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郭国骥:创新生物技术产业

2018-07-02 15:24:00 来源:今日中国 作者:王利平 【关闭】 【打印】

  郭国骥是浙江大学医学院干细胞与再生医学中心教授。2018年2月23日,国际学术期刊《细胞》杂志上刊登了一项生物技术新成果—郭国骥带领团队成功研制出低成本、高效率、完全国产化的高通量单细胞测序“Microwell-seq”,并在短时间内利用这一平台绘制出全球首个哺乳动物细胞图谱。

  不忘初心,坚持回国发展

  郭国骥1983年生于湖北武汉。大学时期的郭国骥是典型的文艺青年,当过学校社团文艺部部长、合唱团副团长,组建过话剧团,还有过自己的乐队,大学毕业后差点做了歌手。

  “我一直喜欢音乐,尤其喜欢边弹吉他边创作。当年参加武汉高校原创音乐比赛,还进入了总决赛。曾经有演艺公司找我签约,但经过仔细考虑,我还是决定把科学研究当作人生目标,将音乐视为兴趣爱好。现在看来,当初的选择是正确的。”郭国骥说。

郭国骥

  2010年,郭国骥获得新加坡国立大学理学博士学位,随后赴美国哈佛大学医学院从事博士后研究工作,任达纳法伯癌症中心及波士顿儿童医院研究员。

  “在国外求学和工作的时候,我深切地感受到只有祖国强盛了,在外的华人才能获得更多尊重。”谈起回国的初衷,郭国骥感慨地说道。在美国期间,郭国骥就坚定了学成归国的信念。

  2014年,30岁出头的郭国骥经由浙江大学“高层次人才引进计划”从哈佛大学医学院回国,担任浙江大学医学院教授、博士生导师,成为浙江大学最年轻的教授、博导之一。

  其实,在这之前也有美国和澳大利亚的科研机构向他伸出橄榄枝,但都被他一一回绝。郭国骥说:“坚持回国一方面是考虑到日益年迈的母亲需要照顾,另一方面我也希望报效祖国,同样的成果在自己的国家做出来会比在国外做出来更有意义。”

  而之所以选择浙江大学,他表示,主要是因为浙江大学具有很大潜力,且医学院制度完善,实验平台先进,同时学校又十分看重和支持年轻科学家。在浙江大学医学院这一平台上,郭国骥在胚胎干细胞和成体干细胞领域做出了突出贡献。由于郭国骥成绩突出,2015年入选“国家青年千人计划”,2016年和2017年分别成为“浙江省杰出青年基金”“国家优秀青年基金”获得者。

  当被问及回国4年来最大的感受时,郭国骥感慨地说:“现在回国的人越来越多,脚踏实地做事的人也越来越多,加之国内科研环境和氛围也越来越好,我十分庆幸当年的选择。”

  创新生物技术

  长久以来,生命科学的研究主要针对群体细胞样品进行处理、分析和统计,进而获得均值水平的实验结果。直到近十几年单细胞组学技术的出现,才使人们能够从单细胞的水平更加精确地解析每个细胞究竟在表达哪些基因,在机体分化、再生、衰老以及病变过程中,这些基因的表达又发生哪些变化以及变化的幅度有多大等问题。

郭国骥(前排右四)和浙江大学医学院干细胞与再生医学中心科研团队

  早在新加坡攻读博士期间,郭国骥就开始对单细胞组学进行探索和研究。回国后,他发现中国单细胞测序,尤其是高通量单细胞测序这一领域尚待开发。

  出于强烈的使命感和创新热情,他迅速组建起一支研究团队,并开始了高通量单细胞测序系统国产化的自主研发。“建立起一套国产化的系统,就意味着不是利用国外的仪器,而是自己去搭建一个平台。”为此,郭国骥和团队以实验室为家,经常“白加黑”通宵工作。

  单个细胞核酸物质太少、容易丢失、分析成本高,一直是传统测序技术面临的难题。对此,郭国骥带领团队凭借敢为人先的精神,率先利用实验室一种普通的材料琼脂糖来大规模制备捕获单细胞的微孔板,同时利用微孔矩阵、分子标记和扩增技术,实现高通量、高精度的单细胞水平分析。

  功夫不负有心人。经过4年时间,郭国骥就带领团队搭建起了低成本、高效率、完全国产化的高通量单细胞测序平台“Microwell-seq”。

  在郭国骥看来,这一平台有一个明显的技术优势,即传统的测序技术“看”的是一组一组的、成群的细胞,“读”到的是一堆细胞遗传信号的均值,因此单个细胞的特异性表现容易被忽略;而高通量单细胞测序,则通过“读”取单个细胞的遗传信息,来很好地应对细胞群体异质性的问题。“未来,在疾病诊断上也可以利用这项技术,且结果更为精确。”

  科技创新既要“顶天”,面向世界科技前沿,致力于未来发展,又要“立地”,面向市场需求,服务人类需求。基于“Microwell-seq”平台,郭国骥团队对来自小鼠不同生命阶段的近50种器官组织的40余万个细胞进行了系统性的单细胞转录组分析,并在短时间内构建出了全球首个哺乳动物细胞图谱。

  这个图谱被郭国骥形象地称为“细胞地图”。他说,只要点开图谱的网站,就可以直观、清晰地看到小鼠的细胞地图。

  2017年10月,美国科学家联合多国科学家启动了“人类细胞图谱计划”,设想对人体中所有细胞进行分类和测序,系统地描绘人体细胞图谱,并通过这把“钥匙”加深对疾病诊断、监测、治疗的了解。科学界认为,小鼠细胞图谱的完成无疑将对人类细胞图谱的构建带来指导性意义,并惠及细胞生物学、发育生物学、神经生物学、血液学和再生医学等多个领域。

  “我们团队在较短的时间内独立完成了这一浩大工程,因此,希望大家对中国的生命科学技术、产业和科学家有信心。”郭国骥说,“这项技术所有试剂和材料都实现了完全国产,商业前景非常广阔。未来,我们团队会继续努力,不断研发更好、更接地气的技术,为中国生物技术产业的发展贡献力量。”

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