华人学者齐磊对话:科学家即梦想家

【字体: 时间:2016年01月19日 来源:生物通

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  斯坦福大学的华人科学家齐磊(Lei (Stanley) Qi),近年来在CRISPR研究领域取得了一系列突破性进展,新年伊始,国际学术期刊《Journal of Cell Science》报道了对齐磊博士的访问对话。

  

生物通报道:斯坦福大学的华人科学家齐磊(Lei (Stanley) Qi),近年来在CRISPR研究领域取得了一系列突破性进展,在Cell、Nature Biotechnology、Nature Methods等杂志上接连发表了多篇研究论文。在2015年1月份,他带领的研究小组开发了一种CRISPR支架RNA(scRNA)(华人学者Cell发表CRISPR重要成果)。scRNA编码了靶位点和调控功能,能同时实现对不同基因的激活和抑制。这项研究发表在了国际权威杂志《Cell》。接下来,齐磊与Gladstone研究所资深研究员丁胜(Sheng Ding)博士合作,已经找到了一种方法,通过导入几个关键的化合物提高了CRISPR的效率。这一重要研究成果发表在2月5日的《细胞干细胞》(Cell stem cell)杂志(华人科学家Cell子刊发表CRISPR重要研究成果)。2015年12月份,齐磊博士和加州大学旧金山分校的Wendell A. Lim教授在Nature Reviews Molecular Cell Biology杂志上发表综述文章,探讨了CRISPR–Cas9在基因组编辑以外的技术发展和广泛用途(华人学者Nature综述:超越基因组编辑的CRISPR–Cas9)。

齐磊博士在清华大学获得了他的第一学位——物理和数学。然后,他进入加州大学伯克利分校Steven Chu(1997年诺贝尔物理奖得主)的实验室工作,之后在Adam Arkin和Jennifer Doudna实验室获得生物工程学博士学位。齐磊的研究工作赢得了国家卫生署署长的早期独立奖,这让他得以在加州大学旧金山分校开始了自己的实验室,作为一位没有博士后经历的系统生物学研究员。在2014年,他来到斯坦福大学,现在他是该校生物工程学、化学和系统生物学系的助理教授。他发明了将CRISPR-dcas9系统用于转录调控和基因组成像。他目前的研究主要集中在,开发新的工具和技术用于基因组编辑和转录调制,操纵分子网络,以了解生物学的基本原则,并设计细胞表现出预期的行为,如教免疫细胞识别和消除癌症。

新年伊始,国际学术期刊《Journal of Cell Science》报道了对齐磊博士的访问对话:

是什么促使你成为一名科学家?
这是诸多因素的组合。一是对世界充满好奇,尤其是生命科学。本世纪是生命科学的世纪,我们已经在其他学科取得了许多突破,但我们仍然对生活中的许多细节了解甚少。二是我的个性。我喜欢科学家的生活方式,因为它给了我任意思考问题的自由。第三点是成就感——我发现自己能够回答人们喜欢的问题,开发人们喜欢的技术,我深受鼓舞,我知道我可以做得很好。

你的背景是物理学,你是怎样成为一名生物工程师的?
我在中国长大,在学校接触了大量的科学知识,爱上了物理和数学。我喜欢它,因为它能让我以一种理性的方式进行思考,并简化了解释非常复杂事物的规则——这真的非常神奇!所以,当我上大学的时候,我专修了物理学位,然后是数学。但是我觉得有限,因为中国研究生教育并不能像美国那样提供自由,鼓励学生探讨。所以我来到伯克利。我参加了物理学项目,但在那一刻,我开始意识到,更大的突破必须是将物理与其他东西结合起来。我在伯克利的第一个导师是Steven Chu,他后来成为美国能源部的秘书。在他离开后,我需要换一个不同的实验室,我也想尝试一些不同的东西。我问Steve,他说:“有很多新的领域,有一个叫做合成生物学的领域”。直到那时我还没有听说过合成生物学。

现在你实验室的研究重点是什么?
现在我的实验室工作集中在三个方面。首先是技术开发。我们开发了CRISPRi技术,来合理地设计转录过程,以及通过激活或抑制单个或多个基因,控制它们的表达。我们还开发了另一种方法,基于CRISPR对活细胞内的基因组DNA进行成像,现在我们正在研究新的技术,使它更容易在一个大的规模上对基因组中的每一部分进行成像。第二个领域是,如何利用技术更好地了解生物学。我们可以使用工具来干扰基因表达,其他实验室已经开发了有力工具,来分析表达水平和它们之间的相互作用。我们可以把它们结合起来,并在一个类似发育的过程中,映射出转录控制的动态图像。第三个领域是治疗,我真的希望,也许五年或十年后,我们的工作将成为一个真正的世界改变者。整个CRISPR领域为基因治疗开辟出了一个巨大的新领域。因此,我们现在正在考虑,如何利用我们的工具来实现新的治疗方法,用于体内基因治疗或癌症免疫治疗。用细胞作为治疗试剂,在某些类型癌症的治疗中,变得非常流行和有前途。我们希望,用我们的工程方法来制备这样的细胞,如增加一个额外的安全级别,来调节它们的活性,因为这些细胞有时过于有效了。

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在你的研究中,面临的最大的障碍是什么?
障碍发生在当我们试图思考如何使用技术来治疗癌症的时候。我的背景是物理学、合成生物学和生物工程,我其实不太了解癌症。这需要一个学习过程,才能够真正地与癌症生物学家和医生交谈,以认识到真正的问题是什么,什么问题值得探索以及下一个可行的目标是什么。

你是怎么做到的?
我和不同的专家讨论,并收集不同的意见,因为癌症和癌症治疗是非常大的领域,并且对于每种特定的癌症来说,都有一个完全不同的世界。我鼓励我实验室的成员,与其他实验室的人紧密合作,这真的很有帮助,因为他们有想解决的问题,我们有工具,但我们想知道,我们可以在哪里使用它们。

你对建立良好合作的建议是什么?
我的建议是有效的沟通。这是显而易见的,但也很难,因为很多时候人们并不知道别人在期待什么或者能提供什么。我通常都非常坦率地问:“你想让我们做什么?”,我发现这种合作方式是更好的。

当你建立自己的实验室,你没有预期到的是什么挑战?
主要有两个挑战。首先,我只会使用“复杂”这个词。一个实验室真的要有所有的因素在一起。科学固然很重要,但也有人与人之间的协调也很重要。例如,人们的加入和离开,以及你如何把从年长者那里学到的知识传递给新手?在一开始并不容易想到这么多的因素。其次的挑战是,我是那种总是希望事情更快地发生的人,但建立一个实验室并不是那么快。我不能24小时不睡觉 的工作。我和资深教授们沟通过,他们总是告诉我“耐心点”。所以……准备好了,对我来说,这是一个挑战!

你现在面临的新挑战是什么?
现在,实验室的成员负责不同的项目,但作为一个PI,一件直接的事情是,想到科学的方向。这些项目解决了这个领域的问题吗?这就是为什么随着实验室的建立,我确信我们是在做最重要的事情,因为我们的资源——我们从公众获得的资助和我们的时间是有限的。其次,科学发展的很快,所以问题不断变化。面临的挑战是,将实验室带入一个更为高效的阶段,当发生这些变化时,确保它是一个平稳的过渡。

你收到的最好的建议是什么?
在加州大学伯克利分校,我和Donald Glaser教授共事了两年。他是1960年的诺贝尔物理学奖得主,几年前就去世了。我在其办公室帮忙做一些工作,作为免费公寓的交换。有一次我问他当科学家的最大障碍是什么,他的回答是“别烦”。这很简单,但如果你想想看,这真是普遍存在的,大多数人都会在科学上停止工作,是因为他们觉得无聊。另一个重要的忠告,来自于我的博士生导师Adam Arkin。我真的想拥有自己的实验室,我问他什么是重要的?他说:“你必须定义一个问题,你将对此将有二十年的激情。想想你在一段时间内不可能成功的大目标,你就会发现,自己总是在不断前进和进步。”对于我来说,当一个科学家意味着做一个梦想家,并梦想拥有一些非常迷人的东西,即使它可能永远无法完成。

参加科学会议对你来说有多重要?
首先,它们提供了一个全新的环境来思考问题。不是被关在办公室里,每天都看同一台笔记本电脑,而是去一个新地方,结识新朋友,听新的想法,有时会是很不相干但很刺激的想法。我认为,在科学会议上产生的许多想法,都是绝妙的。第二个原因是,在一次科学会议上你可以进行会话,你知道有什么期望,但最终却听到了新的东西。例如,我进入了CRISPR领域的原因,是通过2010年的一个短会,当时大多数人甚至不知道CRISPR是什么。我参加了一次叫“Bay area RNA meeting”的会议。你会预期所有种类的RNA对话,内容大约都关于RNA结构、非编码RNA、调控RNA、tRNA,但有,Jennifer Doudna的学生进行了关于CRISPR的演讲,这是一种RNA相关的系统,当时我想,这是一件非常了不起的事情,我应该调查一下它。

你跟科学无关的业余爱好是什么?
我的爱好是花一些时间什么都不做。只是想感觉像是我没有目标,我这样做是因为我觉得这是产生一些想法和理念的最好方式,让我明白为什么我在做某些事。科学意味着有这么多的目的,有那么多的目标,但它只是生活的一个方面,有这么多的事情,你不需要对此有一个目的,我只是仅仅通过做一些随机的事情,来尝试探索其中的一部分。

(生物通:王英)

生物通推荐原文:
Cell scientist to watch – Lei Stanley Qi. J Cell Sci 2016 129: 243-244; doi: 10.1242/jcs.182196

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