
学生采样前安慰梅花鹿“不怕”。 受访者供图
■本报记者 田瑞颖
仅仅40分钟,投给《科学》的文章就显示送审期刊学术委员会。这让西北工业大学基因组学博士生秦涛兴奋得有些“上头”,导师也随即将微信群更名为“冲刺”。
后面节奏也如“冲刺”般刺激:3个工作日送外审,1次返修通过终审。对于审稿人给出的一年修改时间,他们仅用了5个月。
近日,《科学》正式发表了这项由21人“冲刺”团队完成的鹿角再生机制研究。除了秦涛和同为西北工业大学基因组学博士生的袁源外,还有4位来自不同单位的共同第一作者。论文通讯作者之一、西北工业大学教授邱强告诉《中国科学报》,生命科学领域不能单打独斗,多团队融合是大势所趋,“6位共同第一作者,各司其职,缺一不可”。
必须成功
2021年3月,长春的清晨寒风凛冽,秦涛又在前往天津的高铁上睡着了,却依旧紧紧守护着凌晨采集的鹿角样本。
鹿角是哺乳动物中唯一能完全再生的器官,承载着哺乳动物再生研究的梦想。而他们要做的就是从基因层面揭示鹿角再生的秘密。
每年春天,雄鹿开始脱落旧的鹿角,启动再生。夏天,鹿角每天最多生长2.5厘米,秋天就能长成20多斤的新角。为了找到调控鹿角再生的细胞和基因,研究人员必须追踪鹿角再生的全程。
由于鹿角一年只生长一次,采集的窗口期稍纵即逝。但敏感的梅花鹿显然无法在实验室饲养,而野外采集很容易造成样本污染。最终,他们决定依托长春的梅花鹿养殖基地进行采样,再将样本送到天津的公司测序。为了避免细胞死亡和污染,样本必须在中午前送至天津。
那半年里,秦涛和同事经常凌晨三四点钻进鹿厂,小心翼翼地切下鹿角样本,进行紧张的细胞分离后,再迅速背着样本跑向火车站。高铁上的5个小时是他们唯一的补觉时间,但也是最揪心的——怕样本有闪失造成测序失败。除了增加实验成本外,还担心错过实验窗口期。完成当天的测序回到长春时已是后半夜,拖着满身疲惫望向星空,秦涛知道,“只有一次机会,必须成功”。
更大的挑战接踵而至,海量测序数据让秦涛陷入迷茫。好在“邱强老师利用丰富的科研分析经验,带着我们一步步抽丝剥茧,厘清分析主线,避免掉入盲目分析的陷阱中”。
在对不同阶段的样本进行分析时,他们有了惊人发现。脱落第5天,鹿角中竟出现了一个特殊的干细胞群——PMC4。随后的实验也印证了PMC4就是关键调控干细胞群的猜想。
此前,鹿角再生研究主要集中在组织学和形态学等层面,这是首次从分子遗传和细胞分化机制进行解析,意味着人类再生梦想离现实又近了一步。
缺一不可
2022年5月17日,秦涛将团队的研究成果正式投给《科学》。按下邮件发送键后,秦涛忐忑地不停刷新着网页。没想到的是,仅仅40分钟,文章就进入了期刊内审环节。兴奋得有些“发蒙”的他,赶紧去操场快走了几圈。
不出所料,文章很快进入外审环节,但返回的意见让大家又兴奋又犯难。两位审稿人几乎没有意见,第三位审稿人则建议补充鹿角脱落前的实验数据。要知道,时值6月,鹿角几乎都已完成脱落,当即补充脱落前的数据几乎不可能。
他们决定一搏,随即开始联系长春各个鹿厂,所幸找到一只鹿角还未脱落的梅花鹿。又进行了5个月的补充实验后,秦涛提交了返修稿。这一次,3位审稿人一致通过,论文从投稿到发表仅9个月。
邱强告诉《中国科学报》,目前已经申请了PMC4细胞群的干细胞专利,希望有助于骨骼修复和再生医学研究。在邱强看来,论文顺利发表,离不开团队协作。“合作团队都是领域里的佼佼者。”
看似半年多的实验,实际上准备了3年。尤其是鹿角采样,由于没有先例可循,切哪儿、怎么切、怎么保存等都是摸着石头过河。
解决这项难题,需要对鹿本身有深厚的研究功底。而长春科技学院教授李春义团队和吉林农业大学教授李志鹏团队正是业内有名的“鹿专家”。他们很快便探索出一种新的采样方法,并在裸鼠身上进行了实验验证。
干细胞分离与鉴定、验证以及在骨骼再生方面的应用,恰恰是空军军医大学教授黄景辉团队的强项。作为实验的基础,梅花鹿养殖和鹿厂的建立则更多依靠长春中医药大学教授李庆杰团队。
在邱强看来,“每个部分都极其重要,缺一不可。6位共同第一作者是对科学贡献的充分尊重”。
不同“精兵连”之间的“头脑风暴”是秦涛读博3年来最享受的时刻,“你可能无法想象,大家灵感碰撞时的那种兴奋”。
“蛋糕”越做越大
团队间的合作效应,就如不断上升的螺旋。
2019年,在西北工业大学教授王文的带领下,该校基因组学团队与合作者连发3篇《科学》论文,展示了在反刍哺乳动物机制上的新发现,其中包括鹿角再生能力和癌症机制研究。此次发表的新研究正是合作的延续,王文也是论文通讯作者之一。
在邱强看来,近年来我国基因组学领域研究飞速发展,得益于国家对基础研究的重视,不仅提供了一流的平台和硬件,使得研究水平突飞猛进,还吸引了很多优秀人才回国。
邱强坦言,合作将是未来生命科学领域研究的主旋律,而令人愉快的合作者,首先要有共同的科学理想和研究兴趣,其次要相互促进。“合作是创造出新的研究领域和方向,共同把新‘蛋糕’做大。”
相关论文信息:
https://doi.org/10.1126/science.add0488
《中国科学报》 (2023-03-30 第1版 要闻)