科技之花 湾区挂果

日期:01-15
编程黄三文干细胞

原标题:科技之花 湾区挂果

黄三文团队成员 在试吃黄瓜。(资料图片)

采集造血干细胞。 广州日报全媒体记者乔军伟摄

从北京领奖回来后的第二天早晨9时,黄三文准时出现在位于深圳大鹏新区的中国农业科学院农业基因组研究所的办公室里。他像往日一样,紧张有序地与研究生沟通,了解项目进展、安排下一步工作。唯一不同的是,他的办公室里多了一本2018年度国家自然科学奖二等奖证书。

国家科学技术奖励大会于2019年1月8日在北京隆重召开,粤港澳大湾区展示了一份靓丽的成绩单,广东获得了285个获奖项目中的45个,几乎都是来自大湾区的科研团队。还有像黄三文这样,虽然是以中国农科院的名义申报奖项,但科研项目是在大湾区进行的。对黄三文他们来说,相比获奖,最重要的事依然是科研。记者发现刚刚载誉归来的他们,又纷纷投入了紧张的研发工作之中。

广州日报全媒体记者要采访这些科学家们比较难,因为他们都很忙,也很低调。但也正是他们奠定了大湾区打造国际创新中心的基础,他们的目光所及,不仅仅是奖项,而是这些科研项目如何在湾区的落地生根、开花结果、造福百姓,正如黄三文所说:“这次获奖让我们体会到中央非常重视科研成果能为老百姓所用,我们一定要把研究与地区发展及老百姓的需求结合起来。”

统筹:广州日报全媒体记者王纳

文/图:广州日报全媒体记者王纳、汪万里、童丹、罗桦琳(署名除外)

广州

调控细胞命运解决再生医学难题

中国科学院广州生物医药与健康研究院裴端卿研究员、潘光锦研究员、陈捷凯研究员、郑辉研究员、王涛研究员等完成的《EMT-MET的细胞命运调控》项目获国家自然科学奖二等奖。MET(间质向上皮转化)是体细胞重编程的起始机制,科研团队发现通过影响MET可调控细胞命运转换,可以建立体细胞重编程、干细胞分化和细胞转分化新技术体系,为干细胞与再生医学的基础和应用研究奠定坚实基础。

在中国科学院“干细胞与再生医学研究”战略性先导科技专项等的支持下,裴端卿领导的研究团队以体细胞重编程、干细胞分化及细胞转分化为模型,利用发现的细胞命运转换规律指导技术实践,取得了以下成果:1.揭示MET是体细胞重编程的起始机制,并基于EMT/MET偶联的重要作用优化MET理论为EMET理论;2.发现多种表观遗传学修饰通过影响MET调控细胞命运转换;3.利用团队提出的EMET理论指导体细胞重编程、干细胞分化和细胞转分化新技术体系的建立。项目成果得到国内外自然科学界的广泛认可,具有重大科学价值。

“EMT-MET的细胞命运调控”理论有何重要意义,可以指导哪些具体应用?课题组成员、中科院广州生物院陈捷凯研究员在接受广州日报全媒体记者的采访时表示,围绕干细胞开展的再生医学存在两大难题,一是如何将人类体细胞转化为干细胞,二是如何将干细胞再定向分化为特定体细胞,用于疾病治疗。比如,围绕干细胞开展的老年痴呆等退行性疾病研究,需要先将尿液细胞等体细胞转化为干细胞,再将干细胞定向转化为神经干细胞。“EMT-MET的细胞命运调控”理论正是为了解决这两个问题。

神奇药水能让细胞返老还童

广州日报全媒体记者从中科院广州生物医药与健康研究院了解到,裴端卿领衔的科研团队在2018年已开发出一套高效、简单的化学小分子诱导多能干细胞的方法,简称为CIP(ChemicalInductionofPluripotency),即化合物诱导干细胞多能性。裴端卿指出,该方案只需要给细胞用两种不同的“药水”依次“洗澡”,便可以将体细胞“返老还童”到干细胞的状态。这一方法比之前的方案简单、高效,所需的初始细胞量少。更重要的是,可以实现多种体细胞类型“返老还童”,包括在体外极难培养的肝细胞。

这些神奇的“魔法药水”是如何将成体细胞诱导到胚胎发育早期的多能干细胞状态的呢?据裴端卿表示,在个体中,所有的细胞都拥有同样的染色质,细胞在发生可识别的形态变化之前,就因受到约束而向特定方向分化,确定了其未来的发育命运。团队研究发现,细胞的命运受到细胞核内部的“信息中枢”染色质的状态控制。由于没有引入外源基因,该方法操作简便、诱导过程条件均匀、所有成分明确、标准化,将为干细胞应用提供安全、高效的制备方法,具有广阔市场应用前景。与此同时,为开辟药物诱导细胞命运转变提供了新方向,将极大推动干细胞及再生医学的发展,服务于我国的医疗与卫生事业。

深圳

吃18万口苦叶只为寻找黄瓜苦味基因

中国农业科学院深圳农业基因组所所长黄三文所带领的“黄瓜基因组和重要农艺形状基因研究”团队(主要成员包括黄三文、张忠华、尚轶、金危危、陈惠明)荣获2018年度国家自然科学奖二等奖,也是今年国家自然科学奖上唯一的“深圳面孔”。这个团队破解了全球首个蔬菜作物——黄瓜的基因组遗传密码,找到了让黄瓜“发苦”的基因,由此入手培育出“蔬研”系列黄瓜品种,创造出80多亿元的经济价值,让苦黄瓜变成了“金”黄瓜。黄三文表示,能够从如此激烈的竞争中脱颖而出,是因为黄瓜基因组图谱的完成实现了我国蔬菜基因组学科从“跟跑”到“领跑”的重大跨越,同时培育新品种开创了从基因组学基础科研到新产品开发的组学利用新道路。

广州日报全媒体记者从中国农业科学院深圳农业基因组所(以下简称基因组所)了解到,科研团队从中国、美国和荷兰等国家的基因库中获得了3342份黄瓜品质资源,用于测序比对研究。2009年,科研团队绘制了黄瓜全基因遗传变异图谱,据此系统阐明了黄瓜的起源和演化过程。原来,黄瓜原产于印度,味苦果小,是一种当地传统草药,随着不断传播和培育,黄瓜形成了欧亚、东亚和西双版纳3种主要类型,其中中国人常吃的大多数是东亚黄瓜,这一品种起源于2000多年前,这与史书上西汉张骞出使西域带回黄瓜的记载相吻合。

科研团队发现,黄瓜在被人类不断驯化的过程中有2054个基因发生了改变,导致黄瓜果实变大了,苦味基本消失了。这一系列成果先后发表在《自然-遗传学》(NatureGenetics)和《科学》(Science)等国际顶尖期刊上,并得到国际学术界的高度评价,推动了作物分子设计育种时代的到来,带动了我国蔬菜学科研领域进入世界“领跑”行列。

黄瓜“发苦”对于人类来说影响了口感,但对黄瓜本身来说确是抵御害虫的“武器”。如何更加精准调控苦味基因,让它们在可食用部位不苦,在其他部位苦,从而既能保证果实品质,又能保证其仍具有防御虫害的能力,须从基因中找到黄瓜变苦的秘密开关。

说起寻找黄瓜苦味基因开关的过程,黄三文团队有一段有意思的经历。这项研究历经五年,团队成员亲自“试吃”18万口苦叶子。该团队采取了最简单粗暴的方法,人工品尝。为了提高准确性,3人一组同时品尝,结果一致才能最终判定。最终,他们将60000株黄瓜,180000枚苦叶子逐一尝下来,终于找到了两株不苦的叶片,意味着这两株黄瓜的叶片开关失灵,种子则被非常金贵地保存了起来。依靠这两棵研究材料,团队找到了控制黄瓜叶片苦味的开关,对照其结构和功能在果实中寻找,又“顺藤摸瓜”找到了控制黄瓜果实苦味的开关。“为了让老百姓吃上不苦的黄瓜,我们吃了不少‘苦’。”黄三文这样总结这段经历。

创80亿元经济价值让农民盖“黄瓜楼”

通过精准分子育种,科研人员培育出雌花多、产量高、叶苦抗虫、果实不苦的“蔬研”2号、5号、12号系列品种,在华南地区广泛推广种植,累计推广面积100万亩,创造约80亿元经济价值。湖北省荆州李埠镇从2012年开始种植的5000亩白皮黄瓜就为农民实现了亿元收入,农民家家户户盖起了别称“黄瓜楼”的别墅小楼。

“这一项研究从基因组到变异组到性状基因再到培育新品种,开辟了蔬菜科研新模式。”黄三文表示,科研与产业的结合是我国科研工作亟待突破的关键点,“农业基因组研究就是为了让农民有好收入,市民有好口福,这才是我们的最终目的。”

广州日报全媒体记者了解到,自从深圳农业基因组所建立以来,他们已利用深圳“BT+IT”优势完成了多项农业基因组测序和科研工作。下一步,科研团队还将解决“黄瓜越来越没有清香味”的问题。

东莞

科研与市场结合是企业突围的关键

粤港澳大湾区中的东莞,身处广深港澳科技创新走廊的腹地,无论是“通道城市”的特性,还是近年来创新能力的提升,东莞对整个广深港澳科技创新走廊建设的重要性都不言而喻。此次,东莞三家企业参与研发的两个项目荣获“2018年度国家技术发明奖二等奖”,正是东莞构建区域创新体系的生动缩影。

其中,广东生益科技股份有限公司杨中强、何岳山参与研发的“新型三嗪阻燃剂清洁制备及阻燃塑料加工关键技术”,攻克了传统三嗪阻燃剂反应体系黏度高、耗水耗能、污染环境等世界难题,其高性能无卤阻燃塑料产品已应用于高铁和新能源汽车等领域。

广东生益科技相关负责人介绍,他们已获授权中国发明专利30件,国外发明专利5件,建成万吨级三嗪阻燃剂清洁生产线,形成10余种高性能无卤阻燃塑料产品,技术指标达国际领先水平,已应用于高铁、新能源汽车、国防军工等领域,推动我国环保型无卤阻燃塑料产业的技术进步。

而东莞市中图半导体科技有限公司康凯、付星星和东莞市中镓半导体科技有限公司童玉珍共同参与研发的“氮化物半导体大失配异质外延技术项目”,其关键核心内容之一的新型图形化蓝宝石衬底(PSS)技术的开发及产业化,便由中图半导体科技在东莞完成,这也是该项目的主要产业化成果。

中图科技相关负责人表示,他们是一家专注于高精密材料处理技术的高新技术企业,成立于2013年12月,短短数年,中图就成为了全球规模最大的PSS制造商,月出货量约占全球使用量的三分之一,同时也带动了半导体照明上游材料、装备行业多家国内企业的协同发展,在很大程度上影响着目前半导体照明上游材料行业格局的形成。

康凯曾表示:“我也有许多投身于半导体科研的同学,但对于企业来说产、学、研的结合显得更为重要,将科研与市场需求更加有效地结合成为中图突围的关键。给予人才更好的工作环境和工作条件,让员工能有信心买得起房买得起车,提高单个员工工作的效能成为中图稳步发展的秘诀。”

东莞显然给了中图巨大的发展支撑和空间。经过40年的改革开放,东莞已建立起配套完备的产业基础,新一代产业在全国全省都占有重要位置,先进装备产业发展迅速,新材料、人工智能、生物医药等新兴产业方兴未艾。未来,东莞将在基础科学研究、技术创新、人才培养、科技成果的转化、产业化等各方面提供优良的环境,让更多的科技成果能在东莞落地生根,开花结果,实现各方共赢,为中国的产业崛起作出更大的贡献。

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