劉光慧：讓幹細胞逆齡重生的「魔法師」

科技日報記者 張佳星

手持四根「魔杖」，胸前一顆光耀璀璨、孕育無限可能的「水晶球」。如果給中國科學院動物研究所研究員、幹細胞國家重大科學研究計劃首席科學家劉光慧畫一幅卡通素描，這個構圖再合適不過。

四根「魔杖」代表四種基因編輯技術，除了聞名遐邇的CRISPR/Cas9基因編輯技術，團隊對於輔助病毒依賴的腺病毒載體（HDAdV）、TALEN、telHDAdV等基因編輯技術持續探索研究了近十年。「水晶球」代表充滿生命魔力的幹細胞，無論是成體幹細胞、胚胎幹細胞還是誘導多能幹細胞，劉光慧對蘊藏在它們內部的「波詭雲譎」的機製做了深入的探索，並創新性地發明了精準的基因編輯技術，推動幹細胞走向不同的生命進程。6月29日，這位「魔法師」獲得中國青年科技獎特別獎。

面向老齡化重大問題

揭秘「不老泉」機制

「通過了解細胞命運決定的分子機理，可以在實驗室中將人類幹細胞衍生成不同種類的細胞，或使一種細胞重編程為另外一種細胞。通過撥動特定的分子開關，也可以重新設置衰老的時鐘，使老化的細胞重返年輕態。」劉光慧說。

在各種細胞機制的「密林」中穿行，「不老泉」的光芒一直吸引著他。近些年他帶領團隊首次在人類疾病幹細胞中實現致病基因突變的精準高效矯正；獲得世界上首例遺傳增強的幹細胞及血管細胞……這些讓劉光慧獲得了談家楨生命科學創新獎、樹蘭醫學青年獎等眾多獎項和榮譽。

憑藉創造了世界首例長壽基因敲除猴模型、揭示靈長類和嚙齒類動物在衰老調節通路方面的差異，劉光慧及合作團隊獲得了2018年度「中國生命科學十大進展」。

學醫的經歷讓劉光慧深刻理解科研的終極目標是人類疾病防治，他發現教科書中記載的疾病機理和藥物的作用原理幾乎均來自於西方。為了用中國方案解決人口老齡化的重大科學問題，發現新型疾病機理和干預策略，劉光慧走了一條看似「繞圈」的路，卻直擊「根基」。

在北大醫學院和中科院生物物理所攻讀學位後，劉光慧前往美國斯科利普斯研究所從事博士後研究。在這個全美排名前十的研究所，劉光慧對細胞核膜蛋白的性質和功能進行了透徹的研究。2009年，美國解除了對胚胎幹細胞研究的限制。劉光慧判斷幹細胞技術對於理解和治療人類疾病將大有可為，旋即於同年轉入美國索爾克生物學研究所，開始從事人類幹細胞相關研究。

2012年，在幹細胞和基因調控領域受到良好訓練的劉光慧重返中國科學院，建立了衰老與再生研究組。「出國學習就是為了回來。」劉光慧堅定地說。

牢記瞄準臨床使命

發展精準基因編輯技術

牢記瞄準臨床的使命，劉光慧對於基因編輯技術的精確度有了近乎嚴苛的要求。「要在臨床上施用基因編輯技術，精確度和安全性要做到極致。」劉光慧說，這就好比晶元的生產技藝，只是要達到的不是單納米級的極限，而是單核苷酸的極限。

他利用特有的基因編輯工具，不僅在人類幹細胞中矯正了十種致病基因突變，而且還通過改寫人類基因組遺傳密碼中的1至2個單核苷酸，獲得同時抵抗細胞衰老和惡性轉化的增強型人類血管細胞和幹細胞。

在對生物技術的創新中，劉光慧追求極致的工匠精神，他的團隊目前授權或申請發明專利25項。「科技創新需要大量的知識和技術積累，那不光是純生物學的東西，還需要同化學、物理學、信息學等學科進行深度融合交叉；衰老研究不僅要聚焦一種細胞的命運，還要兼顧到組織、器官和系統的相互作用。」劉光慧說。

憑藉對技術平台的精細打磨，劉光慧可以對「水晶球」中微小的變化了如指掌。「例如把熒光基團精準地錨定在TTALE（一種基因編輯工具）上，細胞衰老過程中染色質變化變得可見。」劉光慧說。

正應了那句「工欲善其事必先利其器」，在平台搭建和理論探索「雙管齊下」的研究部署下，劉光慧近年來實現了多項原創性新發現。「我們檢測到衰老細胞的基因組和表觀基因組發生了顯著變化，這些改變甚至可以『傳染』年輕細胞。」劉光慧興奮於這些開拓性的新知。在他的創造中，衰老的細胞和分子程序逐步變得可識、可辨、甚至可動態捕捉，「老去」這個亘古謎題的面紗正被逐步揭開。

來源：科技日報 文中圖片均由作者提供

編輯：左常睿

審核：王小龍

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