我国科学家打开人类胚胎着床“黑匣子”

  • 日期:09-11
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有人说,世界上最精致,最令人兴奋的事情就是生命的诞生。

但并非每个人都有机会体验这种美。很多人都患有不孕症。胚胎着床失败是不孕症的重要原因之一。在精子和卵子相遇的第七天,胚胎开始逐渐埋藏母亲的子宫组织,逐渐完成“胚胎植入”的关键发育过程。然而,在此之前,植入过程就像一个“黑匣子”。没有人知道发生了什么,包括植入失败。当然,它无法解释。不久前,中国科学家开启了这个“黑匣子”。

北京大学唐福福与北京医科大学第三医院乔杰联合研究小组的研究成果首先分析了人类胚胎植入过程,并绘制了“导航图”解锁“黑匣子”。 8月21日,国际顶级学术期刊《自然》发表了题为《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,引起了国内外学者的关注。

本文的第一作者是唐福福研究小组的周凡,现年33岁。这是他在2016年分析造血干细胞起源后的第二次《自然》杂志。“这次我们打开了人类胚胎植入过程的'黑匣子',并仔细检查了该过程中的关键发育事件。”随着三年前第一次在《自然》发表的论文,他似乎平静而冷静。许多。面对记者的采访,周帆坦率地提出了近年来自己的作弊行为。

绘制“导航地图”,深入了解“黑匣子”

漂浮的受精卵发育约7天,并长成足球状的空心球(胚泡)。人类胚胎植入的神秘面纱尚未揭示,因为现阶段的人类胚胎几乎无法获得。在实验室人类胚胎培养成熟技术之后,周凡看到了解开胚胎植入物“黑匣子”的希望。国外科学家发现,经过7天的实验室培养,人类胚胎可以继续模拟发育一周左右。这个额外的一周帮助研究人员打开了研究胚胎植入的时间窗口。

周凡的团队在人工受精的受精卵上进行了人工胚胎体外模拟植入种植。在此基础上,他们真正想要分析的是,胚胎中的数万个细胞被植入母体的子宫中。什么样的机制发展,使一个细胞可以神奇地成为胎儿的心脏,肝脏和皮肤,等等。

在教授唐福福教授的指导下,经过一年半的密集实验,周凡和他的同事分析了单细胞水平上数万个胚胎细胞的发育情况。 “每个细胞都有数万个分子表达维度。我们结合了几个分子表达维度,深入分析了植入过程中胚胎的分子表达。”

周凡介绍了采用高精度单细胞多序列测序技术,通过实验和分析,他的团队绘制了一张“导航图”,揭示了人类胚胎着床的过程,并总结了一些重要的结论。

例如,它们揭示了单个胚胎细胞在这个特定发育阶段的分子表达和潜在的调节机制,以及“确定细胞命运”的基本规则,例如细胞如何确定它是否发育成胚胎器官或母胎交界处。胎盘。

作为另一个例子,他们发现尽管实验室是模拟的,但胚胎在发育7天后仍会发出“应用”信号,希望与母亲联系。

作为另一个例子,他们分析了雌性和雄性胚胎的性染色体平衡的“细节”。周凡解释说,男性性染色体由XY组成,雌性性染色体由XX组成,Y染色体几乎不含遗传物质,而X染色体携带超过一千个基因。为了实现雄性和雌性之间的物种平衡,在胚胎植入前夕,雌性XX染色体中的一条将具有“失活”的趋势,即,该染色体上的基因倾向于不表达。 “一些科学家认为,为了减少男女之间的差异,女性的两条X染色体各自被”灭活“了一半,但我们的研究证明它是一种随机的”失活“。

“通过这张精美的导航地图,科学家们可以按照地图进一步探索人类胚胎植入的奥秘。例如,诱导生殖医学,将福音带给有试管婴儿需要的家庭。”周凡说。

十二个字“内心的工作”

这一次不是周凡第一次挑战“古人面前”的研究。 2013年,他在军事医学科学院附属307医院的刘兵组开始了一项艰巨的任务 - 在单细胞规模上追踪造血干细胞的起源。 2016年,相关结果发表在《自然》杂志上,引起了全世界的轰动。在那之后,在导师的指导下,他逐渐总结了自己研究的座右铭 - 追随内心,用尽全力,让大自然走了。这12个字,就像“内部工作方法”一样,帮助他创造了现在。第二感觉。

“追随内心”是周凡研究的基础。在他看来,先做研究必须“继续找到你喜欢的东西”。 “只有你喜欢做的工作在未来是无限可能的。但即使你最终毕业并发现你不喜欢你的职业,这也是一个积极的信号,这意味着你需要改变你的思想和事业及时规划。“

选择喜欢的研究对象后,你必须“充分利用自己的力量”。这是成功的第二步。 “培训师唐甫经常说,研究不是从事科学研究24小时,但24小时可能会考虑科学研究。”周凡处于这种状态。

在人类胚胎植入的研究课题中,要了解单个细胞的分子表达特征和潜在机制,有必要先逐个挑出单个细胞。这种机械和精确的运动对研究人员的坚持不懈是一个小小的挑战。在整个研究过程中,周凡及其同事提取了超过10,000个细胞。不仅必须保证工作量,而且整个项目的速度必须“快速”:“世界上有几个研究小组同时在这个项目上工作,我们必须在前面完成它。 “习惯于这些,在周凡”努力工作“似乎”不值得一提“,”这只是研究人员或理想人士的基本素质和门槛。“

经过一切努力,第三步是“顺其自然”。 “平衡心态”是他研究的关键词。在这一点上,他非常幸运地遇到了“超级阳光”导师唐富付的话,“导师希望我们能追求卓越,不断超越自己。有必要从长远的角度来看问题。 20年。”

低年级的年轻同学经常问周凡如何面对毕业和写文章的压力。周凡与他们分享了他的经历:“不断提高解决问题的能力,专注于研究本身,目标是伟大的,不能只是为了获得学位或急于做文章。”他的经验是尽力而为,你必须对自己“耐心”,放手,避免心态失衡。“即使是消极的结果,我们也应该从积极的角度去理解它,尽快接受它,并立即恢复工作。“

四大科研“骗子”

除了这些“内部工作方法”,周凡在具体操作科研课题的过程中还有自己的“伎俩”。从选题、合作研究、研究技术,到起草手稿,他总结了前人在年轻研究者容易出现问题的关键点上的经验方法。

“为什么能连续选择两个顶级话题?“

周凡分享了两项技能。一是“与导师充分沟通”,学生阶段往往无法对“创新”和“重要性”这两个最重要的核心话题做出准确判断。这时,指导员可以建一座高楼。给予直接的指导和帮助。在初步选定课题和重要实验节点时,一定要与导师密切沟通。”这项研究将在最后阶段每天至少交流一次。”

此外,“不要把所有的鸡蛋都放在一个篮子里。”在确定人类胚胎植入深度生长的话题之前,周凡还尝试了其他几个方向的调查。随着每个话题的推进,我自然会爱上最畅销的话题。”

课题确定后,具体实施阶段还面临着各种需要解决的问题。”“享受合作”是周凡的第二次个人会议。每一个重大科研课题都离不开合作。周凡是个急性子。尊重合作方的工作节奏,虚心听取合作方的意见,是周凡发现的办法。

此外,他还倡导“重科技”,在本次研究中,享誉世界的大提琴组测序技术唐福忠教授的研究团队发挥了巨大的作用。“没有好相机,我怎么能拍出好照片?“周凡是类似的。没有良好的科学技术支撑,科研项目本身就难以取得重大突破。“所以我们需要深入了解这项技术,找到最适合自己的研究。技术非常重要。”

然而,学术界仍有一种说法,好的研究工作未必能出版好的期刊。因此,贡献技能不容忽视。

与3年前第一次提交《自然》杂志相比,周凡对审查工作有了更加理性的认识。曾经抱怨过“殉难”的年轻而健壮的年轻人现在热情地告诉记者:“我们应该珍惜法官的每一个意见。这些看似严谨的评论意见不一定是另一方故意的殉难。他们是真诚,真诚,希望能帮助原作者不断提高论文质量,帮助研究团队巩固更重要的科学结论。“

在提交本文件后的一年半时间里,周凡先后从不同角度接受了四位评审员的评论。 “我们通过回答问题回复了近150页的论文。” “我们必须完全补充数据,我们可以使用数据说话,所以不要使用这种语言。”周凡简单地说,“在确定实验数据的可靠性的情况下,我们必须勇于得出结论,即使这个结论与以前的研究相悖。在客观地表达科学结论的情况下,意义重大。研究可以适当扩展,以表达研究的重要性。“

在采访结束时,在谈到顶级学术期刊不断发表论文的感受时,周凡说:“事实上,我的研究培训是在太多老师和老师的指导和帮助下完成的。我非常我希望将来有机会这样做。通过更高层次的研究工作,这些工作可以激发医学,为人类健康事业做出贡献。“ (记者张伟)

(编辑:张嘉轩(实习生),岳宏斌)

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