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矢志航天建功勋倾情医学铸辉煌

发布时间:2021-01-05 12:02:47 阅读: 来源:冲压模厂家

矢志航天建功勋 倾情医学铸辉煌

吴彪朱霄雄   北京时间12月10日,国际权威学术期刊《自然—医学》在线发表了中国航天员科研训练中心航天医学基础与应用国家重点实验室李英贤研究团队,在骨丢失的小核酸分子调控及干预治疗研究领域取得的突破性研究成果。   据悉,李英贤研究团队携手香港中文大学、军事医学科学院等单位联合攻关,经过近四年的反复实验,发现和阐释了一个同时参与造成失重和增龄性成骨能力降低的小核酸的功能,并在实验中针对该小核酸设计的治疗药物成功减缓了模拟失重和增龄导致的成骨能力下降以及骨丢失。   短短四年时间,就能在空间骨丢失这一制约人类进军深空的瓶颈问题上取得令世界航天医学界瞩目的突破性进展,这究竟是怎样一支团队?他们心中有着怎样的航天医学情怀?现在,就请读者跟随我们的脚步,一起走进李英贤团队,走进航天医学基础与应用国家重点实验室,走近这些为共和国航天医学事业缔造出光荣和梦想,而今仍然坚守在科研一线的科研队员吧——   上篇:一项成果引人瞩目   空间骨丢失是指在失重环境中,作用于人体腿骨、脊椎骨等承重骨的重力(负荷)骤减,同时肌肉运动减少,对骨骼的刺激相应减弱,导致骨质脱钙,并经肾脏排出体外。这样,航天员会出现骨质疏松、高血钙症,严重时可导致肾结石等疾病,回到地面重力环境后也很难恢复到飞行前的水平。   小团队完成业界大使命   在对长期空间飞行影响人的健康因素进行风险分析评估之后,科学家们一致将由于失重导致的空间骨丢失列为关键风险之一。在美国和俄罗斯的历次长期太空飞行任务中,尽管采取了各种物理、药物及营养等手段进行干预,空间骨丢失问题一直困扰着航天员。空间骨丢失成为制约人类进军深空的瓶颈因素,也是建设月球基地和探索火星之前必须解决的影响航天员安全健康的问题。我国的载人航天工程在完成交汇对接任务后,空间站的工程已经启动,在这个过程中也面临着保障航天员长期在轨健康飞行的艰巨任务。   其次,我国目前已经进入老龄化社会,与衰老密切相关的骨质疏松、骨质疏松性骨折等老年骨科疾病严重危害老年人身体健康和生活质量。根据2008年发布的《骨质疏松症中国白皮书》的统计数据显示,我国约有6944万人(男1534万,女5410万)患有骨质疏松症,约2.1亿人存在低骨量(即骨质疏松风险人群)的情况。庞大的患者群给个人、家庭、政府不仅造成了严重的经济负担,也由此产生了相应的社会问题。   双重背景之下,无论是从占领外层空间这一提高国家核心竞争力的战略制高点出发,还是从服务大众健康这一关系民生问题的实际着眼点入手,找出骨丢失的原因并对抗治疗,都是当今航天医学乃至生物学界刻不容缓的课题。   经过近四年的反复实验,李英贤带领着她的团队不负众望,找到了一个既参与航天失重性骨丢失,又和老年性骨丢失密切相关的小核酸分子;同时,在实验中针对该小核酸设计的治疗药物成功减缓了模拟失重和增龄导致的成骨能力下降以及骨丢失的情况,这不可不令业界为之振奋。   小分子带出科研大跨步   小核酸分子(microRNA)是21世纪生命科学的最伟大发现之一,在发育、凋亡、代谢以及人类疾病方面起着重要的调控作用。microRNA是复杂而严格的基因调控网络的重要组成部分,调节mRNA稳定与翻译的研究热点,在疾病的发生中发挥着重要的调控作用,是筛选、诊断和预后标志物的热门分子。   目前小核酸作为潜在的疾病治疗靶点已经日益引起分子医学工作者的重视。近年来基于该技术的小核酸药物在人类重大疾病的治疗中展现出巨大的潜力,为现代生物医药产业开辟了一个全新的充满希望的方向。靶点的临床大规模标本筛查具有重要的病理生理意义。李英贤研究团队与301医院骨科研究所、暨南大学临床医院合作,经过长达3年的协作积累,对参与骨发育调控的microRNA分子在大量临床骨质疏松样本中进行了大规模的筛选与鉴定。军事医学科学院贺福初院士的生物信息学研究团队对筛选的大量数据进行了统计分析,针对这些microRNA分子的靶构建了一个参与骨发育调控的相互作用网络,在此基础上他们将研究目标锁定在一个与成骨细胞的功能负相关的小核酸分子(microRNA-214)。miR-214是进化上高度保守的小RNA分子,参与代谢调控、细胞防卫反应、细胞粘附以及骨的重塑过程。但是,miR-214与骨发育调控之间的关系从未见诸报道。他们的研究发现,miR-214可以调控成骨细胞的分化过程和成骨细胞的矿化成骨能力,异常高表达的miR-214导致成骨细胞活性与功能显著下降。通过分子生物研究表明,在成骨细胞发育与活性发挥中关键的转录因子ATF4是miR-214的靶基因。miR-214可以调节成骨转录因子ATF4的蛋白水平;miR-214调节ATF4的机制为结合在3’UTR区抑制其翻译;miR-214对成骨细胞功能的调节依赖于ATF4。为了进一步证明该分子在体内的作用,他们构建了成骨细胞特异表达的miR-214转基因小鼠,miR-214转基因小鼠骨形成能力低下,骨密度下降,ATF4蛋白水平显著下降。   为了进一步研究将来其在临床上的应用前景,他们在体外合成了miR-214的特异性抑制剂AMO,利用香港中文大学张戈研究团队新研制的成骨细胞特异的递送系统,将AMO精确地递送到成骨细胞表面。在尾吊诱导的失重性骨丢失中,骨靶向性的给予AMO,能够有效抑制骨骼内源性的miR-214,可以提高成骨转录因子ATF4的蛋白水平,有助于恢复尾吊小鼠的骨形成能力,能够显著增加尾吊小鼠的骨密度。在尾吊前,骨靶向性的给予AMO,能够有效抑制内源性miR-214,可以提高小鼠的骨形成能力,有助于增加小鼠的骨生长速度,减轻了模拟失重导致骨丢失的程度。不仅如此,而且上述治疗方法对OVX所致的骨丢失过程中成骨细胞功能的下降具有明显的对抗作用。上述实验数据充分表明,以miR-214为靶点的靶向治疗能显著抑制模拟失重所致的骨质疏松和增龄性骨质疏松。该项研究成果为未来中国航天员在空间站长期驻留所导致的骨质丢失的防护和减缓老年人骨质疏松迈出了坚实的一步。   中篇:一支团队勇于创新   四年,在历史的长河中只是短暂的一瞬,对于一个新组建的科研团队来说,也还仅仅处在起步阶段。而李英贤团队却在短短的四年时间里,以其严谨的治学态度、合作的团队精神、创新的科研活力,创造出了斐然的科研业绩,为中国航天医学界注入了一股新鲜的血液,成为其中一道靓丽的风景。   精英团队铸“科研利舰”   李英贤团队的最大特点是一支以青年科学家为主的高素质科研团队。5年前,李英贤刚从国外回来的时候,时任航天医学细胞分子生物学研究室主任的李莹辉抽调了各个课题组的精英组建了这支团队。当时这个团队确立的奋斗目标就是:凝聚一种力量,唱响一个旋律,打造一把利器,铸就一部精品。人才优势是这个科研团队的核心灵魂,而优秀人才齐聚一堂,如何才能最大限度地发挥出每个人的聪明才智和创造能力?取长补短,交流合作是关键。“做学问”不是一个人“闭门造车”就行的,一个成功的经验拿出来分享可以激发出更多的创造灵感,精诚合作才会产生“1+1>2”的效应。李英贤团队的成员正是注重交流,精诚合作,群策群力,锐意进取,才铸造出一艘无坚不摧的“科研利舰”,攻克了一个又一个的科研难关。   更加重要的是,在航天员科研训练中心领导和重点实验室主任的大力支持下,形成了一种浓厚的人文气氛和科研创造的环境,造就了出科研成果的肥沃土壤。领导给这支团队提出的要求:“树立一面旗帜:为人的典范、学术的制高点;形成一种精神:求真务实、实事求是、精益求精的科学精神;凝练一种风格:用于创造、追求卓越、自主创新的风格。”在这样的环境中,可以充分发挥人的潜能,无忧无虑地搞科研。   然而,科研道路从来不是一帆风顺的坦途,要想取得好的成绩也绝不可能一蹴而就。李英贤团队的成员深知“天才是99%的汗水加上1%的灵感”,他们从不好高骛远、贪图虚名,而是奉献科学,埋头苦干,踏踏实实地走好每一步。为了一个好的构想,他们可以不眠不休地在实验室潜心钻研数日;为了论证一种可能,他们可以废寝忘食地验证一次又一次。失败了,不气馁,总结教训,重新再来;成功了,不满足,汲取经验,再攀高峰……   “说是4年出的科研成果,其实关于ATF4的microRNA调控的想法早就形成了,回国以后才把这种想法变成了现实。这篇文章最后展现出来的是6张图,这是在我们提供的268张图片的基础上选出来的,每张图片都是多次实验的结晶。文章中每句话后面都跟着好几个实验……”说起成果背后的艰辛,李英贤历数种种,也唯有亲身经历过,才能真切体会到其中的酸甜苦辣。   下篇:一个集体矢志航天   航天医学基础与应用国家重点实验室于2009年9月开始建设,2012年4月通过建设验收,依托单位为中国航天员科研训练中心,是我国唯一全面开展航天医学研究的实验室。实验室以保障航天员在轨飞行期间的安全、健康和高效工作为目标,针对失重(微重力)、空间辐射等航天特因环境导致的医学问题,开展理论与应用研究,发展健康维护技术与手段。实验室的建立标志着我国初步建立技术先进、特色鲜明的航天医学研究体系,为航天员在太空健康飞行提供了重要支撑。   倾力“筑巢”引凤来兮   李英贤团队是航天医学基础与应用国家重点实验室涌现出来的先进典型,但是,它又不是“突发”的,而是具有“一贯”的特性。   贯穿之中的当然是这个国家重点实验室大的科研氛围:勇气为先、创造为本、贡献为乐、和谐为美。   “勇气为先是因为我们的工作是探索空间医学的未知领域,而空间的研究比地面上的更加复杂多变,从事这项工作更加需要勇气;提创造为本,而不是创新,因为创造是会出成果的,创新却只是一个过程,如果一个团队没有创造,团队就生长不了;贡献为乐,是希望团队成员能够在繁重的工作压力之中找到其中的乐趣,真正去享受工作、享受成功;和谐为美,因为每个团队都不是完美的,一定有各种问题存在,因此要扬长避短,看到团队的闪光点。”李莹辉是这样诠释实验室的科研精神。   李莹辉现任中国载人航天工程航天员系统副总设计师,中国航天员科研训练中心航天医学基础与应用国家重点实验室主任。   1996年,李莹辉怀着航天梦来到中国航天员科研训练中心工作。两年之后她就被任命为刚刚成立的航天细胞分子生物学实验室(国家重点实验室的前身)副主任。当时,实验室没有成果,没有论文,没有经费,优秀人才更是屈指可数。但是她觉得能为我国载人航天事业工作是一件神圣的事,在这种强烈的自豪感的伴随之下,她带领着实验室一步一个脚印,瞄准我国载人航天发展中的紧迫需求、重大科学问题和关键技术,围绕国际航天医学前瞻性、探知性的发展方向,开展了航天医学的应用基础研究,建立了载人航天飞行中确保航天员健康飞行、高效工作的新理论、新技术,为载人航天的发展提供了重要的理论与技术支撑。   2009年9月18日,李莹辉带领实验室跻身国家队——国家重点实验室正式获批建设,实验室也因此进入了一个飞速发展期。“进入国家队以后,我们对国家队‘国字号’这三个字有了新的理解,产出重大创新成果的要求给了我们很大压力,也是我们发展的动力,也正是在这种压力、动力的推动下,我想才有了英贤团队今天的这个成果吧。”   把压力转化为动力,建设之初的实验室就像一只展翅待飞的大鹏鸟,随时准备展翅。而李莹辉意识到,要尽快出成果,就必须有一支打头阵的团队,“齐头并进是不可能的,但总要有一支突击队”。李莹辉看上了当时还在美国杜克大学的李英贤。   “当时我们有几封邮件来往,我说现在国家航天事业的发展急需人才,会有很多机会和挑战,毕竟人的一生有机会置身于国家的事业中,且你的每一个进步都在促进国家事业的发展,是非常令人自豪和兴奋的。”一个人在国内,爱国情绪常常隐藏在心灵深处,平常觉察不到;而在国外,它像一根敏感的神经,一点儿刺激就会把这种深藏的感情激发起来。身处国外的李英贤胸中的爱国情怀被激发了,“她能果断回国,与国家这种大背景的吸引是分不开的”。   回国之后,李莹辉及时为她搭建了良好的平台:“我从实验室里调出20万经费给她,把室里最强的人也配给她,就是希望她能成为一面旗帜,带领室里这支突击队作出成绩。”   除了国家的大背景和实验室为李英贤团队搭建的平台,实验室良好的科研氛围和明确的科研目标也是促使李英贤团队前进的推动力。“这样的环境和举措使得这个团队在科研上进展很快。当然,这个团队的成员也非常努力。年终聚餐时,大家都会说一些年终总结和对来年的期望,但从她们团队成员嘴里蹦出来的愿望就是‘Nature、Science’这样的词汇。”   “大鹏”展翅振奋人心   “我们实验室有两条线,一条是支撑国家载人航天任务,发展防护技术,进行失重防护措施方面的研究;另一条是探讨基础机理,以骨丢失等航天医学问题为目标进行机理探索。首次载人交会对接任务中我们建立了我国初具规模的航天医学空间实验平台,这一个成果反映了实验室对国家重大工程的支撑作用,而李英贤团队这次的成果则体现出实验室在前沿理论探索的成果。”   对于李英贤团队取得的成果,李莹辉喜不自禁。她说,年初的时候,中心领导刚提出了要“双核给力”,即型号任务和基础建设同等重要,希望实验室为建设世界一流的航天员中心作出积极的贡献;如今实验室在通过验收的开局之年就有了这样实打实的成果,确实鼓舞了士气。   科研新星,熠熠生辉。李英贤团队取得这一有目共睹的好成绩不仅是对航天医学基础与应用国家重点实验室严谨治学、追求卓越的最好回报,也必将生发无与伦比的正能量,激发着航天人大跨步向前,托举着中国的航天事业迈向更深更广阔的空间。   人物名片   李英贤:重点实验室中快速成长的“先锋战士”   李英贤,1996年毕业于中国农业大学,2003年获军事医学科学院细胞生物学博士学位。2005年至2007年在美国杜克大学医学中心免疫系从事博士后研究工作,2007年10月回国,现任中国航天员科研训练中心研究员,航天医学基础与应用国家重点实验室重力生理学效应机理与防护研究方向的学术带头人,航天员系统失重生理效应机理与防护分系统副主任设计师。   李英贤出身在一个学术氛围浓厚的家庭,小学五年级父亲就跟她讲三大定律五大范畴,她说这是她搞科研的底蕴。说起父亲,李英贤十分动情地展示了父亲为她做的剪报、写的诗,“他快70岁了,还经常看书读报了解科研领域的事情,他把别人做科研的思路和事迹剪记下来给我看。我出国那年,他还写诗鼓励我在科研上要敢于创新——天工开物含奥妙,奇思联想觅机关;攻城掠地智勇在,夺冠取胜我占先”。   除了良好的家庭背景,李英贤还遇上了诸多良师,首先是自己的博士生导师,军事医学科学院贺福初院士,“贺院士做学问的精神对我影响很大,他总是要求我们不断超越自己,做到卓越,这种力求完美的科研态度深深地印在了我的科研道路上”。她到美国杜克大学做博士后,时任免疫系系主任教她做临床试验,教她科研怎么向临床过渡,“那个阶段对我是升华,从以前单纯做科研到给病人治病,我有了新思考”。   王晓刚:有“班车上的读书郎”之称的梯队成员   王晓刚,医学硕士,助理研究员。主要从事蛋白质的氧化还原调控与细胞actin骨架的功能调节,miRNA的功能等多项工作的研究,于2009年以全优成绩获得硕士学位,并获得2010年度全军优秀硕士论文奖。目前研究方向为航天环境下的自由基生物学,航天骨丢失及其对抗的分子机制,航天特因下的miRNA调控等。为这一进展的第一作者。   在这个知识日新月异的时代,国际顶尖杂志上的好文章层出不穷。王晓刚及时追踪最新文献,他的桌子上,各类文献层层叠叠,分门别类,每篇都认真作了标记。不管走到哪里,见到王晓刚,你都会发现他手里拿着一篇文献。王晓刚还是“养细胞”的能手。在细胞分子生物学实验室,养细胞可是基本功,而通常在别人手里长不好的细胞,经过他的手,细胞便能茁壮成长。   李琦:有“追星族”之称的梯队成员   李琦,医学硕士,生物化学与分子生物学专业。航天医学工程研究所助理研究员,研究方向为航天细胞分子生物学,目前主要从事空间骨丢失机理的研究。在本项目中承担荧光素酶报告实验、总RNA提取、westernblot实验和real-timePCR分析等。为这一进展的第二作者。   这位团队成员心目中的时尚女孩,从她的身上处处可以看出“真、善、美”的元素。工作中任何事情她都身体力行。实验室的仪器设备检查,卫生安全落实,她从没出现过一次漏洞……   《中国科学报》(2012-12-19第8版专题)

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