对话“基因剪刀手”杨璐菡:“希望能从前人跌倒的地方爬起来”

日期: 2015年11月30日


    

 

近日,国际权威学术期刊《科学》刊载的一篇论文,在全世界引起轰动。哈佛大学和生物技术公司eGenesis的研究人员,运用一种新兴热门的基因编辑技术,敲除了猪基因组中可能有害的病毒基因,攻克了猪器官用于人体移植的重大难关,给全世界众多需要器官移植的病人带来希望。论文的第一作者、今年29岁的杨璐菡,继2014年被福布斯杂志评为30岁以下30个科学医疗界领军人物之一后,再次成为世人瞩目的焦点。她被人们形象地称为“基因剪刀手”。

 

因这篇论文意义重大,《科学》杂志提前在线刊登了论文。消息传出后,人们有期待,也有疑问:猪器官移植到人体还需要多久?还有哪些障碍?29岁的哈佛博士杨璐菡是怎样一个人?什么样的教育成长经历,让年纪轻轻的她取得了如此不凡的成绩?本报特聘记者吴娟在美国波士顿对杨璐菡进行了专访。

 

“需要7天24小时的专注”

 

找到杨璐菡,颇费周折。

 

从发出第一封采访约函,到联系上她,记者用了两天多时间,其间动用了我能想到的所有通讯工具、社交网络和朋友资源,都一无收获。在一个美国的凌晨,国内的下午,杨璐菡在成都七中就读时的班主任谢华发来杨璐菡的微信号码,我点击添加,之后却仍旧是漫长的悄无声息。只有微信头像上,穿着蓝白格衬衫、长发飘逸的她,在树丛中、阳光下甜甜地微笑。

 

这让我想起网络上天天闪现的那么多的“校花”、“女神”。在流行拼“颜值”的当今,这样一个女孩,却多年静静守在实验室,埋头于艰苦的科研攻关,做出举世瞩目的成果,她,是不是更有“女神”范儿?

 

记者:前不久,《科学》杂志以电子版形式推出了你们的论文《猪内源性逆转录病毒的全基因组失活》,很轰动,各国媒体纷纷报道。你的生活有什么变化?

 

杨璐菡:对我来说,这是一项“24×7”的工作,即需要7天24小时的专注,尽可能时时刻刻注意力都在课题上。这是一个复杂的科研项目,除了肯想、肯干,我们还要有效结合基因修改、免疫排斥和动物实现各个方面的知识和技能。猪器官用于人体移植这个领域消沉了近15年,行业内外所有人都在瞩目我们的进程,希望有一些突破性的进展。同时,这也是一个长期的工作,需要几年,几十年,甚至是一个终身的事业。

 

记者:论文有14人署名,作为第一作者,你在团队中担任怎样的角色?

 

杨璐菡:我们团队聚集了生物工程、信息、动物基因胚胎、免疫移植的精英科研人才;并且,我们的团队和世界顶级临床器官移植团队展开了合作,希望把科研成果有效地转化成临床的应用。2014年,我在波士顿创立了生物技术公司eGenesis,作为联合创始人和首席科学执行官,负责带领科研团队一起推动异种器官移植在临床上的开发和应用。

 

记者:你们专注于这项研究有多长时间了?

 

杨璐菡:2008年我进入实验室做博士的时候,就一直想做这个课题,但是当时没有合适的技术和工具。直到2013年,发明了用天然细菌的CRISPR-Cas9来做细胞基因组的编辑技术,使这一课题的启动成为可能。2013年秋,我从哈佛博士毕业,开始亲手组建和带领团队,设计实验,开展异种器官移植的工作。

 

记者:你们使用的CRISPR-Cas9基因组编辑技术,是两年前出现的新技术,目前比较热门。它可以识别和去掉特定的基因组序列。有学者认为这一技术的发明意义重大,将来有望获诺贝尔奖。能介绍一下这个技术吗?

 

杨璐菡:这个技术被《科学》杂志评为2013年科学领域顶级突破。这是生物医学史上第一次可以简单编码修改细胞的基因组,包括人类的基因组。在短短两年中,这个技术被广泛应用到世界上很多生物实验室、生物技术及制药企业。当时,我很幸运地参与了相关研究工作,作为并列第一作者,第一次实现了这个技术在细胞中的基因编辑,成为CRISPR-Cas9技术在细胞内修改基因组的发明者。

 

记者:你的导师乔治·丘奇被人称作“基因编辑大牛”。能介绍下他吗?他在这个科研项目中是怎样的角色?

 

杨璐菡:乔治是我的博士生导师,他和我是生物技术公司eGenesis的共同创始人。像所有成长道路上的恩师一样,乔治在学术上和为人上都给了我很多榜样的力量。他是美国科学院和工程学院院士,在基因领域的学术界和工业界有举足轻重的分量,是个有远见卓识又敢想敢说的先锋。他一直鼓励我大胆想象,大胆实践。同时,他又是个非常谦卑和善良的人,善于聆听,倡导合作和分享。他对我的工作一如既往地支持,包括前期的科研经费支持,给课题方向提供建议,配合我与世界顶级移植医疗团队取得双边意向的合作关系。

 

猪器官或许是解决问题的最快途径

 

有数据显示,全世界约有200万人需要器官移植。但据世卫组织统计,全世界有器官移植需要的病人与所捐献的人体器官的数量比是20∶1;如果将那些靠药物维持并等待移植手术的病入算进去,这一比例将拉大到30∶1。

 

可见,移植器官短缺是一个全球困境。科学家们正在不同的路径上探索解决这一困境的方式。中国科学院生物物理所博士后管娣告诉记者,关于器官移植和器官再造,目前有不同的研究方向:有的科学家致力将人类自身细胞体外转化为干细胞,培育成相应组织器官,用于器官移植;还有的专攻异种器官移植,猪器官移植研究就属于后者。

 

记者:猪器官向人移植的研究之路不那么平坦。上世纪90年代,猪器官移植研究在欧美很热,一些大药厂也投入巨资,希望解决猪器官的人体排斥问题,没想到后来发现猪的基因组里存在内源性逆转录病毒,异种器官移植的临床试验被明令禁止,相关研究也停滞下来。为什么你要选择一个已经搁置在那里、比较冷门的研究领域?

 

杨璐菡:刚看到这个课题,我是持质疑态度的。异种器官移植,古希腊神话故事里已开始有了构想,千百年的尝试都没有进展,在现代医学史上更遭受了惨重的失败。并且,这些年,干细胞作为一个新生的领域,得到了主流科研的更多关注和认可。

 

对课题深入学习后,我开始了解和认可异种器官的逻辑。首先,我相信人类一定会有办法解决器官移植供体缺失的问题。那如果我们理论上穷尽所有可能的方法,不排除三种:一是有更多的人类器官捐献;二是用干细胞的技术在体外培育人造器官;三是用猪作为生物孵化器,制造出适合人类移植的器官。

 

尽管西方国家鼓励器官捐献,方案一近30年来都不见起色;而在中国和亚洲文化中,“死无全尸”又是人们比较忌讳的事情,能移植的人体器官的供需差距,一直是很大的医疗和社会问题。方案二则是发现了干细胞后大家比较关注的方案,但目前的干细胞技术还仅能有效分化成有限的几种细胞。如何制造器官所需的上百种细胞,如何把它们组装成生物上的合理结构,还没有科学解决的思路。方案三或许是解决问题的最快途径。猪器官的大小和功能与人相似,大自然已经给我们制造了一个器官发育成长的生物孵化器,而异种器官移植的核心就是把这个孵化器修改一下,解决免疫排斥和病毒传染问题。

 

记者:猪器官向人体移植,避不开三个关键问题的解决:病毒传染的风险,免疫排斥,以及器官功能的匹配性问题。此次发表的论文,是针对病毒传染风险的。你们现有的研究成果,可以多大程度上避免这一风险?

 

杨璐菡:理论上我们把所有病毒活性元件敲除,风险为零。

 

记者:其他的两个环节呢?

 

杨璐菡:在其他环节上,前人已经走出了一大步。上世纪90年代初,猪的神经元细胞放到帕金森病人身上,至今这些被治愈的病人还有人健康地生活着,并且没有帕金森的症状。当年因为病毒的发现和潜在的危险,所有实验被叫停,但至少在细胞组织的功能性上面,证明了异种器官移植的可能性。在内源性病毒问题被发现后,由于缺乏解决方案,没有人能估计异种器官移植临床化的时间和资源投入。而我们在过去的两年里,证明了技术的可能性以及团队的创造力和执行力,这使大家开始重新审视和重视这个领域。

 

记者:你提到你们与世界顶级移植医疗团队建立了合作关系,能介绍下这些医疗团队吗?

 

杨璐菡:2013年春,我第一次用实验证明基因剪刀技术可以用于人类基因组编码基因,文章在《科学》杂志发表之后,美国两个顶级的移植手术医生不约而同地找到了我们。一位是麻省总医院移植研究主任大卫·萨克斯,另一位是印第安纳大学医院移植科主任约瑟夫·泰克特。他们两人都有近20年做异种器官的经验。曾经沧海难为水,这个技术的发明让他们的领域重生曙光,他们希望能跟我们一起合作。其实这也是我开始认真考虑这项课题的一个重要原因。

 

“我有责任回馈社会”

 

谢华是杨璐菡就读成都七中高二和高三时的班主任。谢华用“阳光、热情、开朗、聪慧、好学、善良”六个词对杨璐菡做了个“素描”。

 

认真、执着,是杨璐菡给母校的老师们留下的一致印象。语文老师曾华回忆了这样一件事:杨璐菡从四川峨眉山刚考入成都七中时,有较重的家乡口音,可她偏要报名参加学校的朗诵比赛。学业、竞赛和各种社会活动已经让她忙得不可开交,杨璐菡就利用中午的零散时间,抓紧练习普通话,还不时去找老师纠正她的发音,结果高二时,在校朗诵比赛中,她一举拿下二等奖。

 

记者:从峨眉山到成都,然后北大四年,哈佛七年,这一路走来,你最深的感触是什么?

 

杨璐菡:我在四川小县城长大,是一个土生土长的中国“80后”。对我来说,能够有机会和平台做我现在能做的事情,是因为社会给予了我很多的教育资源,我有责任力所能及地回馈这个社会。

 

记者:你一直在学习,你感觉在今天这个时代,怎么样才能学得更好?

 

杨璐菡:我觉得学习是终身的过程。学习有很多途径——课本学习,跟周围人学习,通过阅读学习,通过自我了解和自我反省来学习。对学生来说,课本学习是最高效的系统学习方法,所以不要浪费学校的光阴。向周围人学习及拓展阅读能丰富人生阅历和扩展视野。我们每个人生阶段认识的人和读的书,都随着周遭环境和知识诉求的变化而发生改变。比如说,我现在比较喜欢读政治人物的传记。一方面汲取能量,比起他们处理的事情的复杂程度,自己遇到的困难还算简单的;另一方面,他们看世界的方法和做决定的逻辑也给我提供新的思维方式。最后,我感觉很受益的学习方法是多去了解自己。我尽量在生活中留点发呆的时间,消化自己的情绪,整合思路和信息,建立自己独立的价值体系。

 

记者:你现在不仅是研究者,而且是创业者,面对的环境将更加复杂。你和导师合作创立了生物技术公司,为什么会考虑成立公司?

 

杨璐菡:这是推动异种器官移植最有效率的方法。我们已经证明了技术的可能性,一个有执行力和明确目标的公司会更有效率地推动研发。异种器官移植,除了是一个科研问题,还是一个很复杂的商业和社会问题,涉及生物伦理、安全、医疗监管和操作,需要多方面专业人士合作应对。我个人的抱负也是一个因素。作为一个科研人员,在我看来,能亲身参与自己发明的技术转化成跨时代的改变人类健康的方案,是一件很欣慰的事情。

 

记者:过去十多年,人类基因组研究取得了快速进展,给生命科学研究领域带来了革命性的变化。一些基础研究成果在寻求产业化,人类会多大程度受益于这些研究成果?

 

杨璐菡:基础生物科研产业化是行业的大趋势。在我看来,基因革命有两波热潮,第一个浪潮是读基因,也就是所谓的基因测序。从2002年我们有了第一个人类基因组草图之后,我们在测序技术和应用上有了很多的进步,这也是精准医疗的核心科技。第二波,就是编写基因组。这个技术有深远的意义,也积累了足够的知识来推动产业革命。它可以帮我们更好地解读基因组。人类基因组30亿个碱基对,就算测出来了,这些生命密码的含义大多数都是未知的。而基因编写和修改,可以让我们明确知道基因的功能和作用,给我们提供基因治疗的可能性。

 

大多数的人类疾病不同程度上都有基因的基础,如果我们可以在基因的水平上准确进行修改,那就为治疗人类疾病、特别是遗传疾病提供了新的路径。另外,生物生产上会有大的进展,就像我们做异种器官移植一样,我们可以修改模式生物,比如猪。利用基因修改的技术,把“自然发酵罐”的性质修改,产生可以移植到人体的器官。

 

记者:你觉得这个过程苦不苦?对你来说,科研工作的乐趣在哪里?

 

杨璐菡:辛苦是一定的。我深知自己肩负着很大的使命和压力,我们作为新一代的科学家,掌握最新的技术,希望能从前人跌倒的地方爬起来,并且走得更远。(特聘记者 吴娟 发自美国波士顿)

 

本文转载自中国教育报,赛业生物特别分享。

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