人民日报,中国科研如何走向世界前沿

2019-12-19 02:14 来源:未知

    新华社记者 袁全 张建新 贾钊

中国科研如何走向世界前沿:解码元英进团队

  图片 1

  “大姑娘出嫁——头一回!”一家中央媒体3月10日在一篇科学报道中发出这样的感叹。

天津3月30日新媒体专电题:中国科研如何走向世界前沿:解码元英进团队

  《人民日报》(2017年03月21日12版)

  图片 2

记者 袁全 张建新 贾钊

  《科学》同时刊发中国科学家4篇文章,介绍合成生物学领域的新突破

  图为元英进教授。(天津大学供图)

“大姑娘出嫁——头一回!”一家中央媒体3月10日在一篇科学报道中发出这样的感叹。

  本报记者 朱 虹

  这一天,国际顶尖学术期刊《科学》以封面文章形式发表了中国科学家的四篇论文。来自天津大学、清华大学和深圳华大基因研究院的中国科研团队在论文中宣布,他们完成了4条真核生物酿酒酵母染色体的设计与化学合成。

图片 3

  图片 4

  这意味着,中国成为继美国之后第二个具备真核基因组设计与构建能力的国家。消息一出,立刻在中国的新媒体上“刷屏”了。

这一天,国际顶尖学术期刊《科学》以封面文章形式发表了中国科学家的四篇论文。来自天津大学、清华大学和深圳华大基因研究院的中国科研团队在论文中宣布,他们完成了4条真核生物酿酒酵母染色体的设计与化学合成。

  元英进教授(后)指导学生做实验。

  其中,元英进教授领导的天津大学团队合成了第5号和第10号染色体。同样引人注目的是,涉及上述染色体的两篇论文的第一作者都是年轻人:27岁的谢泽雄和28岁的吴毅。

这意味着,中国成为继美国之后第二个具备真核基因组设计与构建能力的国家。消息一出,立刻在中国的新媒体上“刷屏”了。

  日前出版的国际顶级学术期刊《科学》,史无前例地以封面的形式同时刊发了中国科学家的4篇研究文章。这4篇文章由天津大学、清华大学和深圳华大基因研究院分别完成,介绍了合成生物学领域最新研究突破:完成了4条真核生物酿酒酵母染色体的从头设计与化学合成。这项研究打破了非生命物质与生命的界限,有望开启人类“设计生命、再造生命和重塑生命”的新纪元。

  图片 5

其中,元英进教授领导的天津大学团队合成了第5号和第10号染色体。同样引人注目的是,涉及上述染色体的两篇论文的第一作者都是年轻人:27岁的谢泽雄和28岁的吴毅。

  重新设计并合成真核单细胞生物

  图为元英进教授(中)与团队成员吴毅(左)、谢泽雄在天津大学化工学院实验室内交流(2013年1月5日摄)。新华社发

图片 6

  这一研究还要回溯到2011年,天津大学化工学院教授元英进与美国科学院院士杰夫·伯克讨论酿酒酵母基因组合成计划(Sc2.0计划),并成为该计划的国际化推动者及中国最早参与者。

  两人第一次听说“基因”是在2000年——中国科学家按照国际人类基因组计划的部署,完成了1%人类基因组的工作框架图。当时的他们没有想到,十几年后,他们参与的中国研究团队,把人类解开生命密码的水平又推进到了新的高度。

图为元英进教授与团队成员吴毅、谢泽雄在天津大学化工学院实验室内交流(2013年1月5日摄)。发

  合成生物学(Synthetic Biology)是继“DNA双螺旋发现”和“人类基因组测序计划”之后,以基因组设计合成为标志的第三次生物技术革命。“如果说基因组测序是读懂生命密码,基因组合成就是编写生命密码,从读到写,是一个巨大飞跃。”元英进说。

  “如果基因组测序是‘读懂生命密码’,那么基因组合成就是在‘编写生命密码’。从读到写,是一个巨大的飞跃。”中国科学院院士杨焕明说。他曾是国际人类基因组单体型图(HapMap)计划协作组中国协调人,也是深圳华大基因研究院团队的领导者。

两人第一次听说“基因”是在2000年——中国科学家按照国际人类基因组计划的部署,完成了1%人类基因组的工作框架图。当时的他们没有想到,十几年后,他们参与的中国研究团队,把人类解开生命密码的水平又推进到了新的高度。

  生物学界内以原核生物和真核生物作为划分物种依据。原核生物的基因组相对简单,但动物、植物、真菌等真核生物具有多条线性染色体,生命形式更复杂丰富,通常会包含数亿甚至数十亿碱基对信息,所以合成一个真核生物的基因组是一项非常艰巨的任务。Sc2.0计划旨在重新设计并合成真核单细胞生物——酿酒酵母的全部16条染色体。

  

“如果基因组测序是‘读懂生命密码’,那么基因组合成就是在‘编写生命密码’。从读到写,是一个巨大的飞跃。”中国科学院院士杨焕明说。他曾是国际人类基因组单体型图计划协作组中国协调人,也是深圳华大基因研究院团队的领导者。

  2014年Sc2.0已创建了一个单一的人工酵母染色体,这次科学家们共完成了5条染色体的化学合成,其中中国科学家完成了4条,把Sc2.0计划向前推进了一大步。元英进带领的天津大学团队完成了5号、10号(synⅤ、synⅩ)染色体的化学合成,并开发了高效的染色体缺陷靶点定位技术和精准修复技术。戴俊彪研究员带领清华大学团队完成了当前已合成染色体中最长的12号染色体(synⅫ)的全合成。深圳华大基因研究院团队联合英国爱丁堡大学团队完成了2号染色体(synⅡ)的合成及深度基因型—表型关联分析。

  2000年,当人类基因组计划“工作框架图”完成时,化工专业出身的元英进意识到,生命科学的研究将势不可挡。在查阅大量国外论文,屡次拜访世界顶级大学实验室后,他把研究方向锁定在合成生物学上。

2000年,当人类基因组计划“工作框架图”完成时,化工专业出身的元英进意识到,生命科学的研究将势不可挡。在查阅大量国外论文,屡次拜访世界顶级大学实验室后,他把研究方向锁定在合成生物学上。

  “化学合成酵母可以帮助人类更深刻地理解一些基础生物学的问题,也可以通过基因组重排系统,实现快速进化,成为在医药、能源、环境、农业、工业等领域有重要应用潜力的菌株。”元英进说。

  “我跑到美国的实验室里待了一整天,看研究人员如何合成一条酵母染色体,回来之后我就下决心要抓住这个契机。”元英进对记者说。

“我跑到美国的实验室里待了一整天,看研究人员如何合成一条酵母染色体,回来之后我就下决心要抓住这个契机。”元英进对记者说。

  Sc2.0计划的国际化模式也给国际性大型旗舰项目提供了很好的参考模板。元英进认为,“中国的研究者在本次国际计划中发挥了举足轻重的作用。中国的基因组设计合成能力也提升到了前所未有的高度,进一步奠定了我国在这一领域的国际地位。”

  回国后,他在不同场合介绍、鼓励加强合成生物学的研究。在元英进看来,人工合成染色体的价值,在于实现对基因的控制。比如,对一些无用有害的基因可以进行删除、修复,为人类面临的能源短缺、环境污染以及医学难题等提供可能。

回国后,他在不同场合介绍、鼓励加强合成生物学的研究。在元英进看来,人工合成染色体的价值,在于实现对基因的控制。比如,对一些无用有害的基因可以进行删除、修复,为人类面临的能源短缺、环境污染以及医学难题等提供可能。

   为当前无法治疗的疾病提供研究模型

  图片 7

图片 8

  根据学术界的署名习惯,论文的第一作者是创新性科研成果中贡献最大的直接执行者,通讯作者指科研成果的总体设计者和负责人。元英进此次在《科学》期刊上以通讯作者身份发表了2篇论文,而2篇论文的第一作者,分别是天津大学博士生90后的谢泽雄和1989年出生的吴毅,共同第一作者则是天津大学的80后教师李炳志。

  图为元英进教授指导学生做实验。(天津大学供图)

图为元英进教授指导学生做实验。

  谢泽雄在博士期间主要负责人工合成酿酒酵母基因组5号染色体的课题。Sc2.0基因组设计工作由美国约翰·霍普金斯大学完成,谢泽雄与团队成员负责5号染色体的合成。他们发现,基于美方原始设计序列获得的合成型酵母菌株存在着明显的生长问题乃至无法存活。最终他们对5号染色体的设计重新修正,令研究“起死回生”。“只要我们坚持,在人工基因组合成领域,一定可以实现与美国的并跑乃至赶超。”谢泽雄说。

  2010年,美国科研人员首次将人工合成的基因组植入一个原核细菌,开启了化学合成生命的研究大门。相比原核生物,动物、植物、真菌具有的真核生物生命形式更加复杂。

2010年,美国科研人员首次将人工合成的基因组植入一个原核细菌,开启了化学合成生命的研究大门。相比原核生物,动物、植物、真菌具有的真核生物生命形式更加复杂。

  人工合成酿酒酵母10号染色体的负责人吴毅在大四被保送到了元英进教授课题组。据他介绍,在合成长达770kb(kb:千碱基对)10号染色体的过程中,团队创建了基因组缺陷靶点快速定位与精确修复方法,解决了全化学合成基因组导致细胞失活的难题,所得到的全合成酵母染色体具备完整的生命活性,能够成功调控酵母的生长,并具备各种环境响应能力。此方法在化学合成基因组研究中具有普适性,有望显著提升人们对基因组结构和功能的认知。

  2010年,美国科学院院士杰夫·伯克发起酒酿酵母基因组合成计划(Sc2.0),并寻求国际合作。伯克向美国多个实验室发出合作邀请,然而鲜有人表示兴趣。“他们认为这种研究很疯狂,是在浪费钱。”他在回复新华社记者的采访邮件中说。

2010年,美国科学院院士杰夫:伯克发起酒酿酵母基因组合成计划,并寻求国际合作。伯克向美国多个实验室发出合作邀请,然而鲜有人表示兴趣。“他们认为这种研究很疯狂,是在浪费钱。”他在回复记者的采访邮件中说。

  经过5年的努力,他们的成果终于在《科学》得以呈现。谢泽雄以第一作者身份完成《完美设计合成Ⅴ号染色体及其环化表型研究》,吴毅成为《化学合成Ⅹ号染色体缺陷靶点定位与生长表征》的第一作者,这也是他们自本科以来发表的第一篇研究论文,他俩同时还是这次其他4篇《科学》文章的共同作者。

  但中国科学家作出了积极反应——元英进团队最早加入这一计划,随后,英国、法国、新加坡等国家的科研团队也相继加盟,开始对酵母基因组进行人工重新设计和化学再造。

但中国科学家作出了积极反应——元英进团队最早加入这一计划,随后,英国、法国、新加坡等国家的科研团队也相继加盟,开始对酵母基因组进行人工重新设计和化学再造。

  谢泽雄和吴毅的科研历程始于2012年,那时天津大学开设了构建人工基因组(Build A Genome)本科生课程。本次发表在《科学》上以谢泽雄为第一作者的论文有93名作者参与,其中有60位是曾与他一同参加BAG课程的本科生和研究生同学。他们一边进行理论学习,一边“真刀真枪”做科研,创新能力得到增强。

  “我们是命运共同体。”元英进说,“事实证明,如果关起门来,即便有现在超过十倍的付出,也未必能取得今天的成绩。”

“我们是命运共同体。”元英进说,“事实证明,如果关起门来,即便有现在超过十倍的付出,也未必能取得今天的成绩。”

  谢泽雄的父母一直搞不懂儿子整天研究的是什么。谢泽雄解释:研究发现人类3号和5号染色体发生漂移和重排有可能诱发肾癌,我们通过化学再造基因,可使治疗疾病成为可能。

  2011年公布的《国家“十二五”科学和技术发展规划》提出,强化前沿技术研究。重点研发基因组学及新一代测序、生物合成等技术。

2011年公布的《国家“十二五”科学和技术发展规划》提出,强化前沿技术研究。重点研发基因组学及新一代测序、生物合成等技术。

  不仅如此,团队还利用化学合成的酵母5号染色体定制化建立了一组环形染色体模型,通过人工基因组中设计的特异性水印标签实现对细胞分裂过程中染色体变化的追踪和分析,为研究当前无法治疗的环形染色体疾病、癌症和衰老等发生机理和潜在治疗手段提供了研究模型。这也是团队继续研究的方向。

  2012年,元英进作为首席专家牵头了国家级高技术发展计划——863计划“合成生物技术”项目。

2012年,元英进作为首席专家牵头了国家级高技术发展计划——863计划“合成生物技术”项目。

  人民日报:

  

如果说合成一条染色体是“盖一座大厦”,那么,2011年以前中国研究者的工作就像是做“砖”。起初,中国科研人员是没有足够信心和勇气去做“地基”的。

  (编辑 靳莹 武东方)

  如果说合成一条染色体是“盖一座大厦”,那么,2011年以前中国研究者的工作就像是做“砖”。起初,中国科研人员是没有足够信心和勇气去做“地基”的。

2012年,元英进把美国霍普金斯大学“构建基因组”的课程引进到天津大学,并派学生前往美国实验室学习。

  2012年,元英进把美国霍普金斯大学“构建基因组”的课程引进到天津大学,并派学生前往美国实验室学习。

“我们的合作是双向的。”杰夫:伯克说,“中国科研工作者贡献了很多智慧,包括这次在《科学》上发表的成果论文。”

  “我们的合作是双向的。”杰夫·伯克说,“中国科研工作者贡献了很多智慧,包括这次在《科学》上发表的成果论文。”

天津大学生物学博士生谢泽雄主要负责合成5号染色体。这个年轻人以基因为研究方向,有个重要的家庭原因。他的父亲患有一种家族遗传病,到了一定岁数听力就会大幅下降,几尽失聪。

  天津大学生物学博士生谢泽雄主要负责合成5号染色体。这个年轻人以基因为研究方向,有个重要的家庭原因。他的父亲患有一种家族遗传病,到了一定岁数听力就会大幅下降,几尽失聪。

“少了对这个世界的一种感知,是多么痛苦。”谢泽雄说,希望基因的研究可以解决现在药物无法攻克的疾病,解除人们的痛苦。

  “少了对这个世界的一种感知,是多么痛苦。”谢泽雄说,希望基因的研究可以解决现在药物无法攻克的疾病,解除人们的痛苦。

图片 9

  图片 10

图为元英进教授团队合影

  图为元英进教授团队合影(天津大学供图)

可是,他在合成染色体的路上一度陷入困境,停滞不前。当时他发现,经过人工再造的染色体,总是出现“失活”的问题。起初,他认为一定是自己哪里弄错了,但经过18个月的反复检测后,始终都没有结果。

  可是,他在合成染色体的路上一度陷入困境,停滞不前。当时他发现,经过人工再造的染色体,总是出现“失活”的问题。起初,他认为一定是自己哪里弄错了,但经过18个月的反复检测后,始终都没有结果。

谢泽雄想,还有最后一种可能性:是设计本身出现了问题。果然,他发现美国的研究人员在利用计算机进行设计时,缺失了一段基因序列,从而导致染色体“失活”。

  谢泽雄想,还有最后一种可能性:是设计本身出现了问题。果然,他发现美国的研究人员在利用计算机进行设计时,缺失了一段基因序列,从而导致染色体“失活”。

面对中国年轻人提出的质疑,美方开始并不相信,直到他们自己进行实验,才证明了谢泽雄的判断是正确的。现在,谢泽雄的发现已为其他染色体的合成研究提供借鉴。

  面对中国年轻人提出的质疑,美方开始并不相信,直到他们自己进行实验,才证明了谢泽雄的判断是正确的。现在,谢泽雄的发现已为其他染色体的合成研究提供借鉴。

“你能明显感觉到美国老师眼神里的那种怀疑不见了。”他说。

  “你能明显感觉到美国老师眼神里的那种怀疑不见了。”他说。

美国哈佛大学基因学教授乔治:丘奇在接受记者的邮件采访中说,谢泽雄的研究成果,堪称“完美”。

  美国哈佛大学基因学教授乔治·丘奇在接受新华社记者的邮件采访中说,谢泽雄的研究成果,堪称“完美”。

负责10号染色体的吴毅也深有体会。他发明了一种快速找到缺陷染色体并修复的方法,为实验大大节省了时间。在美国向国际联盟做分享时,他还觉得“很不好意思”,因为当时台下的观众中有杨焕明院士等国内外诸多业界“大师”,他们曾是吴毅仰望的偶像,如今在观众席为他鼓掌喝彩。

  负责10号染色体的吴毅也深有体会。他发明了一种快速找到缺陷染色体并修复的方法,为实验大大节省了时间。在美国向国际联盟做分享时,他还觉得“很不好意思”,因为当时台下的观众中有杨焕明院士等国内外诸多业界“大师”,他们曾是吴毅仰望的偶像,如今在观众席为他鼓掌喝彩。

图片 11

  图片 12

图为元英进教授指导学生做实验

  图为元英进教授指导学生做实验(天津大学供图)

两位年轻人的经历,也是中国科研力量从追赶到走向世界前沿的缩影:从到外国实验室打工的学生,到逐渐可以承担任务,再到现在进入世界合成基因组研究第一方阵。

  两位年轻人的经历,也是中国科研力量从追赶到走向世界前沿的缩影:从到外国实验室打工的学生,到逐渐可以承担任务,再到现在进入世界合成基因组研究第一方阵。

“中国科研工作者从学习经验到贡献智慧,最终赢得了世界的尊重。”元英进说。

  “中国科研工作者从学习经验到贡献智慧,最终赢得了世界的尊重。”元英进说。

目前,元英进的实验室正致力于利用化学再造酵母的巨大优势,开展基因重排等获取高产、高耐受工业应用潜力的酵母菌株。

  目前,元英进的实验室正致力于利用化学再造酵母的巨大优势,开展基因重排等获取高产、高耐受工业应用潜力的酵母菌株。

按照《国家创新驱动发展战略纲要》中提到的“三步走”战略路径:2020年中国将进入创新型国家行列,2030年进入创新型国家前列,2050年成为世界科技强国。

  按照《国家创新驱动发展战略纲要》中提到的“三步走”战略路径:2020年中国将进入创新型国家行列,2030年进入创新型国家前列,2050年成为世界科技强国。

“今天,可能是中国科研工作者最好的时代。”元英进说,在国家政策、资金等方面的有力支持下,中国科学家与全球同行密切合作,通过自己的努力,不断在学习中实践,一定能够取得更大的突破。

  “今天,可能是中国科研工作者最好的时代。”元英进说,在国家政策、资金等方面的有力支持下,中国科学家与全球同行密切合作,通过自己的努力,不断在学习中实践,一定能够取得更大的突破。

特别声明:本文转载仅仅是出于传播信息的需要,并不意味着代表本网站观点或证实其内容的真实性;如其他媒体、网站或个人从本网站转载使用,须保留本网站注明的“来源”,并自负版权等法律责任;作者如果不希望被转载或者联系转载稿费等事宜,请与我们接洽。

  新华社:

  (编辑 张华 武东方)

TAG标签:
版权声明:本文由彩世界app下载发布于学院特色,转载请注明出处:人民日报,中国科研如何走向世界前沿