吳彪 朱霄雄
北京時間12月10日,,國際權(quán)威學術(shù)期刊《自然—醫(yī)學》在線發(fā)表了中國航天員科研訓練中心航天醫(yī)學基礎(chǔ)與應(yīng)用國家重點實驗室李英賢研究團隊,,在骨丟失的小核酸分子調(diào)控及干預(yù)治療研究領(lǐng)域取得的突破性研究成果,。
據(jù)悉,,李英賢研究團隊攜手香港中文大學,、軍事醫(yī)學科學院等單位聯(lián)合攻關(guān),,經(jīng)過近四年的反復(fù)實驗,,發(fā)現(xiàn)和闡釋了一個同時參與造成失重和增齡性成骨能力降低的小核酸的功能,,并在實驗中針對該小核酸設(shè)計的治療藥物成功減緩了模擬失重和增齡導(dǎo)致的成骨能力下降以及骨丟失。
短短四年時間,,就能在空間骨丟失這一制約人類進軍深空的瓶頸問題上取得令世界航天醫(yī)學界矚目的突破性進展,,這究竟是怎樣一支團隊?他們心中有著怎樣的航天醫(yī)學情懷,?現(xiàn)在,,就請讀者跟隨我們的腳步,一起走進李英賢團隊,,走進航天醫(yī)學基礎(chǔ)與應(yīng)用國家重點實驗室,,走近這些為共和國航天醫(yī)學事業(yè)締造出光榮和夢想,而今仍然堅守在科研一線的科研隊員吧——
上篇:一項成果引人矚目
空間骨丟失是指在失重環(huán)境中,,作用于人體腿骨,、脊椎骨等承重骨的重力(負荷)驟減,,同時肌肉運動減少,對骨骼的刺激相應(yīng)減弱,,導(dǎo)致骨質(zhì)脫鈣,,并經(jīng)腎臟排出體外。這樣,,航天員會出現(xiàn)骨質(zhì)疏松,、高血鈣癥,嚴重時可導(dǎo)致腎結(jié)石等疾病,,回到地面重力環(huán)境后也很難恢復(fù)到飛行前的水平,。
小團隊完成業(yè)界大使命
在對長期空間飛行影響人的健康因素進行風險分析評估之后,科學家們一致將由于失重導(dǎo)致的空間骨丟失列為關(guān)鍵風險之一,。在美國和俄羅斯的歷次長期太空飛行任務(wù)中,,盡管采取了各種物理、藥物及營養(yǎng)等手段進行干預(yù),,空間骨丟失問題一直困擾著航天員??臻g骨丟失成為制約人類進軍深空的瓶頸因素,,也是建設(shè)月球基地和探索火星之前必須解決的影響航天員安全健康的問題。我國的載人航天工程在完成交匯對接任務(wù)后,,空間站的工程已經(jīng)啟動,,在這個過程中也面臨著保障航天員長期在軌健康飛行的艱巨任務(wù)。
其次,,我國目前已經(jīng)進入老齡化社會,,與衰老密切相關(guān)的骨質(zhì)疏松、骨質(zhì)疏松性骨折等老年骨科疾病嚴重危害老年人身體健康和生活質(zhì)量,。根據(jù)2008年發(fā)布的《骨質(zhì)疏松癥中國白皮書》的統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示,,我國約有6944萬人(男1534萬,女5410萬)患有骨質(zhì)疏松癥,,約2.1億人存在低骨量(即骨質(zhì)疏松風險人群)的情況,。龐大的患者群給個人、家庭,、政府不僅造成了嚴重的經(jīng)濟負擔,,也由此產(chǎn)生了相應(yīng)的社會問題。
雙重背景之下,,無論是從占領(lǐng)外層空間這一提高國家核心競爭力的戰(zhàn)略制高點出發(fā),,還是從服務(wù)大眾健康這一關(guān)系民生問題的實際著眼點入手,找出骨丟失的原因并對抗治療,,都是當今航天醫(yī)學乃至生物學界刻不容緩的課題,。
經(jīng)過近四年的反復(fù)實驗,,李英賢帶領(lǐng)著她的團隊不負眾望,找到了一個既參與航天失重性骨丟失,,又和老年性骨丟失密切相關(guān)的小核酸分子,;同時,在實驗中針對該小核酸設(shè)計的治療藥物成功減緩了模擬失重和增齡導(dǎo)致的成骨能力下降以及骨丟失的情況,,這不可不令業(yè)界為之振奮,。
小分子帶出科研大跨步
小核酸分子(microRNA)是21世紀生命科學的最偉大發(fā)現(xiàn)之一,在發(fā)育,、凋亡,、代謝以及人類疾病方面起著重要的調(diào)控作用。microRNA是復(fù)雜而嚴格的基因調(diào)控網(wǎng)絡(luò)的重要組成部分,,調(diào)節(jié)mRNA穩(wěn)定與翻譯的研究熱點,,在疾病的發(fā)生中發(fā)揮著重要的調(diào)控作用,是篩選,、診斷和預(yù)后標志物的熱門分子,。
目前小核酸作為潛在的疾病治療靶點已經(jīng)日益引起分子醫(yī)學工作者的重視。近年來基于該技術(shù)的小核酸藥物在人類重大疾病的治療中展現(xiàn)出巨大的潛力,,為現(xiàn)代生物醫(yī)藥產(chǎn)業(yè)開辟了一個全新的充滿希望的方向,。靶點的臨床大規(guī)模標本篩查具有重要的病理生理意義。李英賢研究團隊與301醫(yī)院骨科研究所,、暨南大學臨床醫(yī)院合作,,經(jīng)過長達3年的協(xié)作積累,對參與骨發(fā)育調(diào)控的microRNA分子在大量臨床骨質(zhì)疏松樣本中進行了大規(guī)模的篩選與鑒定,。軍事醫(yī)學科學院賀福初院士的生物信息學研究團隊對篩選的大量數(shù)據(jù)進行了統(tǒng)計分析,,針對這些microRNA分子的靶構(gòu)建了一個參與骨發(fā)育調(diào)控的相互作用網(wǎng)絡(luò),在此基礎(chǔ)上他們將研究目標鎖定在一個與成骨細胞的功能負相關(guān)的小核酸分子(microRNA-214),。miR-214是進化上高度保守的小RNA 分子,,參與代謝調(diào)控、細胞防衛(wèi)反應(yīng),、細胞粘附以及骨的重塑過程,。但是,miR-214與骨發(fā)育調(diào)控之間的關(guān)系從未見諸報道,。他們的研究發(fā)現(xiàn),,miR-214可以調(diào)控成骨細胞的分化過程和成骨細胞的礦化成骨能力,異常高表達的miR-214導(dǎo)致成骨細胞活性與功能顯著下降,。通過分子生物研究表明,,在成骨細胞發(fā)育與活性發(fā)揮中關(guān)鍵的轉(zhuǎn)錄因子ATF4是miR-214的靶基因。miR-214可以調(diào)節(jié)成骨轉(zhuǎn)錄因子ATF4的蛋白水平,;miR-214調(diào)節(jié)ATF4的機制為結(jié)合在3’UTR區(qū)抑制其翻譯,;miR-214對成骨細胞功能的調(diào)節(jié)依賴于ATF4,。為了進一步證明該分子在體內(nèi)的作用,他們構(gòu)建了成骨細胞特異表達的miR-214轉(zhuǎn)基因小鼠,,miR-214轉(zhuǎn)基因小鼠骨形成能力低下,,骨密度下降,ATF4蛋白水平顯著下降,。
為了進一步研究將來其在臨床上的應(yīng)用前景,,他們在體外合成了miR-214的特異性抑制劑AMO,利用香港中文大學張戈研究團隊新研制的成骨細胞特異的遞送系統(tǒng),將AMO精確地遞送到成骨細胞表面,。在尾吊誘導(dǎo)的失重性骨丟失中,,骨靶向性的給予AMO,能夠有效抑制骨骼內(nèi)源性的miR-214,,可以提高成骨轉(zhuǎn)錄因子ATF4的蛋白水平,,有助于恢復(fù)尾吊小鼠的骨形成能力,能夠顯著增加尾吊小鼠的骨密度,。在尾吊前,,骨靶向性的給予AMO,能夠有效抑制內(nèi)源性miR-214,,可以提高小鼠的骨形成能力,,有助于增加小鼠的骨生長速度,減輕了模擬失重導(dǎo)致骨丟失的程度,。不僅如此,而且上述治療方法對OVX所致的骨丟失過程中成骨細胞功能的下降具有明顯的對抗作用,。上述實驗數(shù)據(jù)充分表明,,以miR-214為靶點的靶向治療能顯著抑制模擬失重所致的骨質(zhì)疏松和增齡性骨質(zhì)疏松。該項研究成果為未來中國航天員在空間站長期駐留所導(dǎo)致的骨質(zhì)丟失的防護和減緩老年人骨質(zhì)疏松邁出了堅實的一步,。
中篇:一支團隊勇于創(chuàng)新
四年,,在歷史的長河中只是短暫的一瞬,對于一個新組建的科研團隊來說,,也還僅僅處在起步階段,。而李英賢團隊卻在短短的四年時間里,以其嚴謹?shù)闹螌W態(tài)度,、合作的團隊精神,、創(chuàng)新的科研活力,創(chuàng)造出了斐然的科研業(yè)績,,為中國航天醫(yī)學界注入了一股新鮮的血液,,成為其中一道靚麗的風景。
精英團隊鑄“科研利艦”
李英賢團隊的最大特點是一支以青年科學家為主的高素質(zhì)科研團隊,。5年前,,李英賢剛從國外回來的時候,,時任航天醫(yī)學細胞分子生物學研究室主任的李瑩輝抽調(diào)了各個課題組的精英組建了這支團隊。當時這個團隊確立的奮斗目標就是:凝聚一種力量,,唱響一個旋律,,打造一把利器,鑄就一部精品,。人才優(yōu)勢是這個科研團隊的核心靈魂,,而優(yōu)秀人才齊聚一堂,如何才能最大限度地發(fā)揮出每個人的聰明才智和創(chuàng)造能力,?取長補短,,交流合作是關(guān)鍵?!白鰧W問”不是一個人“閉門造車”就行的,,一個成功的經(jīng)驗?zāi)贸鰜矸窒砜梢约ぐl(fā)出更多的創(chuàng)造靈感,精誠合作才會產(chǎn)生“1+1>2”的效應(yīng),。李英賢團隊的成員正是注重交流,,精誠合作,群策群力,,銳意進取,,才鑄造出一艘無堅不摧的“科研利艦”,攻克了一個又一個的科研難關(guān),。
更加重要的是,,在航天員科研訓練中心領(lǐng)導(dǎo)和重點實驗室主任的大力支持下,形成了一種濃厚的人文氣氛和科研創(chuàng)造的環(huán)境,,造就了出科研成果的肥沃土壤,。領(lǐng)導(dǎo)給這支團隊提出的要求:“樹立一面旗幟:為人的典范、學術(shù)的制高點,;形成一種精神:求真務(wù)實,、實事求是、精益求精的科學精神,;凝練一種風格:用于創(chuàng)造,、追求卓越、自主創(chuàng)新的風格,?!痹谶@樣的環(huán)境中,可以充分發(fā)揮人的潛能,,無憂無慮地搞科研,。
然而,科研道路從來不是一帆風順的坦途,要想取得好的成績也絕不可能一蹴而就,。李英賢團隊的成員深知“天才是99%的汗水加上1%的靈感”,,他們從不好高騖遠、貪圖虛名,,而是奉獻科學,,埋頭苦干,踏踏實實地走好每一步,。為了一個好的構(gòu)想,,他們可以不眠不休地在實驗室潛心鉆研數(shù)日;為了論證一種可能,,他們可以廢寢忘食地驗證一次又一次,。失敗了,不氣餒,,總結(jié)教訓,,重新再來;成功了,,不滿足,,汲取經(jīng)驗,再攀高峰……
“說是4年出的科研成果,,其實關(guān)于ATF4的microRNA調(diào)控的想法早就形成了,,回國以后才把這種想法變成了現(xiàn)實。這篇文章最后展現(xiàn)出來的是6張圖,,這是在我們提供的268張圖片的基礎(chǔ)上選出來的,,每張圖片都是多次實驗的結(jié)晶。文章中每句話后面都跟著好幾個實驗……”說起成果背后的艱辛,,李英賢歷數(shù)種種,,也唯有親身經(jīng)歷過,才能真切體會到其中的酸甜苦辣,。
下篇:一個集體矢志航天
航天醫(yī)學基礎(chǔ)與應(yīng)用國家重點實驗室于2009年9月開始建設(shè),2012年4月通過建設(shè)驗收,,依托單位為中國航天員科研訓練中心,,是我國唯一全面開展航天醫(yī)學研究的實驗室。實驗室以保障航天員在軌飛行期間的安全,、健康和高效工作為目標,,針對失重(微重力)、空間輻射等航天特因環(huán)境導(dǎo)致的醫(yī)學問題,,開展理論與應(yīng)用研究,,發(fā)展健康維護技術(shù)與手段。實驗室的建立標志著我國初步建立技術(shù)先進、特色鮮明的航天醫(yī)學研究體系,,為航天員在太空健康飛行提供了重要支撐,。
傾力“筑巢”引鳳來兮
李英賢團隊是航天醫(yī)學基礎(chǔ)與應(yīng)用國家重點實驗室涌現(xiàn)出來的先進典型,但是,,它又不是“突發(fā)”的,,而是具有“一貫”的特性。
貫穿之中的當然是這個國家重點實驗室大的科研氛圍:勇氣為先,、創(chuàng)造為本,、貢獻為樂、和諧為美,。
“勇氣為先是因為我們的工作是探索空間醫(yī)學的未知領(lǐng)域,,而空間的研究比地面上的更加復(fù)雜多變,從事這項工作更加需要勇氣,;提創(chuàng)造為本,,而不是創(chuàng)新,因為創(chuàng)造是會出成果的,,創(chuàng)新卻只是一個過程,,如果一個團隊沒有創(chuàng)造,團隊就生長不了,;貢獻為樂,,是希望團隊成員能夠在繁重的工作壓力之中找到其中的樂趣,真正去享受工作,、享受成功,;和諧為美,因為每個團隊都不是完美的,,一定有各種問題存在,,因此要揚長避短,看到團隊的閃光點,?!崩瞵撦x是這樣詮釋實驗室的科研精神。
李瑩輝現(xiàn)任中國載人航天工程航天員系統(tǒng)副總設(shè)計師,,中國航天員科研訓練中心航天醫(yī)學基礎(chǔ)與應(yīng)用國家重點實驗室主任,。
1996年,李瑩輝懷著航天夢來到中國航天員科研訓練中心工作,。兩年之后她就被任命為剛剛成立的航天細胞分子生物學實驗室(國家重點實驗室的前身)副主任,。當時,實驗室沒有成果,,沒有論文,,沒有經(jīng)費,,優(yōu)秀人才更是屈指可數(shù)。但是她覺得能為我國載人航天事業(yè)工作是一件神圣的事,,在這種強烈的自豪感的伴隨之下,,她帶領(lǐng)著實驗室一步一個腳印,瞄準我國載人航天發(fā)展中的緊迫需求,、重大科學問題和關(guān)鍵技術(shù),,圍繞國際航天醫(yī)學前瞻性、探知性的發(fā)展方向,,開展了航天醫(yī)學的應(yīng)用基礎(chǔ)研究,,建立了載人航天飛行中確保航天員健康飛行、高效工作的新理論,、新技術(shù),,為載人航天的發(fā)展提供了重要的理論與技術(shù)支撐。
2009年9月18日,,李瑩輝帶領(lǐng)實驗室躋身國家隊——國家重點實驗室正式獲批建設(shè),,實驗室也因此進入了一個飛速發(fā)展期?!斑M入國家隊以后,,我們對國家隊‘國字號’這三個字有了新的理解,產(chǎn)出重大創(chuàng)新成果的要求給了我們很大壓力,,也是我們發(fā)展的動力,,也正是在這種壓力、動力的推動下,,我想才有了英賢團隊今天的這個成果吧,。”
把壓力轉(zhuǎn)化為動力,,建設(shè)之初的實驗室就像一只展翅待飛的大鵬鳥,,隨時準備展翅。而李瑩輝意識到,,要盡快出成果,,就必須有一支打頭陣的團隊,“齊頭并進是不可能的,,但總要有一支突擊隊”,。李瑩輝看上了當時還在美國杜克大學的李英賢。
“當時我們有幾封郵件來往,,我說現(xiàn)在國家航天事業(yè)的發(fā)展急需人才,,會有很多機會和挑戰(zhàn),,畢竟人的一生有機會置身于國家的事業(yè)中,,且你的每一個進步都在促進國家事業(yè)的發(fā)展,是非常令人自豪和興奮的?!币粋€人在國內(nèi),,愛國情緒常常隱藏在心靈深處,平常覺察不到,;而在國外,,它像一根敏感的神經(jīng),一點兒刺激就會把這種深藏的感情激發(fā)起來,。身處國外的李英賢胸中的愛國情懷被激發(fā)了,,“她能果斷回國,與國家這種大背景的吸引是分不開的”,。
回國之后,,李瑩輝及時為她搭建了良好的平臺:“我從實驗室里調(diào)出20萬經(jīng)費給她,把室里最強的人也配給她,,就是希望她能成為一面旗幟,,帶領(lǐng)室里這支突擊隊作出成績?!?
除了國家的大背景和實驗室為李英賢團隊搭建的平臺,,實驗室良好的科研氛圍和明確的科研目標也是促使李英賢團隊前進的推動力?!斑@樣的環(huán)境和舉措使得這個團隊在科研上進展很快,。當然,這個團隊的成員也非常努力,。年終聚餐時,,大家都會說一些年終總結(jié)和對來年的期望,但從她們團隊成員嘴里蹦出來的愿望就是‘Nature,、Science’這樣的詞匯,。”
“大鵬”展翅振奮人心
“我們實驗室有兩條線,,一條是支撐國家載人航天任務(wù),,發(fā)展防護技術(shù),進行失重防護措施方面的研究,;另一條是探討基礎(chǔ)機理,,以骨丟失等航天醫(yī)學問題為目標進行機理探索。首次載人交會對接任務(wù)中我們建立了我國初具規(guī)模的航天醫(yī)學空間實驗平臺,,這一個成果反映了實驗室對國家重大工程的支撐作用,,而李英賢團隊這次的成果則體現(xiàn)出實驗室在前沿理論探索的成果?!?
對于李英賢團隊取得的成果,,李瑩輝喜不自禁,。她說,年初的時候,,中心領(lǐng)導(dǎo)剛提出了要“雙核給力”,,即型號任務(wù)和基礎(chǔ)建設(shè)同等重要,希望實驗室為建設(shè)世界一流的航天員中心作出積極的貢獻,;如今實驗室在通過驗收的開局之年就有了這樣實打?qū)嵉某晒?,確實鼓舞了士氣。
科研新星,,熠熠生輝,。李英賢團隊取得這一有目共睹的好成績不僅是對航天醫(yī)學基礎(chǔ)與應(yīng)用國家重點實驗室嚴謹治學、追求卓越的最好回報,,也必將生發(fā)無與倫比的正能量,,激發(fā)著航天人大跨步向前,托舉著中國的航天事業(yè)邁向更深更廣闊的空間,。
人物名片
李英賢:重點實驗室中快速成長的“先鋒戰(zhàn)士”
李英賢,,1996年畢業(yè)于中國農(nóng)業(yè)大學,2003年獲軍事醫(yī)學科學院細胞生物學博士學位,。2005年至2007年在美國杜克大學醫(yī)學中心免疫系從事博士后研究工作,,2007年10月回國,現(xiàn)任中國航天員科研訓練中心研究員,,航天醫(yī)學基礎(chǔ)與應(yīng)用國家重點實驗室重力生理學效應(yīng)機理與防護研究方向的學術(shù)帶頭人,,航天員系統(tǒng)失重生理效應(yīng)機理與防護分系統(tǒng)副主任設(shè)計師。
李英賢出身在一個學術(shù)氛圍濃厚的家庭,,小學五年級父親就跟她講三大定律五大范疇,,她說這是她搞科研的底蘊。說起父親,,李英賢十分動情地展示了父親為她做的剪報,、寫的詩,“他快70歲了,,還經(jīng)??磿x報了解科研領(lǐng)域的事情,他把別人做科研的思路和事跡剪記下來給我看,。我出國那年,,他還寫詩鼓勵我在科研上要敢于創(chuàng)新——天工開物含奧妙,奇思聯(lián)想覓機關(guān),;攻城掠地智勇在,,奪冠取勝我占先”。
除了良好的家庭背景,,李英賢還遇上了諸多良師,,首先是自己的博士生導(dǎo)師,,軍事醫(yī)學科學院賀福初院士,“賀院士做學問的精神對我影響很大,,他總是要求我們不斷超越自己,做到卓越,,這種力求完美的科研態(tài)度深深地印在了我的科研道路上”,。她到美國杜克大學做博士后,時任免疫系系主任教她做臨床試驗,,教她科研怎么向臨床過渡,,“那個階段對我是升華,從以前單純做科研到給病人治病,,我有了新思考”,。
王曉剛:有“班車上的讀書郎”之稱的梯隊成員
王曉剛,醫(yī)學碩士,,助理研究員,。主要從事蛋白質(zhì)的氧化還原調(diào)控與細胞actin骨架的功能調(diào)節(jié),miRNA的功能等多項工作的研究,,于2009年以全優(yōu)成績獲得碩士學位,,并獲得2010年度全軍優(yōu)秀碩士論文獎。目前研究方向為航天環(huán)境下的自由基生物學,,航天骨丟失及其對抗的分子機制,,航天特因下的miRNA調(diào)控等。為這一進展的第一作者,。
在這個知識日新月異的時代, 國際頂尖雜志上的好文章層出不窮,。王曉剛及時追蹤最新文獻,他的桌子上,,各類文獻層層疊疊,,分門別類,每篇都認真作了標記,。不管走到哪里,,見到王曉剛,你都會發(fā)現(xiàn)他手里拿著一篇文獻,。王曉剛還是“養(yǎng)細胞”的能手,。在細胞分子生物學實驗室,養(yǎng)細胞可是基本功,,而通常在別人手里長不好的細胞,,經(jīng)過他的手,細胞便能茁壯成長,。
李琦:有“追星族”之稱的梯隊成員
李琦,,醫(yī)學碩士,,生物化學與分子生物學專業(yè)。航天醫(yī)學工程研究所助理研究員,,研究方向為航天細胞分子生物學,,目前主要從事空間骨丟失機理的研究。在本項目中承擔熒光素酶報告實驗,、總RNA提取,、western blot實驗和real-time PCR分析等。為這一進展的第二作者,。
這位團隊成員心目中的時尚女孩,,從她的身上處處可以看出“真、善,、美”的元素,。工作中任何事情她都身體力行。實驗室的儀器設(shè)備檢查,,衛(wèi)生安全落實,,她從沒出現(xiàn)過一次漏洞……
《中國科學報》 (2012-12-19 第8版 專題)
北京時間12月10日,,國際權(quán)威學術(shù)期刊《自然—醫(yī)學》在線發(fā)表了中國航天員科研訓練中心航天醫(yī)學基礎(chǔ)與應(yīng)用國家重點實驗室李英賢研究團隊,,在骨丟失的小核酸分子調(diào)控及干預(yù)治療研究領(lǐng)域取得的突破性研究成果,。
據(jù)悉,,李英賢研究團隊攜手香港中文大學,、軍事醫(yī)學科學院等單位聯(lián)合攻關(guān),,經(jīng)過近四年的反復(fù)實驗,,發(fā)現(xiàn)和闡釋了一個同時參與造成失重和增齡性成骨能力降低的小核酸的功能,,并在實驗中針對該小核酸設(shè)計的治療藥物成功減緩了模擬失重和增齡導(dǎo)致的成骨能力下降以及骨丟失。
短短四年時間,,就能在空間骨丟失這一制約人類進軍深空的瓶頸問題上取得令世界航天醫(yī)學界矚目的突破性進展,,這究竟是怎樣一支團隊?他們心中有著怎樣的航天醫(yī)學情懷,?現(xiàn)在,,就請讀者跟隨我們的腳步,一起走進李英賢團隊,,走進航天醫(yī)學基礎(chǔ)與應(yīng)用國家重點實驗室,,走近這些為共和國航天醫(yī)學事業(yè)締造出光榮和夢想,而今仍然堅守在科研一線的科研隊員吧——
上篇:一項成果引人矚目
空間骨丟失是指在失重環(huán)境中,,作用于人體腿骨,、脊椎骨等承重骨的重力(負荷)驟減,,同時肌肉運動減少,對骨骼的刺激相應(yīng)減弱,,導(dǎo)致骨質(zhì)脫鈣,,并經(jīng)腎臟排出體外。這樣,,航天員會出現(xiàn)骨質(zhì)疏松,、高血鈣癥,嚴重時可導(dǎo)致腎結(jié)石等疾病,,回到地面重力環(huán)境后也很難恢復(fù)到飛行前的水平,。
小團隊完成業(yè)界大使命
在對長期空間飛行影響人的健康因素進行風險分析評估之后,科學家們一致將由于失重導(dǎo)致的空間骨丟失列為關(guān)鍵風險之一,。在美國和俄羅斯的歷次長期太空飛行任務(wù)中,,盡管采取了各種物理、藥物及營養(yǎng)等手段進行干預(yù),,空間骨丟失問題一直困擾著航天員??臻g骨丟失成為制約人類進軍深空的瓶頸因素,,也是建設(shè)月球基地和探索火星之前必須解決的影響航天員安全健康的問題。我國的載人航天工程在完成交匯對接任務(wù)后,,空間站的工程已經(jīng)啟動,,在這個過程中也面臨著保障航天員長期在軌健康飛行的艱巨任務(wù)。
其次,,我國目前已經(jīng)進入老齡化社會,,與衰老密切相關(guān)的骨質(zhì)疏松、骨質(zhì)疏松性骨折等老年骨科疾病嚴重危害老年人身體健康和生活質(zhì)量,。根據(jù)2008年發(fā)布的《骨質(zhì)疏松癥中國白皮書》的統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示,,我國約有6944萬人(男1534萬,女5410萬)患有骨質(zhì)疏松癥,,約2.1億人存在低骨量(即骨質(zhì)疏松風險人群)的情況,。龐大的患者群給個人、家庭,、政府不僅造成了嚴重的經(jīng)濟負擔,,也由此產(chǎn)生了相應(yīng)的社會問題。
雙重背景之下,,無論是從占領(lǐng)外層空間這一提高國家核心競爭力的戰(zhàn)略制高點出發(fā),,還是從服務(wù)大眾健康這一關(guān)系民生問題的實際著眼點入手,找出骨丟失的原因并對抗治療,,都是當今航天醫(yī)學乃至生物學界刻不容緩的課題,。
經(jīng)過近四年的反復(fù)實驗,,李英賢帶領(lǐng)著她的團隊不負眾望,找到了一個既參與航天失重性骨丟失,,又和老年性骨丟失密切相關(guān)的小核酸分子,;同時,在實驗中針對該小核酸設(shè)計的治療藥物成功減緩了模擬失重和增齡導(dǎo)致的成骨能力下降以及骨丟失的情況,,這不可不令業(yè)界為之振奮,。
小分子帶出科研大跨步
小核酸分子(microRNA)是21世紀生命科學的最偉大發(fā)現(xiàn)之一,在發(fā)育,、凋亡,、代謝以及人類疾病方面起著重要的調(diào)控作用。microRNA是復(fù)雜而嚴格的基因調(diào)控網(wǎng)絡(luò)的重要組成部分,,調(diào)節(jié)mRNA穩(wěn)定與翻譯的研究熱點,,在疾病的發(fā)生中發(fā)揮著重要的調(diào)控作用,是篩選,、診斷和預(yù)后標志物的熱門分子,。
目前小核酸作為潛在的疾病治療靶點已經(jīng)日益引起分子醫(yī)學工作者的重視。近年來基于該技術(shù)的小核酸藥物在人類重大疾病的治療中展現(xiàn)出巨大的潛力,,為現(xiàn)代生物醫(yī)藥產(chǎn)業(yè)開辟了一個全新的充滿希望的方向,。靶點的臨床大規(guī)模標本篩查具有重要的病理生理意義。李英賢研究團隊與301醫(yī)院骨科研究所,、暨南大學臨床醫(yī)院合作,,經(jīng)過長達3年的協(xié)作積累,對參與骨發(fā)育調(diào)控的microRNA分子在大量臨床骨質(zhì)疏松樣本中進行了大規(guī)模的篩選與鑒定,。軍事醫(yī)學科學院賀福初院士的生物信息學研究團隊對篩選的大量數(shù)據(jù)進行了統(tǒng)計分析,,針對這些microRNA分子的靶構(gòu)建了一個參與骨發(fā)育調(diào)控的相互作用網(wǎng)絡(luò),在此基礎(chǔ)上他們將研究目標鎖定在一個與成骨細胞的功能負相關(guān)的小核酸分子(microRNA-214),。miR-214是進化上高度保守的小RNA 分子,,參與代謝調(diào)控、細胞防衛(wèi)反應(yīng),、細胞粘附以及骨的重塑過程,。但是,miR-214與骨發(fā)育調(diào)控之間的關(guān)系從未見諸報道,。他們的研究發(fā)現(xiàn),,miR-214可以調(diào)控成骨細胞的分化過程和成骨細胞的礦化成骨能力,異常高表達的miR-214導(dǎo)致成骨細胞活性與功能顯著下降,。通過分子生物研究表明,,在成骨細胞發(fā)育與活性發(fā)揮中關(guān)鍵的轉(zhuǎn)錄因子ATF4是miR-214的靶基因。miR-214可以調(diào)節(jié)成骨轉(zhuǎn)錄因子ATF4的蛋白水平,;miR-214調(diào)節(jié)ATF4的機制為結(jié)合在3’UTR區(qū)抑制其翻譯,;miR-214對成骨細胞功能的調(diào)節(jié)依賴于ATF4,。為了進一步證明該分子在體內(nèi)的作用,他們構(gòu)建了成骨細胞特異表達的miR-214轉(zhuǎn)基因小鼠,,miR-214轉(zhuǎn)基因小鼠骨形成能力低下,,骨密度下降,ATF4蛋白水平顯著下降,。
為了進一步研究將來其在臨床上的應(yīng)用前景,,他們在體外合成了miR-214的特異性抑制劑AMO,利用香港中文大學張戈研究團隊新研制的成骨細胞特異的遞送系統(tǒng),將AMO精確地遞送到成骨細胞表面,。在尾吊誘導(dǎo)的失重性骨丟失中,,骨靶向性的給予AMO,能夠有效抑制骨骼內(nèi)源性的miR-214,,可以提高成骨轉(zhuǎn)錄因子ATF4的蛋白水平,,有助于恢復(fù)尾吊小鼠的骨形成能力,能夠顯著增加尾吊小鼠的骨密度,。在尾吊前,,骨靶向性的給予AMO,能夠有效抑制內(nèi)源性miR-214,,可以提高小鼠的骨形成能力,,有助于增加小鼠的骨生長速度,減輕了模擬失重導(dǎo)致骨丟失的程度,。不僅如此,而且上述治療方法對OVX所致的骨丟失過程中成骨細胞功能的下降具有明顯的對抗作用,。上述實驗數(shù)據(jù)充分表明,,以miR-214為靶點的靶向治療能顯著抑制模擬失重所致的骨質(zhì)疏松和增齡性骨質(zhì)疏松。該項研究成果為未來中國航天員在空間站長期駐留所導(dǎo)致的骨質(zhì)丟失的防護和減緩老年人骨質(zhì)疏松邁出了堅實的一步,。
中篇:一支團隊勇于創(chuàng)新
四年,,在歷史的長河中只是短暫的一瞬,對于一個新組建的科研團隊來說,,也還僅僅處在起步階段,。而李英賢團隊卻在短短的四年時間里,以其嚴謹?shù)闹螌W態(tài)度,、合作的團隊精神,、創(chuàng)新的科研活力,創(chuàng)造出了斐然的科研業(yè)績,,為中國航天醫(yī)學界注入了一股新鮮的血液,,成為其中一道靚麗的風景。
精英團隊鑄“科研利艦”
李英賢團隊的最大特點是一支以青年科學家為主的高素質(zhì)科研團隊,。5年前,,李英賢剛從國外回來的時候,,時任航天醫(yī)學細胞分子生物學研究室主任的李瑩輝抽調(diào)了各個課題組的精英組建了這支團隊。當時這個團隊確立的奮斗目標就是:凝聚一種力量,,唱響一個旋律,,打造一把利器,鑄就一部精品,。人才優(yōu)勢是這個科研團隊的核心靈魂,,而優(yōu)秀人才齊聚一堂,如何才能最大限度地發(fā)揮出每個人的聰明才智和創(chuàng)造能力,?取長補短,,交流合作是關(guān)鍵?!白鰧W問”不是一個人“閉門造車”就行的,,一個成功的經(jīng)驗?zāi)贸鰜矸窒砜梢约ぐl(fā)出更多的創(chuàng)造靈感,精誠合作才會產(chǎn)生“1+1>2”的效應(yīng),。李英賢團隊的成員正是注重交流,,精誠合作,群策群力,,銳意進取,,才鑄造出一艘無堅不摧的“科研利艦”,攻克了一個又一個的科研難關(guān),。
更加重要的是,,在航天員科研訓練中心領(lǐng)導(dǎo)和重點實驗室主任的大力支持下,形成了一種濃厚的人文氣氛和科研創(chuàng)造的環(huán)境,,造就了出科研成果的肥沃土壤,。領(lǐng)導(dǎo)給這支團隊提出的要求:“樹立一面旗幟:為人的典范、學術(shù)的制高點,;形成一種精神:求真務(wù)實,、實事求是、精益求精的科學精神,;凝練一種風格:用于創(chuàng)造,、追求卓越、自主創(chuàng)新的風格,?!痹谶@樣的環(huán)境中,可以充分發(fā)揮人的潛能,,無憂無慮地搞科研,。
然而,科研道路從來不是一帆風順的坦途,要想取得好的成績也絕不可能一蹴而就,。李英賢團隊的成員深知“天才是99%的汗水加上1%的靈感”,,他們從不好高騖遠、貪圖虛名,,而是奉獻科學,,埋頭苦干,踏踏實實地走好每一步,。為了一個好的構(gòu)想,,他們可以不眠不休地在實驗室潛心鉆研數(shù)日;為了論證一種可能,,他們可以廢寢忘食地驗證一次又一次,。失敗了,不氣餒,,總結(jié)教訓,,重新再來;成功了,,不滿足,,汲取經(jīng)驗,再攀高峰……
“說是4年出的科研成果,,其實關(guān)于ATF4的microRNA調(diào)控的想法早就形成了,,回國以后才把這種想法變成了現(xiàn)實。這篇文章最后展現(xiàn)出來的是6張圖,,這是在我們提供的268張圖片的基礎(chǔ)上選出來的,,每張圖片都是多次實驗的結(jié)晶。文章中每句話后面都跟著好幾個實驗……”說起成果背后的艱辛,,李英賢歷數(shù)種種,,也唯有親身經(jīng)歷過,才能真切體會到其中的酸甜苦辣,。
下篇:一個集體矢志航天
航天醫(yī)學基礎(chǔ)與應(yīng)用國家重點實驗室于2009年9月開始建設(shè),2012年4月通過建設(shè)驗收,,依托單位為中國航天員科研訓練中心,,是我國唯一全面開展航天醫(yī)學研究的實驗室。實驗室以保障航天員在軌飛行期間的安全,、健康和高效工作為目標,,針對失重(微重力)、空間輻射等航天特因環(huán)境導(dǎo)致的醫(yī)學問題,,開展理論與應(yīng)用研究,,發(fā)展健康維護技術(shù)與手段。實驗室的建立標志著我國初步建立技術(shù)先進、特色鮮明的航天醫(yī)學研究體系,,為航天員在太空健康飛行提供了重要支撐,。
傾力“筑巢”引鳳來兮
李英賢團隊是航天醫(yī)學基礎(chǔ)與應(yīng)用國家重點實驗室涌現(xiàn)出來的先進典型,但是,,它又不是“突發(fā)”的,,而是具有“一貫”的特性。
貫穿之中的當然是這個國家重點實驗室大的科研氛圍:勇氣為先,、創(chuàng)造為本,、貢獻為樂、和諧為美,。
“勇氣為先是因為我們的工作是探索空間醫(yī)學的未知領(lǐng)域,,而空間的研究比地面上的更加復(fù)雜多變,從事這項工作更加需要勇氣,;提創(chuàng)造為本,,而不是創(chuàng)新,因為創(chuàng)造是會出成果的,,創(chuàng)新卻只是一個過程,,如果一個團隊沒有創(chuàng)造,團隊就生長不了,;貢獻為樂,,是希望團隊成員能夠在繁重的工作壓力之中找到其中的樂趣,真正去享受工作,、享受成功,;和諧為美,因為每個團隊都不是完美的,,一定有各種問題存在,,因此要揚長避短,看到團隊的閃光點,?!崩瞵撦x是這樣詮釋實驗室的科研精神。
李瑩輝現(xiàn)任中國載人航天工程航天員系統(tǒng)副總設(shè)計師,,中國航天員科研訓練中心航天醫(yī)學基礎(chǔ)與應(yīng)用國家重點實驗室主任,。
1996年,李瑩輝懷著航天夢來到中國航天員科研訓練中心工作,。兩年之后她就被任命為剛剛成立的航天細胞分子生物學實驗室(國家重點實驗室的前身)副主任,。當時,實驗室沒有成果,,沒有論文,,沒有經(jīng)費,,優(yōu)秀人才更是屈指可數(shù)。但是她覺得能為我國載人航天事業(yè)工作是一件神圣的事,,在這種強烈的自豪感的伴隨之下,,她帶領(lǐng)著實驗室一步一個腳印,瞄準我國載人航天發(fā)展中的緊迫需求,、重大科學問題和關(guān)鍵技術(shù),,圍繞國際航天醫(yī)學前瞻性、探知性的發(fā)展方向,,開展了航天醫(yī)學的應(yīng)用基礎(chǔ)研究,,建立了載人航天飛行中確保航天員健康飛行、高效工作的新理論,、新技術(shù),,為載人航天的發(fā)展提供了重要的理論與技術(shù)支撐。
2009年9月18日,,李瑩輝帶領(lǐng)實驗室躋身國家隊——國家重點實驗室正式獲批建設(shè),,實驗室也因此進入了一個飛速發(fā)展期?!斑M入國家隊以后,,我們對國家隊‘國字號’這三個字有了新的理解,產(chǎn)出重大創(chuàng)新成果的要求給了我們很大壓力,,也是我們發(fā)展的動力,,也正是在這種壓力、動力的推動下,,我想才有了英賢團隊今天的這個成果吧,。”
把壓力轉(zhuǎn)化為動力,,建設(shè)之初的實驗室就像一只展翅待飛的大鵬鳥,,隨時準備展翅。而李瑩輝意識到,,要盡快出成果,,就必須有一支打頭陣的團隊,“齊頭并進是不可能的,,但總要有一支突擊隊”,。李瑩輝看上了當時還在美國杜克大學的李英賢。
“當時我們有幾封郵件來往,,我說現(xiàn)在國家航天事業(yè)的發(fā)展急需人才,,會有很多機會和挑戰(zhàn),,畢竟人的一生有機會置身于國家的事業(yè)中,,且你的每一個進步都在促進國家事業(yè)的發(fā)展,是非常令人自豪和興奮的?!币粋€人在國內(nèi),,愛國情緒常常隱藏在心靈深處,平常覺察不到,;而在國外,,它像一根敏感的神經(jīng),一點兒刺激就會把這種深藏的感情激發(fā)起來,。身處國外的李英賢胸中的愛國情懷被激發(fā)了,,“她能果斷回國,與國家這種大背景的吸引是分不開的”,。
回國之后,,李瑩輝及時為她搭建了良好的平臺:“我從實驗室里調(diào)出20萬經(jīng)費給她,把室里最強的人也配給她,,就是希望她能成為一面旗幟,,帶領(lǐng)室里這支突擊隊作出成績?!?
除了國家的大背景和實驗室為李英賢團隊搭建的平臺,,實驗室良好的科研氛圍和明確的科研目標也是促使李英賢團隊前進的推動力?!斑@樣的環(huán)境和舉措使得這個團隊在科研上進展很快,。當然,這個團隊的成員也非常努力,。年終聚餐時,,大家都會說一些年終總結(jié)和對來年的期望,但從她們團隊成員嘴里蹦出來的愿望就是‘Nature,、Science’這樣的詞匯,。”
“大鵬”展翅振奮人心
“我們實驗室有兩條線,,一條是支撐國家載人航天任務(wù),,發(fā)展防護技術(shù),進行失重防護措施方面的研究,;另一條是探討基礎(chǔ)機理,,以骨丟失等航天醫(yī)學問題為目標進行機理探索。首次載人交會對接任務(wù)中我們建立了我國初具規(guī)模的航天醫(yī)學空間實驗平臺,,這一個成果反映了實驗室對國家重大工程的支撐作用,,而李英賢團隊這次的成果則體現(xiàn)出實驗室在前沿理論探索的成果?!?
對于李英賢團隊取得的成果,,李瑩輝喜不自禁,。她說,年初的時候,,中心領(lǐng)導(dǎo)剛提出了要“雙核給力”,,即型號任務(wù)和基礎(chǔ)建設(shè)同等重要,希望實驗室為建設(shè)世界一流的航天員中心作出積極的貢獻,;如今實驗室在通過驗收的開局之年就有了這樣實打?qū)嵉某晒?,確實鼓舞了士氣。
科研新星,,熠熠生輝,。李英賢團隊取得這一有目共睹的好成績不僅是對航天醫(yī)學基礎(chǔ)與應(yīng)用國家重點實驗室嚴謹治學、追求卓越的最好回報,,也必將生發(fā)無與倫比的正能量,,激發(fā)著航天人大跨步向前,托舉著中國的航天事業(yè)邁向更深更廣闊的空間,。
人物名片
李英賢:重點實驗室中快速成長的“先鋒戰(zhàn)士”
李英賢,,1996年畢業(yè)于中國農(nóng)業(yè)大學,2003年獲軍事醫(yī)學科學院細胞生物學博士學位,。2005年至2007年在美國杜克大學醫(yī)學中心免疫系從事博士后研究工作,,2007年10月回國,現(xiàn)任中國航天員科研訓練中心研究員,,航天醫(yī)學基礎(chǔ)與應(yīng)用國家重點實驗室重力生理學效應(yīng)機理與防護研究方向的學術(shù)帶頭人,,航天員系統(tǒng)失重生理效應(yīng)機理與防護分系統(tǒng)副主任設(shè)計師。
李英賢出身在一個學術(shù)氛圍濃厚的家庭,,小學五年級父親就跟她講三大定律五大范疇,,她說這是她搞科研的底蘊。說起父親,,李英賢十分動情地展示了父親為她做的剪報,、寫的詩,“他快70歲了,,還經(jīng)??磿x報了解科研領(lǐng)域的事情,他把別人做科研的思路和事跡剪記下來給我看,。我出國那年,,他還寫詩鼓勵我在科研上要敢于創(chuàng)新——天工開物含奧妙,奇思聯(lián)想覓機關(guān),;攻城掠地智勇在,,奪冠取勝我占先”。
除了良好的家庭背景,,李英賢還遇上了諸多良師,,首先是自己的博士生導(dǎo)師,,軍事醫(yī)學科學院賀福初院士,“賀院士做學問的精神對我影響很大,,他總是要求我們不斷超越自己,做到卓越,,這種力求完美的科研態(tài)度深深地印在了我的科研道路上”,。她到美國杜克大學做博士后,時任免疫系系主任教她做臨床試驗,,教她科研怎么向臨床過渡,,“那個階段對我是升華,從以前單純做科研到給病人治病,,我有了新思考”,。
王曉剛:有“班車上的讀書郎”之稱的梯隊成員
王曉剛,醫(yī)學碩士,,助理研究員,。主要從事蛋白質(zhì)的氧化還原調(diào)控與細胞actin骨架的功能調(diào)節(jié),miRNA的功能等多項工作的研究,,于2009年以全優(yōu)成績獲得碩士學位,,并獲得2010年度全軍優(yōu)秀碩士論文獎。目前研究方向為航天環(huán)境下的自由基生物學,,航天骨丟失及其對抗的分子機制,,航天特因下的miRNA調(diào)控等。為這一進展的第一作者,。
在這個知識日新月異的時代, 國際頂尖雜志上的好文章層出不窮,。王曉剛及時追蹤最新文獻,他的桌子上,,各類文獻層層疊疊,,分門別類,每篇都認真作了標記,。不管走到哪里,,見到王曉剛,你都會發(fā)現(xiàn)他手里拿著一篇文獻,。王曉剛還是“養(yǎng)細胞”的能手,。在細胞分子生物學實驗室,養(yǎng)細胞可是基本功,,而通常在別人手里長不好的細胞,,經(jīng)過他的手,細胞便能茁壯成長,。
李琦:有“追星族”之稱的梯隊成員
李琦,,醫(yī)學碩士,,生物化學與分子生物學專業(yè)。航天醫(yī)學工程研究所助理研究員,,研究方向為航天細胞分子生物學,,目前主要從事空間骨丟失機理的研究。在本項目中承擔熒光素酶報告實驗,、總RNA提取,、western blot實驗和real-time PCR分析等。為這一進展的第二作者,。
這位團隊成員心目中的時尚女孩,,從她的身上處處可以看出“真、善,、美”的元素,。工作中任何事情她都身體力行。實驗室的儀器設(shè)備檢查,,衛(wèi)生安全落實,,她從沒出現(xiàn)過一次漏洞……
《中國科學報》 (2012-12-19 第8版 專題)