中国科学家打开人类胚胎着床“黑匣子”

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  论文纪念海报。寓意:玉帛(Jade and Silk),引自化干戈为玉帛。古时常借用玉帛与人重修于好,比喻使战争转变为和平与友好。胚胎(美玉)经历多重困难,终于释放出信号和母亲组织(丝绸)首次交流,正式开启母子互动的美好共处阶段。图文:宋元元 周帆

  许多人说,世界上最精妙和激动人心的事情莫过于生命的诞生。

  但并不一定所许多人 全部就有之后 体验这种美好,不少人被不孕症困扰,胚胎着床失败统统 不孕的重要病因之一。精子和卵子相遇后的第七天,胚胎之后 刚开始英文逐渐埋入母亲的子宫组织,逐渐完成“胚胎着床”这种关键的发育过程。然而此前,着床的过程就像“黑匣子”,非要人知道其中到底发生了什么,包括着床失败在内等现象自然也无法解释。前不久,中国的科学家打开了这种“黑匣子”。

  来自北京大学汤富酬与北医三院乔杰联合团队的研究成果首次解析了人类胚胎着床的过程,绘制了一份解锁“黑匣子”的“导航图”。8月21日,国际顶级学术期刊《自然》杂志在线发表了该课题组名为《利用单细胞转录组和DNA甲基化组图谱重构人类胚胎着床过程》的论文,引发国内外学者的角度关注。

  该论文的第一作者是汤富酬课题组的周帆,今年33岁,这是他继2016年首次解析“造血干细胞起源”之后 再度问鼎《自然》杂志。 “这次许多人打开了人类胚胎着床过程的’黑匣子’,仔细查都看这种过程中的关键发育事件。”与3年前第一次在《自然》发表论文相比,他显得从容淡定了这种。面对记者采访,周帆坦诚地将另一方近些年做科研总结的功夫秘籍和盘托出。

  绘制洞悉“黑匣子”的“导航图”

  另三个白 漂浮请况的受精卵发育两天左右,就会长成足球状的空心小球(囊胚),而人类胚胎着床的奥秘并不一定时不时非要被揭开,是之后 这种阶段的人类胚胎几乎不之后 获得。在实验室培养人类胚胎技术成熟图片 期是什么是什么的句子期期期是什么是什么图片 期后,周帆都看了解锁胚胎着床“黑匣子”的希望。国外科学家发现,人类胚胎在实验室培养两天后,依旧可以继续模拟发育一周左右,这多出来的一周,帮助科研人员打开了另三个白 研究胚胎着床的时间窗口。

  周帆所在团队对人工授精后的受精卵进行了人类胚胎体外模拟着床生长,在此基础上,许多人真正想要解析的,是胚胎中数万个细胞在植入妈妈子宫的过程中到底是以何种机制发育,才使另三个白 个细胞神奇地变成了胎儿的心脏、肝脏和皮肤,等等。

  在导师汤富酬教授的指导下,经过一年半密集的实验,周帆和同事们一并在单细胞水平解析了数以万计胚胎细胞的发育过程。“每颗细胞全部就有数万个分子表达维度,许多人结合多个分子表达维度对胚胎着床过程中的分子表达规律进行了角度分析”。

  周帆介绍,利用高精度单细胞多组学测序技术,通过实验和分析,他所在团队绘制出一张揭示人类胚胎着床过程的“导航图”,并总结出多个重要结论。

  比如,许多人揭示了单颗胚胎细胞在这种特殊发育阶段的分子表达和潜在调控机制,“也统统 细胞命运决定”的潜在规则,累似 一颗细胞是怎么决定发育成胚胎各类器官还是母胎联结的胎盘。

  再如,许多人发现,并不一定是实验室模拟发育,胚胎在发育两天之后 依旧会发出“申请”信号,希望和母体产生联结。

  又如,许多人解析了雌、雄胚胎性染色体平衡的“细节”。周帆解释,男性的性染色体由XY组成,女性的性染色体由XX组成,Y染色体几乎不携带遗传物质,而X染色体携带一千多个基因。为了达到男、女之间的物种平衡,在胚胎着床前夕,女性的XX染色体蕴含十根会呈现“失活”的倾向,也统统 这条染色体上的基因倾向于不表达。“曾有科学家认为,为了使男女差异减小,女性的两条X染色体各‘失活’一半,但许多人的研究结果证明,是随机‘失活’一整条” 。

  “有了这张精妙的导航图,科学家们可以按图索骥,进一步角度挖掘人类胚胎着床的奥秘。比如启发生殖医学,为有试管婴儿需求的家庭带来福音。”周帆说。

  十二字“内功心法”

  这次并不一定是周帆第一次挑战“前无古人”的研究。2013年,在军事医学科学院附属3007医院刘兵课题组攻读博士的他就开启了另三个白 高难度课题——单细胞尺度追踪造血干细胞起源。2016年,相关成果在《自然》杂志发表,轰动全球。此后,在导师的指导下,他逐渐总结出了另一方做科研的格言——跟随内心、用尽全力、顺其自然,这1另三个白 字如“内功心法”般,又助他制造了如今的第二次轰动。

  “跟随内心”是周帆做研究的基础。在他看来,做科研首真难“不断寻找另一方喜欢的事”。“非要热爱你做的工作,未来才与非 限之后 。但即便最后毕业时发现并不一定喜欢另一方的专业,也是另三个白 积极的信号,意味着你时要及时转变思路和职业规划。”

  选定另三个白 心仪的研究对象之后 ,就要“用尽全力”。这是成功的第二步。“导师汤富酬常说,科研全部就有24小时全部就有从事科研,统统 24小时之后 全部就有挂念着科研。”周帆统统 这种请况。

  在本次研究人类胚胎着床的课题中,要了解单颗细胞的分子表达特点和潜在机制,就时要先把单颗细胞另三个白 另三个白 挑出来。这种机械又精准的动作对于科研人员的毅力是不小的挑战,整个研究过程中,周帆和同事提取了1万多颗细胞。不但工作量要保证,之后 整个课题的推进效率单位时要要“快”:“全球有多少课题组在一并研究这种项目,许多人时要赶在最前面完成。”习惯了什么,“勤奋”在周帆看来便是 “不值得拿下来说”的事情,“统统 另三个白 科研人员之后 说有理想的人的基本素质和门槛”。

  在全力以赴之后 ,第三步是“顺其自然”。“平衡心态”是他做科研的关键词。在这种点上,他很庆幸另一方遇到了“超级阳光”的导师汤富酬,“导师希望许多人能追求卓越,不断超越另一方。更要用20年的长远眼光看现象”。

  常有低年级的学弟学妹向周帆请教怎么面对毕业和发文章的压力,周帆和许多人分享另一方的心得:“不断增强除理现象的能力,专注研究三种,目标远大,绝非要统统 为了拿到学位之后 急功近利地发文章。”他的经验是,拼尽全力后就要对另一方“耐心”这种,顺其自然,除理心态失衡。“即便是消极的结果,都应该尽量从积极的方面去理解,尽快接受,并立刻回归工作”。

  四大科研“绝招”

  除了什么“内功心法”,周帆在具体操作科研选题的过程中还有另一方的“绝招”。从选定题目、商务商务合作研究、钻研技术,到投稿修稿,在青年科研人员容易产生困扰的关键节点,他都原本 辈身上总结出了经验最好的办法。

  “为社 你能连续选中另三个白 顶级的选题方向?”

  周帆分享了另三个白 技巧,首先是“和导师充分沟通”,学生阶段时常无法在“创新性”和“重要性”另三个白 最重要的核心课题形态学 上作出准确判断,这时指导老师可以高屋建瓴地给出直接的引导和帮助。在最初选定选题方向和重要的实验节点,全部就有和导师密切沟通,“这次的研究在最后阶段许多人每天都至少沟通一次”。

  另外,“不把所有鸡蛋都倒进另三个白 篮子里”。在选泽 深耕人类胚胎着床的选题之后 ,周帆还一并尝试了多少这种方向的调查,“随着各个选题的推进,自然而然就会爱上进展最好的那个选题”。

  题目选泽 之后 ,具体实施阶段也面临各种各样时要除理的现象。“享受商务商务合作”是周帆的第五个体会。次要重大的科研课题都离不开商务商务合作,周帆是个急性子,尊重商务商务合作伙伴的工作节奏,以开放的心态倾听商务商务合作伙伴的想法,是周帆摸索出的商务商务合作之道。

  此外,他提倡“重视科学技术”。本次研究中,汤富酬教授课题组享誉世界的单细胞组学测序技术起到了巨大的作用。“非要好的照相机为社 能拍出好的照片?” 周帆比喻道,非要好的科学技术来支撑,科研项目三种也难以得到重大突破,“统统许多人要角度理解技术,找到最至少另一方研究的技术十分关键”。

  然而,在学界还流传着原本 一句话:好的研究工作,不一定可以发表到好的期刊。统统投稿技巧也绝对不容忽视。

  相比于3年前第一次投稿《自然》杂志,周帆对于评审工作有了更加理性的理解。原本 那个控诉“被刁难”的年轻气盛的小伙子,如今语重心长地告诉记者:“许多人应该珍视评审人的每另三个白 意见。什么看似严苛的审稿意见并不一定一定是对方在刻意刁难。许多人是真心实意提出意见,希望可以帮助原创作者不断提升论文质量,帮助研究团队凝练出更重要的科学结论。”

  在这篇论文投稿后一年半的时间里,周帆陆续收到4位评审人各种不同角度的意见,“许多人光是答疑就回复了将近3000页纸”。“时要全力补充数据,能用数据说话,就别用语言。”周帆干脆地说,“在选泽 实验数据可靠的请况下,一定要勇于下结论,哪怕这种结论和前人的研究相悖。在客观表述科学结论的请况下,可以适当延伸研究的意义,表达清楚该研究的重要性。”

  采访最后,谈到在顶级学术期刊连续发表论文的感想时,周帆说:“并不一定我的研究训练是在很多 的良师益友的指导和帮助下完成的,我非常感恩。未来之后 有之后 做出更多高水平的研究工作,什么你说什么可以启发医学,为人类健康事业贡献一份力量。”(中国青年报·中国青年网记者 张茜)