作者:张晴丹 来源:科学网微信公众号 发布时间:2023/7/28 20:32:57
选择字号:
中国科大校友两年发两篇Science:“幸好老婆加入了我的实验室”

 

“太酷了!”当登录果蝇衰老细胞图谱(AFCA)数据门户网站时,Science两位审稿人赞不绝口。

在文章还未被接收时,李红杰就将该网站完全公开,与全球研究果蝇和衰老的科研人员无私分享自己的资源数据。

不光这一举动得到了审稿人的夸奖,其中的突破性研究成果也令他们眼前一亮。近日,这篇论文发表在Science上,这是以单细胞核分辨率创建的全球第一份果蝇衰老细胞详细图谱,为研究衰老及相关疾病提供了重要参考。

“科学要想飞速发展,共享数据很重要。我们乐于分享AFCA数据,是为了便于大家利用相关资源进行分析,去深入挖掘衰老的秘密,帮人类找到健康长寿的方法。”论文通讯作者、贝勒医学院人类与分子遗传学系助理教授李红杰在接受《中国科学报》采访时表示。

图片

李红杰

研究果蝇,两年发两篇Science

果蝇是生物学研究中一种很重要的实验模型,李红杰对它们有着特殊的感情,因为他两年里连发的两篇Science,都是用果蝇作为模式生物。

李红杰解释选择果蝇的原因:“从细胞层面上,果蝇体内大部分的细胞类型与人的差不多;从基因层面上,人体大约75%的与疾病相关的基因,在果蝇身上能找到功能相似的对应基因。”

在美国国家科学院院士、斯坦福大学教授骆利群实验室做博士后时,李红杰跟Steve Quake实验室合作,学习了单细胞测序。2017年,他发了首篇Cell文章,第一次在果蝇上做单细胞测序。自那以后,他越发有想法,又陆续发表了多篇文章。

去年3月,李红杰以第一作者身份首次在Science上发表论文,联合了40多个研究果蝇的实验室,用新开发的单细胞测序,建立了果蝇细胞图谱,为后续果蝇衰老研究打下了基础。

人类身体衰老的基础是细胞衰老,为了破解细胞衰老的奥秘,李红杰和实验室成员在实验室操作台上饲养了很多果蝇。果蝇大约能活60~80天,要研究衰老就必须从出生观察到死亡。

几百个品系的果蝇需分装到不同的小管里,将玉米面、酵母、糖制成的食物,放在管子上。为了保证果蝇能够存活,一个月就得换一次食物,几百个小管一个也不例外。对于衰老实验的果蝇,每两天要换一次食物,并检查死了多少只,以便绘制出寿命曲线。

“我们在这批果蝇存活30天、50天和70天(分别相当于人类40、60、80岁的年龄)时采集样本,分别进行单核RNA测序,分析不同器官中单个细胞的基因表达变化,再把结果与5天大的年轻果蝇进行比较。”李红杰说。

每天都在存放着果蝇的瓶瓶罐罐中捣鼓,但李红杰从未觉得枯燥无聊。“每天都在尝试新的实验,有时候很多天要重复同样的步骤,可能大部分时间都没有任何发现,但偶尔有一刻惊喜降临,我就会心灵震撼,感叹科研的无穷魅力。”

基于第一篇Science论文中构建的果蝇细胞图谱,他们描述了果蝇163种不同细胞类型的衰老过程,结合细胞组成的变化、差异表达基因的数量、表达基因数量的变化和细胞特性的下降这四个方面展开了分析。

随后,他们又收获了有用和有趣的发现。例如,大脑中的神经元细胞衰老缓慢,而肌肉、脂肪和肝脏等负责代谢功能的细胞衰老得最快。在果蝇的卵巢中,卵泡细胞的衰老速度比生殖系细胞快得多,这表明直接干预卵泡细胞而不是整个器官,可能有助于更长时间保持卵巢年轻。不仅如此,他们还首次发现并实验验证了脂肪细胞可以通过核分裂,但细胞膜不分裂的方式来增加细胞核的数量。

AFAC还使研究人员能够根据基因表达信息预测细胞的年龄。“如果我们对一个细胞的RNA进行测序,并分析它的基因表达模式,我们就可以确定细胞的年龄,这会有广泛的应用。”李红杰说。

文章被拒也曾不敢面对

当文章投出后,李红杰也没料到过程会如此顺利。

第一轮,等了两个月便拿到了3位审稿人的意见,而且都是积极正面的。只是还有一些小的意见,比如文章研究的衰老细胞主要是脂肪细胞、肌肉细胞和肝脏细胞等,其中一位审稿人指出雌雄果蝇并未分开分析,如果将雌雄果蝇单独研究是否得出同样的结论?

“他们提出的问题并不是为难我们,而是非常专业,也非常有建设性。”李红杰很重视审稿人的这个意见,并重新做了分析,最终得出类似的结论。

另外一位审稿人的主要意见是,这篇文章测了整个果蝇的衰老机制,以前发的一篇文章测的是部分组织(脑组织)的不同年龄,两种数据是否吻合?

在李红杰看来,这是一个非常合理的要求。经过相互验证,团队发现,大部分的基因变化是一致的。

这一轮的意见整合花了约6周时间,修改后的文章再次提交给审稿人,很快便顺利通关。从投出到发表仅用了半年。

做科研往往是先苦后甜,投稿的历练也是如此。早年间,李红杰也经历过投稿的至暗时刻。

李红杰在美国加利福尼亚州巴克衰老研究所的Heinrich Jasper实验室读博中期,花了非常多的时间和精力投入到关于肠道菌群对衰老影响的研究上,通过控制一些炎症因子改善肠道环境,从而延长果蝇寿命。“我认为那篇文章质量很高,可以投Cell,没想到吃了个闭门羹,转投其他期刊时也遭拒。一来二去信心很受打击,每当听到文章又被拒时完全不敢面对,也不想见老板,只想关掉手机,屏蔽一切。”

好在后来通过爬山、跑步等运动方式调整心态,李红杰才能重回现实继续面对,最终那篇文章发表在了Cell Host & Microbe。“读博是一个学习方法、学习技巧和长见识的阶段,但不能直接决定你的职业生涯,如果不能发很好的期刊也要学会释然。博士后阶段的工作在很多情况下,对于接下来的职业发展更重要,更有直接影响。”

做科研成功的秘诀:V+W+P

这项关于果蝇衰老的研究开始于两年前,李红杰离开了斯坦福大学,建立起自己的实验室。那时,他非常需要生物信息学背景的博士后,但美国正值新冠疫情期间,招人非常困难,到处打广告也基本都石沉大海。

一次机缘巧合,来自中国台湾的一名专业对口的博士后向李红杰递出了申请,并在面试中表现很好,便成功加入李红杰的实验室。他正是这篇Science的第一作者卢子乔,主导了本研究的数据分析工作。

卢子乔工作非常努力,美国很多的实验室都默认周六日不用工作,但他每周六仍会准时出现在实验室。这一点和李红杰很有默契,他们两个总一起去实验室旁边的快餐店吃午饭。

“我经常跟我实验室的人讲,做科研就是三个字母:V+W+P。V代表vision,要多读文章、听报告,开阔自己的眼界;W代表working hard,无论你多聪明,都不能眼高手低,必须苦干;P代表passion,要热爱科研才能长久坚持下去。”李红杰认为卢子乔具备这三点。

做科研的工资一般都比去公司上班低。李红杰以身边的同学为例,在美国做博士后的工资基本上平均每年5万~7万美元,而博士毕业去生物公司上班,每年工资可以拿到10万美元以上。

“所以,做科研没有passion根本不行,人心也会变得非常浮躁,整天抱怨连连、苦大仇深,活得太压抑。一定要因为热爱而选择做科研!”李红杰强调,“只有当眼里有光,每天的科研才有意义,生活其实也是如此。”

虽一路坎坷,幸得爱人始终相伴支持

手握多篇顶刊,已是一名独立PI的李红杰,一路走来很是坎坷。

生为河南人的他,体验过高考竞争的激烈。那时的录取政策是只能填报一个志愿,落选后会被调剂到很差的学校。基于估分填志愿,李红杰填报了北京航空航天大学,而恰好那一届目标大学的分数奇高,考了622分的李红杰被调剂到一所“双非”学校。

既懊恼又不甘心的他,选择复读。但因第二年高考时,身体状态不佳,发挥失常,再一次与心仪的大学失之交臂。

但李红杰并不想就此认命,几经挣扎,他决定再冒险复读一次。顶住各方压力,调整好状态,这一年李红杰考了666分,他填报了中国科学技术大学生物专业,迈向了科研事业的第一步。

后来,在国外摸爬滚打,李红杰用了10年时间从博士、博士后蜕变成实验室带头人。实验室的建成,他十分感谢一个人——妻子齐艳艳。

李红杰出国读博时,齐艳艳为了两人不再聚少离多,也选择出国。在国内拥有临床医学学士学位的她,原本可以直接在美国考取医生执照,但那一年,两人有了可爱的宝宝,照顾孩子使得齐艳艳无暇他顾,只能放弃做医生。

但她不愿完全放弃事业,先后在多个实验室工作,包括知名的Howard Chang院士实验室,因为只有实验室的时间相对自由,方便接送孩子。2017年,她帮助曾经一起共事过的斯坦福大学Ansu Satpathy博士建立实验室,开始一边管理实验室,一边忙着做实验。

“在得知我想建立实验室时,老婆非常支持我。2021年1月开的实验室,她成了第一个加入实验室的同伴。由于是过来人,她为实验室的搭建提供了非常多的经验支持,无论是采购仪器,还是与学校的HR打交道,她都不在话下。而且她还是单细胞测序实验方面的专家。”李红杰感到非常幸运。

图片

李红杰与妻子齐艳艳、女儿李杰妮

图片

实验室成员合影。李红杰(第二排中)、齐艳艳(第一排左一)、卢子乔(第二排左二)

从实验室创建至今,在俩人的努力经营下,团队成员已发展到9位。大家相处得像家人般融洽,他们经常会邀请实验室成员到家里参加假日聚会,擅长烹饪的齐艳艳会为大家准备丰盛的美食。

今年夏天,李红杰还到女儿李杰妮小学一年级的班里讲了一期科普课,给他们讲解果蝇的神奇和奥秘,比如果蝇是第一个登上太空的动物(1947年),果蝇让科学家知道了遗传学的很多奥秘,果蝇让我们知道了每个人体内都有一个生物钟。

图片

李红杰在女儿李杰妮(第一排中)一年级班里科普阅读

图片

李红杰教女儿在显微镜下认识果蝇

李红杰是一个闲不住的人,他不喜欢一成不变、一眼就能望到头的日子,反而对未知的生活充满期盼:“如果有个人告诉我接下来5年、10年的生活都只能那样度过,我会觉得非常可怕,也接受不了那样的生活。唯有科研,日日新奇,探索未知的奥秘;唯有科研,无须休止,此生才是我所爱。”

在浩瀚的科学海洋里,这对科研伉俪携手扬帆远航,即将去探索更多的未知。

*本文图片均由受访者提供

参考链接:

https://www.science.org/doi/10.1126/science.abk2432

https://www.science.org/doi/10.1126/science.adg0934

https://hongjielilab.org/afca

 
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。
 
 打印  发E-mail给: 
    
 
相关新闻 相关论文

图片新闻
“双星计划”:开启中国空间科学新纪元 河西走廊内陆河出山径流研究揭示新趋势
金星缺水的原因,找到了? 科学家描绘低质量系外行星大气逃逸新图象
>>更多
 
一周新闻排行
 
编辑部推荐博文