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姚凯:永不言败的“追光者”

来源:科技日报2020-10-28 14:28

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  在中国科协举办的“科学也偶像”科学家精神短视频征集活动中,一部名为《勇敢追光者》的作品格外吸睛,以超过70万的票数高居人气榜第一名。

  正如短片开头的那段自述一样,如何帮助失明患者重见光明,是武汉科技大学青年学者姚凯一直在思考的问题。

  专攻神经细胞损伤与再生机制研究的姚凯深知,哺乳动物眼体里的感光神经元一旦受损死亡,无法自主再生,最终会导致失明。据统计,神经元受损死亡带来的视网膜神经退行性疾病,导致全球上亿人出现视力损伤或失明症状。

  研究发现,当斑马鱼的视网膜受损时,一种被称为“米勒”的神经胶质细胞会发生细胞分裂,并且能够转化为感光神经元和其他的视网膜神经元,帮助恢复视力。然而,在哺乳动物中,“米勒”细胞不会自发地重新进入细胞周期产生分化为视网膜神经元的干细胞或祖细胞群体。

  有没有可能利用基因编辑的方法,将哺乳动物视网膜中的“米勒”细胞激活为神经干细胞,并发育为可感光的视杆细胞?带着这样的想法,姚凯和他所在的联合团队开始了长达五年的实验。

  “此前,人们寄希望于在动物试验中通过视网膜损伤刺激‘米勒’细胞增殖,实现其向神经干细胞的转化,这样做一方面误伤了正常的视神经元,同时转化的效果也不理想。”姚凯说道。

  如何在不损伤视网膜的情形下将“米勒”细胞改造成神经干细胞,是摆在姚凯面前的第一道难题。一番检索后,他发现该领域已经数年没有新的进展,没有太多经验可借鉴。

  没有脚步可以跟随,就只能自己探出一条新路。对姚凯而言,挑战越大,越能激起他探索创新的斗志。反复摸索后,他选择以无毒的病毒为载体,把特定基因注入先天失明的小鼠眼体内。

  将配制好的浓缩液注入小鼠眼体是项颇具挑战的精细活。小鼠的眼睛只有绿豆大小,里面密密麻麻的血管又细又脆。注射时必须避开细微的血管,否则一旦出血就意味着前功尽弃。

  注射操作的空间就在1毫米的范围内,要在显微镜下找准位置,轻轻地将针管推入再缓缓抽出。这样的动作,姚凯不知道反复练习过多少回。

  经过多次实验,显微镜下,终于出现了激活的“米勒”细胞。但这还只是第一步,更大的挑战是如何诱导神经干细胞转化成可感光的视杆细胞。要从成千上万的蛋白质中,筛选出促使神经干细胞转化成视杆细胞的转录因子,无异于大海捞针。

  面对难题,不断尝试、执着创新依旧是解题的钥匙。“通过大量文献检索和反复论证,我们选择了10种蛋白质进行实验。首先是将这10种蛋白质分别注入小鼠眼体并观察结果,当时的结果不太理想。然后,又尝试2种蛋白质组合的情况,接着是3种蛋白质的组合。”姚凯介绍,经过反复筛选和试验比对,他们最终锁定了由3种蛋白质组合成的转录因子。

  新生成的神经元细胞是否起作用,还需要对小鼠的大脑活动进行测量来检验。当看到新生的神经元细胞使得先天性眼盲的小鼠产生了视觉反应的测试结果时,姚凯和联合团队的成员们兴奋极了。成功的背后,是5个团队5年的坚持,以及成千上万次的失败。2018年8月,他们的这项研究成果发表在《自然》杂志上,引起了极大的关注。

  一路走来,面对科研中的困境和质疑,姚凯也在坚持和放弃中有过纠结,运动是他缓解焦虑的主要方式。“事实上,在生物学研究领域,失败是常态。我们还算是幸运的,如果实验的某个环节不顺利,可能要花十年乃至更久才能取得满意的结果。不怕失败,敢于创新,胜利就在前方。”姚凯深有感触地说道。

  在拍摄《勇敢追光者》的过程中,随着了解的不断深入,姚凯身上那股敢为人先、执着创新的精神令主创人员武汉科技大学党委宣传部杨鲜感佩不已。“没有太多的豪言壮语,有的只是朴实无华的埋头钻研,希望姚老师的故事能够激励每一个怀抱梦想、敢于创新的人。”杨鲜由衷地说道。(唐 婷)

[ 责编:张佳兴 ]
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