曹俊越

■本报记者 唐凤

前不久，Science和SciLifeLab颁发的2020年度青年科学家奖揭晓，全球唯一特等奖授予了32岁的美国洛克菲勒大学助理教授曹俊越，以表彰其在高通量单细胞测序技术以及发育生物学方面的杰出成就。

受新冠疫情影响，2020年成为曹俊越“喜忧交加”的一年。

喜的是，他在美国洛克菲勒大学有了自己的实验室，并获得此次奖励。忧的是，疫情影响了他的实验室建设甚至研究工作。

“目前，我在纽约的新实验室初具雏形，因为疫情影响，很多实验工作还不能顺利开展起来。但是因为我们需要处理很多的高通量转录组数据，也可以利用这段时间，进行一些分析工作。”曹俊越告诉《中国科学报》。

与细胞为伴

生命是永远谈论不完的话题。“我的工作主要是高通量单细胞基因组技术开发。”曹俊越说，“正如我们所知，生命始于一个微小的单细胞。这个微小细胞不断分裂，然后分化成许多不同的细胞类型，形成不同的组织器官，最终发育成人体。为了理解生命过程，我们需要系统性地分析每种细胞种类及其在发育过程中的动态变化及分子机理。这就对技术提出了非常高的要求。”

人体内有数百种不同类型的细胞，很难根据一种或两种分子特征区分它们。而且，传统的检测技术灵敏性较差且价格昂贵，无法对几百种细胞进行全面的检测和比较。

曹俊越在华盛顿大学Jay Shendure实验室的3年半博士研究期间，研发了4项高通量单细胞测序技术：sci-RNA-seq、sci-RNA-seq3、sci-CAR、sci-fate。

sci-RNA-seq实现了不依赖于细胞分离的单细胞基因表达检测。这项技术被应用于检测超过5万个线虫单细胞的转录组测序，从而构建了世界首个生物个体水平的单细胞转录组图谱。sci-RNA-seq3可以同时检测几百万个单细胞转录图谱，费用较低、操作简单。sci-CAR可以同时检测上万个单细胞的转录组和染色质可及性数据。研究人员借此成功构建首个哺乳动物器官水平（肾脏）的单细胞双图谱。sci-fate用于研究大量单细胞在转录组水平的基因表达动态。相关研究成果分别发表于《科学》（2017、2018、2020）、《自然》（2019）、《自然—生物技术》（2020）。

照亮“前路”

当然，新技术研发并非易事。

“我一直认为技术发展是与传统研究非常不同的领域。我们正在尝试创造自然界中从未存在过的新工具，从零到一的过程会经历很多失败和挫折。”曹俊越说。

曹俊越回忆道，在研发sci-RNA-seq的过程中，他曾花费两年时间反复尝试了262种实验条件，才摸索出技术雏形。之后，他又对超过1718种实验条件组合进行优化，其中大部分都没有成功。

“反过来想，如果没有这些失败的结果和付出，就没有最终完善的技术，没有10年质的飞跃。”曹俊越笑道。

10年前，当第一个单细胞基因组技术被开发出来的时候，人们只能描绘3到5个细胞，每个细胞的成本大约是100美元。而现在，人们可以在一次实验中描绘出超过200万个细胞，而且每个细胞的费用在0.01美元以下。

曹俊越说：“这些新技术就像一盏盏明灯，照亮了生物学的探索道路，我认为这将推进单细胞动力学领域发展。”

让曹俊越感到自豪的是，他的高通量单细胞技术不需要任何特殊设备，世界上几乎所有的实验室都可以使用它们进行研究。它们不是单一的技术，而是可以作为一个平台来使用。有了这个新平台，研究人员可将同一个单细胞的不同分子层剖面同时解析出来。

“没有一种技术是完美的，会有很多限制。我很高兴能想出一些新方法克服这些技术限制，使它们变得更好。同时，我期待使用这种新技术探索世界，了解生物学新知识。”他说。

最近，曹俊越以助理教授的身份拥有了自己的实验室。

“在未来的5到10年里，我希望开发新的单细胞测序技术，用来研究体内细胞的动态变化，并且理解人体是如何随着时间的推移保持稳定的，以及细胞种群内稳态是如何在衰老过程中被破坏的。”他说。

平衡工作和生活在于专注

在日常生活中，曹俊越可以称得上“张弛有度”。

“在实验室辛苦工作一天，我晚饭后会去看风景，每天与妻子和孩子在附近的湖泊或河流边散步。我和妻子研究相同的领域。我们经常谈论新的技术想法，或者相互交换从研究中学到的生物学新见解。”他说。

曹俊越有两个孩子，6岁的儿子和1岁半的女儿。

“我女儿正好在我准备毕业论文的前一个月出生。我认为平衡工作和生活的关键是真正专注于研究、充分利用时间，尤其是学会利用照顾孩子的间歇。”他说。

新冠疫情让许多工作“停摆”，照顾孩子成了曹俊越的日常工作之一。

“通常我会在孩子晚上睡觉后做一些分析。但与孩子们玩耍、看书的时候，会完全放松下来。每个周末，我们会去附近的公园进行‘家庭旅行’，有时甚至会意外获得一些新‘点子’。”

得知自己获得青年科学家奖特等奖时，曹俊越说，“我真的很荣幸，我非常感谢过去几年来大家对我的所有支持，特别是我的导师Jay Shendure博士。”

作为青年科学家代表，曹俊越建议年轻研究人员不要害怕追求最感兴趣的生物学问题。面对挑战和未来保持积极的态度非常重要。

青年科学家奖由Science/AAAS和SciLifeLab于2013年共同设立，是生命科学领域最重要的国际奖项之一。该奖项旨在鼓励和支持青年学者开启独立科研生涯，特等奖奖励30000美元；其他三个类别的获奖者每人将获得10000美元的奖励。

曹俊越告诉《中国科学报》，他准备把这笔奖金当做孩子的科学启蒙经费，希望引领他们进入生命科学这个领域。

往年的获奖者通常会于12月应邀前往瑞典，参加为期一周的科学纪念活动，并有机会与所在领域的主要研究人员见面。一年一度的颁奖典礼和宴会在斯德哥尔摩的镜子大酒店大厅举行，这是诺贝尔奖宴会的原址。而今年受新冠疫情影响，颁奖典礼通过视频会议的形式进行。即便无法前往瑞典，曹俊越也希望能与其他获奖者进行交流。

曹俊越很欣赏今年特等奖奖杯设计师Alicia Bergsten对设计的诠释：“我决定把奖杯做成一个球形，象征着地球，它由染色体形状的银色拼图组成。我认为研究就像在寻找一个特定的片段，能拼接到已知世界中。当你找到丢失的那一块时，你就在创造一个更大的画面，其他人可以给它添加更多的拼图碎片。”