作者:韩扬眉 来源:中国科学报 发布时间:2021/9/28 14:10:31
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姚红杰:不断挑战,攀登生命科学高峰

 

在小小的细胞世界里,每时每刻都在进行着数不清的反应,生长、发育、分化、凋亡......而它每一次正常或异常的变化,都决定着生命的健康或是病痛。在“分子细胞”时代,科学家们希望从微小细胞中寻找消除疾病、通往健康之门的“钥匙”。

那么,又是什么决定着细胞的“命运”呢?

这是中国科学院广州生物医药与健康研究院(以下简称广州健康院)研究员姚红杰致力于解决的科学难题。从2011年10月学成回国,姚红杰一步步揭开决定细胞命运因素与干细胞表观遗传调控的神秘机制,为细胞命运转变的机制研究和疾病治疗提供了新思路。

今年,姚红杰被中国科学院大学教育基金会“臻溪生命科学基金”授予“臻溪生命科学优秀教育工作者”,以表彰他在生命科学领域中作出的重要贡献。

从植物到动物

1995年,姚红杰入读山西农业大学作物学专业;1999年入读作物栽培与耕作学的硕士研究生,硕士期间研究除草剂和化肥联合使用对小麦供肥和除草的双重效果;硕士毕业后进入中国科学院植物研究所攻读博士学位;博士期间则研究生防酵母菌对采后果实的病害防治和保鲜机制。

可以说,从本科到博士,姚红杰所从事的研究,与“细胞”未有任何直接联系。

“植物、微生物我都研究过,唯独动物没有涉及,对这一未知领域很好奇,想挑战一下自我。”博士毕业后,姚红杰选择出国留学,并曾在美国国立卫生研究院美国科学院院士Gary Felsenfeld实验室从事博士后研究,将研究方向转向探索动物细胞基因表达调控的机制。

从植物到动物的“跨界”能否成功?姚红杰“心里没底”,因为关于动物研究的理论、实验知识,甚至如何处理一只小白鼠,他从未学过。可想而知,对于一个刚到异国他乡、从事全新领域研究的姚红杰来说,任何知识对他都是崭新的。

为了尽快适应新的环境和做出有意义的研究成果,姚红杰每天最早到实验室、最晚离开。随时带着文献,在等地铁或公交时学习,白天完成一天紧张的实验,晚上吃完饭继续读文献、学习实验手册。

“不知道能不能成功,只能持之以恒地坚持。”姚红杰觉得无论做什么事,“持之以恒”非常重要。

大约半年后,姚红杰基本掌握了这门学科的相关知识,并融会贯通到自己的实验中。经过2年的努力,他的研究有了新进展:最早发现并报道了染色质绝缘子结合蛋白CTCF不仅是一个RNA结合蛋白,而且与RNA结合蛋白DDX5存在于同一个复合物中。深入研究了DDX5对CTCF染色质绝缘功能以及介导远距离染色质相互作用的影响。这一结果得到了国际同行的广泛认可。

归国,挑战干细胞

“我出国留学的目的就是学成后报效祖国。”短暂6年,姚红杰一刻不停歇,取得了一些重要成果,并获得美国国立卫生研究院“研究员卓越研究奖”。2011年10月,他作为中科院海外高层次引进人才加入广州健康院。

姚红杰再次挑战自我,建立了“干细胞表观遗传调控”研究组,研究干细胞命运转变的表观遗传机制,这又是一个全新的领域。

姚红杰解释说,干细胞研究越发重要。2006年,日本科学家山中伸弥成功建立了诱导多能干细胞技术,实现了将成体细胞转化为具有多种分化潜能的诱导多能干细胞,在临床转化方面具有重要意义。山中伸弥也因此获得了2012年诺贝尔生理学和医学奖。但从体细胞“变为”干细胞障碍重重,干细胞应用难点众多,还有诸多未知值得探索。

在这一新领域,姚红杰并未给团队设置计划和条框,常常有“无心插柳柳成荫”的惊喜出现。

2019年,姚红杰团队首次阐明了RNA结合蛋白在体细胞重编程中的调控机制,这一发现揭示了RNA结合蛋白与表观遗传信息之间的关联调控在细胞命运转变中发挥重要作用,为细胞命运转变的机制研究和技术开发提供了新思路。该成果发表在《细胞-干细胞》杂志。

原本这一研究他只是想交给学生“练练手”,对结果并未“抱有希望”,在实验过程中,结果“意外”出现了。

当然也有“有心栽花花不开”的时候。“有的研究工作历经7、8年,至今仍未有确切的结果,但我们一直没放弃,直到我们能把这个科学问题弄清楚。”姚红杰说。

一直以来,姚红杰带领团队专注基础研究,潜心探索,作出了诸多被国内外同行认可的成果。

比如:揭示对体细胞重编程有重要作用和调节机制的基因、发现在胚胎干细胞命运转变过程中发挥重要功能的表观遗传修饰因子等等......

回国10年来,姚红杰越发觉得当初的选择是正确的,越发热爱这份有关“生命”的事业。他看到,国内外对干细胞研究的投入逐渐增大。我国在“十四五”规划期间,也继续加大支持对“干细胞研究与器官修复”专项的支持,这凸显了国家希望把“干细胞”继续做强做大,增加我国在该领域国际地位。

“我们目前所取得的成绩与我的理想还有非常大的距离,还需刻苦努力。”姚红杰表示。

培养人才 服务应用

姚红杰说,表观遗传与细胞命运决定领域国际竞争非常激烈,国内的科研条件、实验平台水平几乎与国外相近。关键的竞争在人才,“我们科研的主力军是研究生,而国外科研的主力军是博士后。研究生能真正独立自主开展一个科研项目的培养周期大概需要1-2年以上,而一个训练有素的博士后从进入实验室到做出成果一般也就是2-3年左右。”

因此,如何在当今时代和国内外一流实验室的竞争中处在优势地位,是姚红杰经常思考的问题。作为一名博士生导师,他尽心竭力培养学生。

在生物工程应届毕业生颜成鸿心中,姚老师是他的科研“领路人”,读研究生期间,与导师一周至少交流1次,姚老师及时跟进自己的研究进展、新想法和遇到的问题,并帮助提出解决方案。“他根据我们的专业背景和特长帮我们选择合适的研究内容,注重培养学生独立思考能力、文献检索能力以及刻苦钻研的品质,姚老师通过指导和实验室管理有机地为我们提供开阔的思路和广阔的平台。”

姚红杰常挂在嘴边的话就是,“要有激情和强大的执行力,不能人云亦云”。“姚老师告诉我们,每个研究生都应该拿出最好的自己,“博”字看上去似乎很宽广,其实博士生应该要把自己所研究的东西研究透彻,并寻求突破。”颜成鸿说。

迄今,姚红杰共培养了8名博士,6名硕士。他非常认可国科大基金会在人才培养方面的努力,其所培养的研究生先后获得国家奖学金、中国科学院院长奖学金、中国科学院朱李月华奖学金、中国科学院地奥奖学金等。

“非常荣幸获得‘臻溪生命科学优秀教育工作者’,‘臻溪’与‘珍惜’同音,臻溪谷定向支持国科大生命与健康学科的建设与发展,是科学家团体与社会资本的有机结合,能很好地推动生命科学领域人才的培养。”姚红杰说。

“我认为基金会能更好地推动国科大生命科学领域人才的培养,激励国科大师生继续砥砺前行,也愿意在干细胞与人类健康等方面做公益科普。”姚红杰说。

目前,姚红杰团队干细胞表观遗传学基础平台已基本建立,他们希望更多回答一些临床问题,现正在跟医院积极合作来研究脑神经疾病及脑胶质瘤的相关发病机制,希望寻找疾病发生的关键调控基因,尝试通过基因编辑这些基因,以达到缓解或治疗胶神经性疾病和脑胶质瘤的发病机制,并为疾病的预防和干预提供一些新思路。

“接下来,我们将把更多精力用于研究临床疾病的致病机制以及用干细胞来研究致病基因对类器官形成的影响。”姚红杰要带着团队继续挑战更难的研究领域。

姚红杰在第五届全国发育生物学大会上作报告(受访者供图)

姚红杰在实验室辅导学生(受访者供图)

姚红杰在组会上辅导学生(受访者供图)

姚红杰课题组全体成员(受访者供图)

 

 

 

 
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