗(HPV16、18型)和尖锐湿疣疫苗(HPV6、11型)的新药报批申请。调查结果显示：针对16、18型的预防疫苗可以预防至少70%的子宫颈癌。而尖锐湿疣是最主要的性传播疾病之一，90%以上的尖锐湿疣由HPV6、11型引起。 　　在人类历史上，曾经出现过多种造成巨大生命和财产损失的疫症，而在预防和消除这些疫症的过程中，疫苗发挥了十分关键的作用。所以疫苗被评为人类历史上最重大的发现之一，因此，从某种意义上来说人类繁衍生息的历史就是人类不断同疾病和自然灾害斗争的历史，控制传染性疾病最主要的手段就是预防，而接种疫苗被认为是最行之有效的措施。 　　如今，疫苗被成功地应用到癌症的防治上来，可谓是人类发展史上一件具有里程碑意义的事件。 　　研究论文全部用英文撰写 　　厦门大学生命科学学院办公楼位于厦门大学上弦场体育场边上。当记者走进厦门大学生命科学学院院长、博导林圣彩教授的办公室时，感觉像是走进一个工厂一样，满眼都是各式各样的实验器材，连办公室外边走廊也都摆着大型的设备，瓶瓶罐罐摆得到处都是，空气中弥漫着一股说不出来的味道，再加上那些实验仪器运行的声音，生命科学学院整栋楼房成了一个巨大的实验室。 　　这与生命科学学院办公楼前边号称厦大最美体育场的上弦场有着天壤之别。而正是在这里，关于癌症的许多世界突破性研究诞生了。 　　林圣彩院长跟记者介绍说，厦门大学生命科学学院的前身是生物学系，创建于1922年，与厦门大学几乎同时创立，迄今已造就了一批在国内外享有盛誉的著名学者。学院由生物学系、生物化学与生物技术系、生物医学科学系、国家传染病诊断试剂与疫苗工程技术研究中心、细胞生物学与肿瘤细胞工程教育部重点实验室等单位组成。 　　前边提到的研制宫颈癌疫苗和尖锐湿疣疫苗的国家传染病诊断试剂与疫苗工程技术研究中心，正是厦大生命科学学院的一个组成单位，该研究中心是一个公益性、不以营利为目的的开放性研究开发平台。 　　在普通人眼里，或许这些科研人员的研究对象过于“微不足道”，因为都是肉眼无法看见的细胞、分子等，平常人根本就不可能深入了解。像生物医学科学系，是利用最新现代分子生物学实验技术方法，从生物学角度研究重要生理与重大疾病的分子机理，并将基础理论研究成果应用于保障健康和疾病的诊断与治疗。 　　因为林圣彩院长的说法太过于专业不好理解，记者提出查阅癌症方面的研究资料时，林院长说是有一大堆资料，这令早报记者喜出望外。结果，早报记者却发现所有的论文资料全部是英文撰写的，对于外行人而言简直就是“天书”，无法看懂。 　　林院长笑着说，如果用中文写的话，没有多少人能看懂，也无法写得出来，因此，他们科研人员的论文几乎都是用英文撰写，因为其研究水平属于国际一流，这些论文都是要发表在当今世界最有影响力的科技期刊上，其中包括发表在NatureImmunology等国际一流刊物上。 　　癌细胞“杀手”一年前已经发现 　　从厦门大学生命科学学院科研秘书王老师提供给早报记者的资料来分析，厦大众多的癌症研究已经处于国际一流水平。 　　2009年8月，厦大生命科学学院院长林圣彩教授课题组研究成果揭示了细胞如何防止癌变的内在机理，这属于癌症研究的新突破，这一发现可能为癌症治疗提供新的思路和途径。 　　林圣彩教授介绍说，从医学上来说，癌症发生的一个很重要的原因是因为细胞基因组发生了突变，继而出现细胞生长和分裂的异常，并将有缺陷的遗传物质传递下去，直至癌组织的出现。林圣彩教授课题组在一项研究中发现，存在于细胞内的一种名为Axin的蛋白分子可以通过控制一种名为p53的抑癌基因的活性来决定细胞“命运”，这也就意味着，含有过度受损基因组的细胞“命运”可以通过二者特定的相互作用促使细胞进行“死亡”，从而避免个体发生癌变。 　　林圣彩教授课题组的这一最新研究成果刊登在国际著名学术期刊《NatureCellBiology》(《自然—细胞生物学》)上。该杂志是英国《自然》杂志的子刊，被认为是细胞生物学领域的顶尖杂志。 　　2008年10月，厦大生物医学研究院教授、长江学者讲座教授张晓坤博士及其团队发现了一种神奇的小肽，它可以使人体中一种蛋白质从癌细胞“保护者”，“叛变”为能够杀死癌细胞的“杀手”。这种肽能直接作用于一个名为“Bcl-2”的蛋白质，使之从一个保护癌细胞免受程序性死亡调控转变为能够杀死癌细胞的蛋白。这一新发现被认为可能引发一种新型的癌症治疗模式，具有重大的意义。更为关键的是，这种肽十分容易合成，换句话说，这一新发现使科学家能够基于Bcl-2蛋白构象变化寻找新型治疗药物，为抗癌药物的研发提供了一个新方向。这被认为是肿瘤生物学领域的一个重大创新性发现，在国际生物医学科学研究领域激起了很大的反响和广泛的关注。 　　2006年12月，厦门大学生物医学工程研究中心研发出一种高效、低毒治疗恶性肿瘤的全新抗癌药物制剂。以往化疗药剂无法区分好坏细胞，导致癌症患者在化疗过程中会出现掉发、身体素质快速下降的状况，而这种药剂在应用过程中只对癌症细胞起到杀伤作用，在肿瘤局部药物浓度达到最高，具有定向给药的特点。 　　现状分析 　　厦门3人中有1个死于癌症 　　福建省是全国肿瘤发病率最高的省份之一，是肝癌、鼻咽癌等癌症的主要分布区之一。同时，福建的癌症死亡率位居全国前列，近年来平均每年新增约8万癌症患者，有4万人死于癌症，其中男性恶性肿瘤死亡率居全国第三位，女性居全国第四位。 　　厦门市放射肿瘤学会副主任委员、福建省放射肿瘤学会委员侯如蓉介绍说，厦门市癌症发病率、死亡率远高于全国平均水平。根据厦门市疾病预防控制中心公布的2008年全市居民死亡原因分析报告，全市居民前十位疾病死因中，恶性肿瘤依然以141.75/10万的死亡率居首，占总死亡率的31.3%，并出现年轻化趋势。这意味着3个死亡的厦门市民中，就有1个是被恶性肿瘤夺去生命的。其中，肝癌、肺癌、食道癌、胃癌、肠癌分列前五大肿瘤杀手。 　　与全国其他发达省市相比，福建省和厦门市癌症医疗资源还是比较缺乏。据统计，福建省肿瘤医院床位总数约1100张，厦门市肿瘤中心核定病床数为143张。但是，癌症病号的增加速度远远超过了病床位增加的速度。目前，在厦门十几万的癌症病人中，癌痛得到规范治疗的不到三成，七成癌症病人处于长期忍痛的状态之中。 　　作为一名从事肿瘤临床治疗长达30多年的老医生，侯如蓉主任用“太残忍、太可怕”来形容当前的厦门癌症现状，五六岁的癌症患者也有，20岁左右的乳腺癌患者也很普遍，连见多识广的侯如蓉主任也感觉到现在的癌症非常触目惊心。 　　杀死癌细胞就像打靶一样 　　一个立足于海峡西岸经济区、辐射港澳台和东南亚地区，实施治疗与研究的世界顶级肿瘤治疗与研究中心要落户厦门。有专家表示，随着治癌新药的问世，将来治疗方式越来越简单。 　　当前，癌症仍是我们人类面临的巨大挑战，就全球人口与先进国家来说，癌症均居国民死亡原因第二位。据日内瓦(GENEVA)世界癌症报告(当今全球综合性最强的调查)，全球每年大约有1090万人被诊断出患有癌症，有670万患者死亡。 　　癌症极大威胁人类健康，人们一直在寻找有效的治疗方法去征服癌症，抗癌研究是当今生命科学中极富挑战性且意义重大的领域。 　　后基因组时代的到来，让人们对基因及其功能的认识逐渐深入，肿瘤细胞与正常细胞间在细胞内的信号转导途径的差异正在被认识，恶性肿瘤细胞内的信号转导、细胞周期的调控、细胞凋亡的诱导、血管生成以及细胞与胞外基质的相互作用等各种基本过程正在被逐步阐明，癌症在分子水平上的发病机制研究得越来越清楚。 　　随着肿瘤细胞增殖、凋亡等信号传导通路的阐明，过去那种以统一制式的疗法进行的癌症治疗，由于产生了许多副作用，这些副作用包含身体的不适，有些甚至威胁到生命安全，正在被近来悄然上市的靶向药物产品所替代，靶向治疗方式是以杀死癌细胞为主要目标。靶标抗癌药物直接针对的是分子靶点，就像击靶，将能有效克服目前临床上常用的细胞毒类抗肿瘤药物难以避免的选择性差、毒副作用强、易产生耐药等缺点。 　　厦门大学生物医学研究院下属有一个癌症研究中心。癌症研究中心的建设将以研究肿瘤细胞信号转导为基础，通过对肿瘤细胞信号转导通路的阐述，发现更多特异性强的分子靶点和途径，为发展新的肿瘤治疗、预防和诊断提供技术支持。 　　厦门要建顶级肿瘤中心 　　一边是社会对癌症治疗的强烈需求，一边是薄弱的癌症治疗技术力量，还有厦门大学强大的癌症科研水平，这形成了一对奇怪的矛盾。 　　建设肿瘤医院、开展癌症治疗研究，这对于促进经济社会和谐发展也具有重要意义。 　　为此，厦门市政府向省政府提出建议，依托厦门大学生命科学、医学、化学等学科优势，建设厦门肿瘤医院暨癌症治疗研究中心，即厦门肿瘤治疗与研究中心。该中心的长远目标是建成世界一流水平的肿瘤研究中心，短期目标则是厦门肿瘤医疗方面的水平三五年内要提升到全国先进水平。 　　2009年6月，厦门肿瘤治疗与研究中心筹备领导小组成立，由厦门大学朱崇实校长担任组长，厦门市副市长潘世建、厦门市卫生局局长黄如欣担任副组长。由厦大校长来担当这个肿瘤治疗与研究中心筹备领导小组的组长，其用意非常明显，那就是要充分调动厦大生命科学、医学、化学等学科的优势。 　　厦门市副市长潘世建表示，在厦门市的医疗卫生事业当中，让人“最不安心”的就是肿瘤的诊断、治疗水平。恶性肿瘤已经成了威胁厦门人民生命健康的第一大杀手。因此，厦门市必须要建立一个高起点、高标准的肿瘤治疗与研究中心。 　　据介绍，在起步阶段，厦门肿瘤治疗与研究中心在研究领域将主要依托厦门大学生命科学学院的力量建设，因为该学院的肿瘤研究团队已经是目前国内相关领域最优秀的团队之一。在未来的发展过程中，中心还会积极向美国休斯敦、中国台湾等地的相关机构取经。在建设过程中，中心会面向全球招聘精英，相关设备的购置也会遵循高起点的要求。 　　厦门大学生命科学学院院长林圣彩也是厦门肿瘤治疗与研究中心筹备领导小组成员之一。林教授表示，目前国内一流的肿瘤中心屈指可数，厦门的想法很有前瞻性。要把这个中心建设好，首先要密切厦大的科学研究和地方医院的临床诊疗之间的联系，要重视培养有临床背景的研究人才。同时，也要对现有的医疗资源进行充分的整合和利用。 　　观点 　　癌症研究任重道远 　　每年2月4日是“世界抗癌日”。早在前两年，美国国立癌症研究所所长埃申巴赫就提出，如果能将该研究所每年50亿美元的研究经费5年间再增加42亿美元，到2010年，他们就能实现“消除癌症患者痛苦和死亡”的目标。也就是说，只要研究经费充足，科学家完全可以提早让癌症患者免于死亡。 　　埃申巴赫所预言的2010年也就是今年，早报记者问林圣彩教授埃申巴赫的说法是否有可能实现。 　　林教授直言“不可能”，癌症的预防与治疗牵涉到许多方面，癌症的起因十分复杂，要在这样短的时间内攻克各种不同的癌症似乎不太可能，并非增加投入研究经费就可以立马解决的事情。林教授认为，如果经费有增加，可以用于研发先进的医疗技术，并用于临床试验的基础结构建设，2010年要达到“癌症患者免于死亡”这一目标是不可能的，但充足的经费必将有助于缩短实现这一目标的时间。 　　林圣彩教授是细胞生物学与肿瘤细胞工程教育部重点实验室和福建省肿瘤生物学重点实验室的主任，他领导的课题组长期致力于肿瘤细胞生物学的研究。 　　林教授认为癌症的发生和发展极其复杂，一项学术成果仅仅是癌症研究进展中的一项而已，接下来要走的路还很长很长。 　　癌症极大威胁人类健康，人们一直在寻找有效的治疗方法去征服癌症，抗癌研究是当今生命科学中极富挑战性且意义重大的领域。 　　作为一名研究癌症几十年的医生，侯如蓉主任表示，癌症其实是一种“生活方式”疾病。与其去寻找什么治癌的“灵丹妙药”，还不如在日常生活中培养良好的生活习惯。 　　侯如蓉主任表示，世界各地肿瘤高发区环境中存在着大量的致、促癌因素，而患癌者仅占千分之几，90%以上的人不发生癌症，这说明上述各种外界的致、促癌因素即使进入人体也不一定发病，因为正常人体具有完整的免疫系统，具有一定的抗癌能力。

仪器信息网讯 4月14日，“中国细胞生物学学会2021年全国学术大会重庆” 开幕式在重庆悦来国际会议中心隆重举行。2000余名来自全国各地科研院所、高等院校等单位的代表参加了本次大会开幕式。大会为期4天（04月13日-04月16日），旨在促进我国细胞生物学领域研究人员的交流与合作，进一步推动中国细胞生物学学科的发展。仪器信息网对本次大会进行了现场报道。本次盛会是由中国细胞生物学学会主办，西南大学、重庆市细胞生物学学会、细胞学学会展部共同承办。大会开幕式由中国科协学会学术部副部长程伟、中国细胞生物学学会名誉理事长、中国科学院院士裴钢，中国细胞生物学学会理事长、中国科学院院士陈晔光，西南大学党委书记李旭峰教授做开幕致辞，并预祝大会圆满成功。中国科协学会学术部副部长程伟致辞中国细胞生物学学会名誉理事长、中国科学院士裴钢致辞中国细胞生物学学会理事长 中国科学院院士陈晔光致辞西南大学党委书记李旭锋致辞开幕式现场大会颁发了中国细胞生物学学会杰出成就奖，杰出成就奖分别由同济大学生命科学与技术学院特聘教授、院长，教育部“细胞干性与命运编辑”前沿科学中心主任高绍荣；清华大学生命科学学院教授俞立获得。杰出成就奖用于表彰近5年在细胞生物学领域内获得重要研究成果，促进我国细胞生物学发展的会员。高绍荣教授、俞立教授获中国细胞生物学学会杰出成就奖大会表彰高绍荣教授在早期胚胎发育与体细胞重编程的编程调控机制的重要研究成果和对非人灵长类体细胞克隆的成功和大动物体细胞克隆效率的提升奠定了重要理论基础。同济大学高绍荣教授发表获奖感言大会同期表彰俞立教授在膜细胞器及其相关生物学研究成果。随后大会也公布了中国细胞生物学学会荣誉会员名单。清华大学俞立教授发表获奖感言开幕式结束后，大会进入主题报告。中国细胞生物学学会特别邀请了中国疾病预防控制中心高福院士、中国科学院生物物理研究所李国红研究员、同济大学高绍荣教授与清华大学俞立教授等重要嘉宾进行主题演讲。报告嘉宾：中国疾病预防控制中心高福院士报告主题：《COVID-19的一年：病毒、大流行与科学》报告嘉宾：中国科学院生物物理研究所李国红研究员报告主题：《Structure and functions of the 30-nm chromatin fiber》报告嘉宾：同济大学高绍荣教授报告主题：《早期胚胎发育与体细胞重编程的表观调控机制》报告嘉宾：清华大学俞立教授报告主题：《Migrasome, the knowns and unknowns》本次中国细胞生物学学会2021年全国学术大会重庆共设立了16个学术专题分会场，众多国内外知名科学家和青年科学家作分会场报告。分会场主题包括：胚胎早期发育调控与干细胞多能性、发育和疾病的信号机制、免疫细胞治疗和干细胞治疗、细胞工程与肿瘤、肿瘤干细胞与微环境、非编码RNA与细胞功能等。会议现场此外，大会十分重视科研成果的交流与沟通，在会期中安排专门的墙报展示时间，为参会代表提供更为广泛的交流平台。海报图片大会同期还举办了仪器、试剂和耗材展览活动，众多知名厂商参展。厂商展位中国细胞生物学学会2021年全国学术大会重庆的召开，对我国细胞生物学领域专家的交流与合作起到重要的促进作用，大会不仅为广大科技工作者搭建了学术交流平台，也为广大细胞生物学学生提供了一个就业平台，推动了细胞生物学的发展。

p 　　我从2002年第一次接触近红外光谱，至今已近15年，时间过得很快，虽然没有取得很大成果，但是我与近红外之间建立了深厚的情谊。近红外一直引领着我成长，从博士研究生到美国访问学者、国外知名大学博士后，从助理研究员到研究员，我的很多成绩都离不开近红外光谱的陪伴。近红外不仅引领我走进了一个新领域，而且还帮助我创造了很多科研成果。我深深地感受到近红外改变了我的生活，改变了我的命运。 /p p strong 　　一、积极主动，有缘结识近红外 /strong /p p 　　我来自祖国的西南边疆，能来北京攻读博士学位，让我感觉到非常激动。因为我曾经中考落榜，高中都未考上，但几经砥砺，先后考上了大学、硕士和博士，还走出国门到多伦多大学进行博士后研究工作。我非常珍惜来北京上学的机会，因此，我在学习上更加积极主动，更能吃苦。也许正因如此，我在导师的众多课题中，有缘结识了“近红外”，并与之相伴近十五载。 /p p 　　我2002年考进上中国林科院木材科学与技术专业，攻读博士学位。入学不久，我就开始积极查阅导师的科研项目。我发现导师有一个国家948引进项目“人工林木材的NIR材性预测及增值利用技术引进”，该项目是利用从美国引进的近红外分析技术预测人工林木材材质。我觉得非常新颖和神奇，带着好奇和疑惑的心情，我开始查阅大量的文献资料。在此过程中，我发现在我国木材科学领域，近红外光谱技术用得非常少，几乎没用中文文献。但是在石油化工、农业、食品等领域国内已有较多的研究，主要是中国石油化工研究院和中国农业大学等单位。国内的图书馆有关近红外的资料非常少，经过多方了解，我欣喜获知在中国石油化工研究院图书馆有《Journal of Near Infrared Spectroscopy》杂志，于是我就到了中国石油化工研究院图书馆去查阅，并复印了许多宝贵资料，从此开始了长达十多年的近红外光谱分析技术学习与研究征程。 /p p strong 　　二、近红外为我创造了第一次出国机会 /strong /p p 　　由于近红外技术在国内木材科学领域的研究报道甚少，2003年我产生了写一篇综述的想法。于是，我开始认真阅读大量国内外文献，并根据每一篇文献的参考文献，进一步再检索，这样就整理出了一大篇文献目录。网络上下载不了或国内查不着的英文文献，我就想办法查找作者的电子邮箱，通过电子邮件直接联系国外作者。出乎我意料的是，许多国外作者通过电子邮件给发我了文献资料，而且还有人把自己发表的相关论文纸质版从国外寄给我，这让我非常感动和非常兴奋。功夫不负有心人，经过一番努力，我的第一篇文献综述《近红外光谱技术及其在木材科学中的应用》被林业科学领域最权威学术期刊《林业科学》录用了，接到了录用通知的同时，该期刊的编辑问我有位审稿专家很好奇，想知道我引用的文献中怎么会有这么多很新的国外文献，我想这就是我用心下功夫的结果吧。 /p p 　　也许因为我的积极主动，以及对近红外光谱的痴迷、热爱和执着，感动了导师。令我惊喜的是，我的导师安排我参加这个项目，并且作为第一个博士生赴美开展课题合作研究。当时，通常只有工作人员或博士后才有机会安排出国合作交流，这对我来说是一个非常难得的学习机会，我非常珍惜这次机会。 /p p 　　2004年，我第一走出国门，远赴美国路易斯安那州立大学和美国农业部林务局南方实验站进行合作研究。我的美国合作导师是Hse Chung-yun(许忠允)教授，他是来自台湾省的美籍华人，国际木材科学院资深院士，为表彰许忠允先生为中美林业国际合作交流做出点贡献，1994年中国林业部部长特授予他 “中国林业国际合作奖”，这也是迄今唯一获此殊荣的专家。Hse教授带领我见识了美国非常先进的ASD便携式近红外光谱仪，他们团队已经利用近红外技术在林产品领域做了大量科研工作，已经发表了许多文章，并且在国外林产品领域的权威杂志《Forest Products Journal》上发表了封面论文。 /p p strong 　　三、勤能补拙，付出有回报 /strong /p p 　　Hse教授安排一位近红外专家(So博士)教我近红外分析技术，但是，当我去请教So博士的时候，他很忙，他就借给我近红外光谱仪操作说明书以及软件说明书，让我自己学习。这对我来说是一个挑战。在国内我们接触到一个新的设备的时候，都习惯了由导师或者是安排工作人员或者师兄师姐教给我们，让我们快速入门，然后开始实验，没想到到了国外之后，这个技术还需要自学。所以，当我拿着厚厚的两本说明书是，感觉压力非常大，心里有点发憷。 /p p 　　在这种情况下，我只好硬着头皮开始学习，由于说明书全是英文且有很多不熟悉的单词，对我来说是一个挑战。经过多个通宵达旦、夜以继日的努力，我基本掌握了近红外基础技术。然后，我再去找这位美国专家，把我自己掌握和不懂的知识与他交流，他很惊讶我在如此较短的时间就基本掌握了这个技术，也很高兴地给我教授了许多经验，并进行了指导。随后，我们课题组成员也陆续到达美国，我又把我掌握的方法直接传授了大家，很快我们课题组的成员都掌握了近红外光谱分析技术。现在回想起来，真应该感谢那样的机会，不仅锻炼了我的自学能力，还增强了我面对挑战的勇气和克服困难的信心。 /p p 　　由于我们国内的实验室没有近红外仪器，我的论文试验必须在美国完成。因此，我心里想一定要利用好这次机会多做一些实验，多出一些成果来报答导师。当我掌握了近红外光谱分析技术之后，就开始不分昼夜地投入实验，有时为了完成任务，我经常凌晨几点才回住处，甚至就睡在试验室里，为此我还被我们团队的孙教授称为“拼命三郎”。赴美一个月后，我撰写完一篇英文论文初稿“Rapid prediction of wood crystallinity in Pinus elliotii plantation wood by near-infrared spectroscopy”。为此，Hse教授非常高兴，还用这件事来激励他们团队的留学生。后来，这篇文章发表在日本的《Journal of Wood Science》期刊上，这也是我撰写的第一篇SCI论文。 /p p 　　在美国访学期间，我非常珍惜在美学习机会，时刻都想着多做试验，只要有时间、有机会我就利用近红外光谱仪测试大量的试验数据，很少参加其他活动，甚至还多次直接拒绝了美国合作导师的聚餐邀请，这让美国导师感到非常的不理解和不愉快。后来在一位老师的提醒下才知道这样的拒绝很不礼貌，于是我赶紧找导师道歉，并解释道“我想利用在这里的这么好的条件多做一些试验，多出一些成果来报答导师??”，美国导师了解我的想法后，不但没有生气，而且还很高兴，还经常送给我吃饺子和好吃的菜，让我节约了很多做饭的时间。由于我做试验是木材生物降解特性的近红外光谱分析技术，而木材的生物降解实验周期很长，原计划6个月的留美时间显然太仓促，美国导师就特意主动帮我申请延长时间，还给我提供免费的住宿，并且还私人资助我每月一百多美元的生活补贴。这一切都令我非常感动，直到现在都无法忘怀，甚至影响着我像Hse教授一样去关心和帮助我现在培养的研究生。一转眼十年过去了，2014年我的美国合作导师Hse Chung-yun教授荣获“2013年度中国国际科学技术合作奖”，是目前我们林业领域内唯一一位获得此殊荣外籍专家。 /p p strong 　　四、从学习到创新，近红外可以创造奇迹 /strong /p p 　　2005年，我完成赴美学习任务，回国后顺利完成了博士论文毕业答辩，并被分配到中国林科院木材工业研究所工作。不久，我们课题负责人就安排我建立与管理中国林科院木材工业研究所“近红外实验室”，这为我继续坚持做近红外研究创造了非常好的条件。毕业工作后，我仍然认真、努力工作，经常加班，晚上十二点前从没有睡过觉，我无时不刻想着如何将近红外技术更好地应用到木材科学领域，以报答恩师和培养我的单位。经过两年努力，我顺利评上副研究员(副教授)。2007年，我被选作为青年代表，在建所50周年的所庆大会上发言。而这一切，主要归功于近红外光谱，因为我就是通过研究木材的近红外光谱分析技术，才取得很多成绩的。 /p p 　　木材树种的快速识别是当今国际木材科学界的研究热点和难点之一。传统的木材识别方法，需要专业人员进行锯样、软化、木材切片、与标本比对等大量试验工作，至少需要2~3天才能完成，难以实现现场的快速、无损识别。为了解决木材快速、无损识别等难题，我申请获得了国家自然科学基金青年项目、国家公派出国留学项目(加拿大多伦多大学)、留学回国人员择优资助项目(优秀项目)、国家自然科学基金面上项目、国家林业局林业行业标准制定等一系列项目，开展了利用近红外光谱识别木材的大量研究。并在此基础上，通过国家科技支撑计划项目和科技部科研院所公益项目等课题，利用近红外光谱、FT-IR等技术对木质材料的物理力学性能、化学成分及材料能源化利用过程中原料的快速分类与鉴别进行了创新性研究。 /p p 　　弹指一挥间，十多年过去了。这十多年来，不管有没有课题支持，不管有多少人疑惑地问我“怎么还在做近红外”，我都一直默默地坚持着，因为，我相信近红外一定可以在我们木材领域绽放光彩，我相信近红外可以帮助我们创造奇迹。十多年的坚持，让我也收获颇丰，例如：主持国家自然科学基金等8项相关项目 在国内外核心期刊发表相关论文30多篇(20篇SCI、5篇EI，SCI影响因子最高6.44) 已获得7项国家授权专利(红木的近红外光谱识别方法、木材生物败坏的早期检测方法等) 主持制定林业行业标准LY/T 2053—2012《木材的近红外光谱定性分析方法》 荣获梁希林业科学技术奖“木竹材性光谱速测及品质鉴别关键技术与应用”(2011年)、茅以升科学技术奖“近红外光谱技术在木材科学中的应用研究”(2012年)等 2016年我评上了研究员(教授)，成为所里最年轻的研究员。取得的这些成绩也许是微不足道，但对于来祖国边疆的少数民族来说，都是来自不易的，离不开很多很多人的支持和帮助，但我心里始终感谢着近红外。 /p p strong 　　五、近红外改变了我的生活，也改变了我的命运 /strong /p p 　　我在近红外上投入的时间非常多，比我的任何业余爱好都要多，甚至在梦里都经常有近红外的身影。 /p p 　　从2002年，第一次认识近红外光谱，到获得2004—2005年赴美学习机会，再到2009—2010年赴加拿大多伦多大学做博士后，每一阶段的进步都离不开近红外的陪伴。 /p p 　　从2003年，撰写并发表第一篇近红外综述，到2007年在国外发表第一篇SCI论文，从发表的SCI论文影响因子0.270到最高6.444。 /p p 　　从2005年，申请获得中国林科院重点预研课题专项补助项目，到国家自然科学基金青年基金和面上项目。 /p p 　　从2006年，同时申请两项国家发明专利，到2012年主持制定并发布实施林业行业标准 LY/T 2053—2012《木材的近红外光谱定性分析方法》。 /p p 　　从2006年，参加全国第一届近红外光谱学术会议，到2017年赴丹麦参加第十八届国际近红外光谱大会，并参与和见证获得 “北京· 2021年国际近红外光谱大会”(International Conference on Near Infrared Spectroscopy)举办权。 /p p 　　从经常被质疑到不断认可，从获得梁希青年论文奖到荣获梁希林业科学技术奖、茅以升科学技术奖、林业新技术研究所优秀论文特等奖。 /p p 　　没有近红外，我也许就不会有这么多的收获和成果。 /p p 　　近红外，引领我创造了属于自己的奇迹，她改变了我的生活和命运，她将继续伴随我前进。 /p p style=" TEXT-ALIGN: right" 　　(中国林科院 杨忠) /p

p 　　1978年，Schofield首次提出干细胞的微环境定义，并发现局部微环境对造血干细胞干性的维持是必要的。从此，越来越多的研究定义了各种组织的干细胞微环境。然而，干细胞本身是否能作为微环境因素进而影响其子代细胞的发育尚未完全被揭示。在成体神经发生微环境中，成体神经干/前体细胞能够终生产生功能性神经元，参与学习记忆等。成体神经发生过程中，新生神经元能够释放反馈抑制信号来调控神经干细胞的增殖分化以及命运决定。然而，神经干细胞是否能够调控新生神经元的发育尚不清楚。 /p p 　　中国科学院遗传与发育生物学研究所郭伟翔研究组，通过细胞清除，反转录病毒介导的单细胞标记以及信号通路调节等实验手段，发现神经干细胞可以持续提供Pleiotrophin (PTN) 配体促进其子代新生神经元发育。若没有此前馈作用，新生神经元树突会发育异常。进一步研究发现，PTN主要通过作用新生神经元上的ALK受体，从而激活AKT信号通路来促进海马新生神经元的发育。 /p p 　　随着年龄的衰老，神经干细胞的数量逐渐减少，并且新生神经元也随之呈现出发育的异常。更为重要的是，该研究发现PTN的表达水平以及其介导的AKT信号通路的活性都随着年龄的增加而下降。然而，通过外援供给PTN或者激活AKT信号能够改善衰老所导致的新生神经元发育的缺陷。这一结果提示在成体神经发生微环境中，缺乏神经干细胞源性PTN因子可能是导致认知能力随着衰老的增长而衰退的原因之一。 /p p 　　该成果于11月27日在线发表于神经科学期刊Neuron上。郭伟翔组博士研究生汤常永为该论文第一作者，郭伟翔为通讯作者。该研究得到遗传发育所研究员吴青峰在生物信息学分析以及实验设计上的帮助，军事医学科学院崔亚雄在脑组织切片染色上给予了很大帮助。该研究得到中科院先导、国家自然科学基金委和中组部青年千人计划的资助。 /p p 原文链接： /p p a title=" https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0896627318309590?via%3Dihub" href=" https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0896627318309590?via%3Dihub" target=" _blank" https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0896627318309590?via%3Dihub /a /p p style=" text-align: center " img title=" W020181127437669067284.jpg" alt=" W020181127437669067284.jpg" src=" https://img1.17img.cn/17img/images/201811/uepic/3fff90be-98cf-4b57-8cc3-b274f31e0e42.jpg" / /p p style=" text-align: center " 　　神经干细胞分泌PTN促进其子代新生神经元发育 /p p & nbsp /p