文/邱晨輝

▲潘巍峻等人在觀察斑馬魚（圖/中科院上海營養(yǎng)與健康研究院、中科院科技攝影聯(lián)盟）

圖/東方IC

英國魔法師紐特·斯卡曼德在全世界尋找神奇動物的下落。在“麻瓜”世界，有一幫科學(xué)家鉆進(jìn)了斑馬魚的體內(nèi)，他們利用活體免疫熒光標(biāo)記、遺傳調(diào)控和圖形重構(gòu)計算等“魔法”，追蹤到了生物體內(nèi)“最神奇細(xì)胞”的行蹤。

中科院上海營養(yǎng)與健康研究院研究員潘巍峻帶領(lǐng)其研究團(tuán)隊，在國際上首次高清晰解析了體內(nèi)造血干細(xì)胞歸巢的完整動態(tài)過程，該研究成果于北京時間11月20日于《自然》雜志在線發(fā)表。

令人驚訝的是，做出這一成果的科研團(tuán)隊平均年齡只有27.2歲。潘巍峻還頗為自豪地曬出了團(tuán)隊合影，上面洋溢著笑容和朝氣，“請大家看，這就是我和我的90后們！”

白血病終結(jié)者

走進(jìn)潘巍峻位于上海營養(yǎng)與健康研究院的實驗室，首先映入眼簾的是五顏六色的紙條，黃色紙條寫著實驗魚的出生日期，紅色紙條提示“多喂食”，白色紙條則寫著實驗數(shù)據(jù)，這些琳瑯滿目的記錄之中，藏著一個和人們生活并不遠(yuǎn)的關(guān)鍵詞：造血干細(xì)胞。

中科院生物化學(xué)與細(xì)胞生物學(xué)研究所研究員、中國科學(xué)院大學(xué)博士生導(dǎo)師景乃禾介紹，造血干細(xì)胞是最早應(yīng)用于臨床治療的一種干細(xì)胞。一個典型的例子就是白血病，這類疾病大部分原因歸根溯源就是造血機(jī)能出現(xiàn)障礙，隨著干細(xì)胞移植技術(shù)的不斷發(fā)展，白血病有望不再是人人聞之色變的“血癌”。

不過，這一切的前提是，造血干細(xì)胞的正確“歸巢”。

所謂“歸巢”，是指造血干細(xì)胞在循環(huán)中游走，尋找其最適宜的微環(huán)境的過程，而只有尋找到自己的“家”，干細(xì)胞才能有效地發(fā)揮其功能。

不過，有關(guān)造血干細(xì)胞如何歸巢，科學(xué)上知之甚少。

景乃禾說，骨髓移植通常會從供髓者中獲取幾千萬個細(xì)胞，這其中，造血干細(xì)胞約有幾百萬個，而真正成功歸巢的造血干細(xì)胞則更少，客觀上造成了一定程度的細(xì)胞浪費(fèi)。

換句話說，一旦理解了造血干細(xì)胞的歸巢過程，就不再需要抽取如此大量的細(xì)胞，可大大提升骨髓移植效率。

這也是潘巍峻團(tuán)隊研究這一問題的出發(fā)點(diǎn)。

走前人沒走過的路必須冒險

要摸清楚造血干細(xì)胞的歸巢路線，以及其停留位置和時間的規(guī)律難度不?。涸煅杉?xì)胞“回家”是一個時間、空間跨度都相當(dāng)大的生命過程，已有的生物學(xué)研究系統(tǒng)都難以做到在宏觀和微觀水平同時解析該過程。

用潘巍峻的話說，顯微鏡只能解決“顯微”的問題，但生物體的生命過程是個宏觀現(xiàn)象，這一點(diǎn)又如何解決呢？

潘巍峻團(tuán)隊決定先從研究方法上著手，摒棄傳統(tǒng)的研究系統(tǒng)。

這是一套全新的、可完整解析體內(nèi)造血干細(xì)胞歸巢全過程的研究體系，屬于潘巍峻團(tuán)隊首創(chuàng)——采用可變色熒光蛋白，建立造血干細(xì)胞標(biāo)記系統(tǒng)，在高分辨率共聚焦熒光顯微鏡下，可從宏觀到微觀，生動呈現(xiàn)出新生造血干細(xì)胞歸巢全過程。

“這很大膽，沒有人這么做過?！?9歲的博士生薛文志說，最初團(tuán)隊也是沿用傳統(tǒng)方法，反復(fù)嘗試，但最終無果。

事后薛文志感慨：“我們是站在巨人的肩膀上尋找一個新的突破口，逐步得出新的結(jié)論，建立自己的研究體系，是一個螺旋上升的過程。盡管，這個過程很坎坷。”

“走前人沒走過的路，必須冒險，這在科學(xué)探索上無可避免?！痹谂宋【磥?，倘若只做繼承過去的課題或者只會緊跟學(xué)術(shù)熱點(diǎn)，到最后無非是重新證實別人的重要性，缺少科學(xué)探索的意義。

煎熬中收獲成就感和幸福感

斑馬魚是潘巍峻團(tuán)隊選擇的實驗對象，這種脊椎動物的神經(jīng)系統(tǒng)、心臟、腎臟以及主要造血組織都和人類十分相似，而且，其胚胎全身透明便于觀察。潘巍峻團(tuán)隊把斑馬魚尾部造血組織中造血干細(xì)胞停留的時間和空間規(guī)律解析了出來。

最終，這支團(tuán)隊發(fā)現(xiàn)了造血干細(xì)胞歸巢停留具有“熱點(diǎn)區(qū)域”，“造血干細(xì)胞從誕生的那一刻起，就具有歸巢能力，而且歸巢之后很活躍，忙著分化增殖，顧不上在‘家’休息。”

令人驚喜的是，他們還意外發(fā)現(xiàn)了一種全新的微環(huán)境細(xì)胞，并將其命名為“先導(dǎo)細(xì)胞”——就像去大戲院看戲，先要買票，如果去晚了，查票員會先驗票，打著電筒引導(dǎo)你到座位后再離開。先導(dǎo)細(xì)胞就像這個查票員。

有人將這些成果形容為對造血干細(xì)胞“回家”之路的高清“直播”。但為了這場“直播”大戲，科研人員搭建舞臺、訓(xùn)練演員歷時6年，背后是對造血干細(xì)胞停留位置和時間的大量統(tǒng)計、計算、分析，以及數(shù)不清的日日夜夜。

最初，潘巍峻并不確定“路究竟在何方”，有時也懷疑“自己是否膽子太大了”：那是2014年，團(tuán)隊遇到用什么成像手段來解析歸巢過程的問題，這需要大量對照和重復(fù)實驗。

這一做，就是一年半的時間。

回憶起那段時光，薛文志說：“太難熬了，甚至想放棄！”由于建立成像系統(tǒng)時，沒有考慮到光毒性，實驗結(jié)果大多是一些假象，他們總覺得有些什么不對勁，掙扎了三四個月，最后決定改進(jìn)實驗條件。

直到2015年，才開始出現(xiàn)轉(zhuǎn)機(jī)?？蒲袌F(tuán)隊第一次在活體內(nèi)觀察到了造血干細(xì)胞的行為，眼前的景象“非常生動”。

薛文志記得，當(dāng)時整個團(tuán)隊為之振奮。仔細(xì)研究后，他們很快發(fā)現(xiàn)，最新的景象和傳統(tǒng)文獻(xiàn)里的描述“大不一樣”，這讓他們更加欣喜。

“當(dāng)?shù)却丫玫某晒尸F(xiàn)在你面前，就像是追了很久的女孩子，你向她告白時，驚喜地聽到，她也喜歡你，這是很有成就感和幸福感的瞬間。”薛文志給出這樣一個比喻。

接下來又是3年的實驗，反復(fù)驗證。2017年底，潘巍峻團(tuán)隊向《自然》雜志投了論文，從投稿到接收僅用了6個月。

特別能吃苦的90后

不同于人們對90后的某些刻板印象，潘巍峻對團(tuán)隊里這些年輕人的評價是“特別能吃苦，超級拼”。

干細(xì)胞一個小小的“回家”行為異常復(fù)雜，科研人員通過儀器設(shè)備所看到的，既有真正的“回家”，也有假象的“路過”。90后團(tuán)隊去偽存真，總結(jié)出一個規(guī)律，即只有那些停留30分鐘以上的，才能稱其為“回家”或者“歸巢”。

這就需要長時間持續(xù)地觀察。實驗趕進(jìn)度時，潘巍峻和他的3位博士生即此次論文的3位共同第一作者李丹彤、薛文志和李美“三班倒”：有人負(fù)責(zé)白天，有人負(fù)責(zé)從深夜盯到凌晨，有人則從凌晨爬起來負(fù)責(zé)盯到太陽曬到頭頂，“每天只睡4到6個小時，就連走路也在全速開動腦筋”。

“要保護(hù)他們對科研的興趣還有熱情，在此基礎(chǔ)上建立信心，最終堅定攻克問題的信念?！迸宋【f，正如“先導(dǎo)細(xì)胞”一樣，導(dǎo)師也有“導(dǎo)”之義——不是代替學(xué)生完成每一件事，而是用正確的方式引導(dǎo)他們?nèi)オ?dú)立思考，團(tuán)結(jié)協(xié)作，敢于為科研獻(xiàn)身。（據(jù)《中國青年報》）※