李寅青：開發單細胞核基因表達解析技術分解神經系統疾病治病關鍵

2019年1月21日，《麻省理工科技評論》公布了2018年「35歲以下創新35人」（Innovators Under 35 China）中國區榜單。從榜單中，我們看到更多中國創新科研力量的崛起，也看到跨學科、跨領域、並且對落地應用有更強烈企圖心與使命感的科研創新，這其中涵蓋人工智慧研究與應用、NLP、腦科學、新材料、新能源、生命科學、生物科技、自動駕駛等多個不同領域。我們將陸續發出對35位獲獎者的獨家專訪，介紹他們的科技創新成果與經驗，以及他們對科技趨勢的理解與判斷。

關於Innovators Under 35 China榜單

自 1999 年起，《麻省理工科技評論》每年都會推出「35歲以下創新35人」（Innovators Under 35 China）榜單，旨在於全球範圍內評選出被認為最有才華、最具創新精神，以及最有可能改變世界的 35 位年輕技術創新者或企業家，共分為發明家、創業家、遠見者、人文關懷者及先鋒者五類。2017年，該榜單正式推出中國區評選，遴選中國籍的青年科技創新者。新一屆榜單正在徵集提名與報名，截止時間2019年5月31日。

想要了解細胞乃至細胞核的基因表達情況，首先我們必須能夠準確的獲取細胞及細胞核內的基因，然後再對其進行精細的測序。在先前的研究的當中，通過小鼠或細胞系進行單細胞基因表達解析或單細胞核基因表達解析僅僅停留在概念階段，並沒有大規模的投入現實的科研研發當中去。李寅青教授在美國留學期間創新性地將組織固定與單細胞核提取技術相結合，全面避免了傳統技術會對基因表達的干擾。這一突破性的發明將單細胞核基因表達解析技術帶入現實中的科研研發當中。

我們都知道基因測序會帶給研究者海量數據，如何處理和分析這些海量數據一直是困擾研究者的大難題，傳統地分析方法是人工篩選有用的信息，這樣的做法既費時又費力，同時還存在遺漏和錯誤的分析等問題。李寅青教授碩博期間就讀於MIT電機工程與計算機科學專業，博士期間更是師從著名基因編輯大咖張鋒教授。這樣的求學經歷，令李寅青對生物學及基因學有了更為深入的了解，在結合自身的專業知識，開發出基於機器學習的單細胞核基因表達解析技術，利用計算機高效的演算法，實現單細胞分析的高解析度、覆蓋度和靈敏性。

在採訪中，李寅青教授表示，他自小對人類大腦十分著迷，那麼複雜的一個人體器官，研究和開發相應的治療技術，必須有強大的工具，為此，李教授利用他自己發明的基於機器學習的單細胞核基因表達解析技術首次追蹤和解析到成年健康脊髓神經再生的罕見過程，為研究脊髓神經修復有著重要的意義。這篇文章以共同第一作者發表於2016年的《Science》雜誌。這項技術在藥物研發和臨床檢測中實用價值受到廣泛關注，參與創建的相關科技公司，呈源生物技術有限公司也已完成第二輪融資。在該技術基礎上，李寅青教授進一步開發了神經單細胞多組學技術，整合膜片鉗、膨脹顯微、原位雜交和體內CRISPR 篩選，實現對神經環路從分子、生理、結構、功能多層次的整體高通量解析，並應用該技術，揭示了丘腦外周的抑制神經元是與遺傳性多動症等精神疾病相關的核心神經環路中的關鍵組成部分，對篩選潛在的藥物靶點提供了重要信息。

李寅青教授不僅在機器學習與單細胞核基因表達解析上有重要的學術突破，其在CRISPR基因編輯技術上也有重要的建樹。

CRISPR基因編輯技術存在脫靶效應，這使得該技術在應用上首先需要考慮安全性問題。為了降低CRISPR-Cas9基因編輯技術的脫靶率，各國研究者都在絞盡腦汁使用不同的方法去解決這一問題。李寅青教授是CRISPR-Cas9 基因編輯靶點篩選專利技術的發明人，它是首個能夠選測特異性最好靶點的演算法，進而減少脫靶的發生。另外，由李寅青教授主導或參與開發的高效定量細胞改造、篩選、幹細胞分化的合成生物學基因電路技術為哺乳動物細胞的基因編程的大型化和實用化奠定了重要的技術基礎。

李寅青教授表示，「作為一個研究者，首先就是要專註，不要跟風去做一些事，而是應該專註自己的研究，開拓新的研究領域，最大化地將學術研究轉化為具有社會價值的研究應用」。

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