【今日头条】中科院广州生物医药与健康研究院研究员姚红杰:在不断挑战中探秘细胞命运

  

   在小小的细胞世界里,每时每刻都在进行数不清的反应,生长、发育、分化、凋亡……而它每一次正常或异常的变化,都决定着生命的健康或是病痛。那么,又是什么决定着细胞的“命运”呢?

   这是中科院广州生物医药与健康研究院(以下简称广州健康院)研究员姚红杰致力于解决的科学难题。从2011年10月学成回国,姚红杰一步步揭开决定细胞命运因素与干细胞表观遗传调控的神秘机制,为细胞命运转变的机制研究和疾病治疗提供了新思路。

         从植物到动物

   1995年,姚红杰入读山西农业大学作物学本科专业;1999年,入读作物栽培与耕作学硕士研究生,研究除草剂和化肥联合使用对小麦供肥和除草的双重效果;硕士毕业后进入中科院植物研究所攻读博士学位,研究生防酵母菌对采后果实的病害防治和保鲜机制。

  可以说,从本科到博士,姚红杰所从事的研究,与“细胞”没有任何直接联系。

  “植物、微生物我都研究过,唯独动物没有涉及,对这一未知领域很好奇,想挑战一下自我。”博士毕业后,姚红杰选择出国留学,并在美国国立卫生研究院Gary Felsenfeld实验室从事博士后研究,将研究方向转向探索动物细胞基因表达调控机制。

  从植物到动物的“跨界”能否成功?姚红杰“心里没底”,因为关于动物研究的理论、实验知识,甚至如何处理一只小白鼠,他从未学过。可想而知,对于刚到异国他乡、从事全新领域研究的姚红杰来说,任何知识都是崭新的。

  为了尽快适应新环境并做出有意义的研究成果,姚红杰每天最早到实验室、最晚离开。他随时带着文献,在等地铁或公交时学习,白天完成一天紧张的实验,晚上继续读文献、学习实验手册。

  “不知道能不能成功,只能持之以恒地坚持。”姚红杰觉得无论做什么事,“持之以恒”非常重要。

  大约半年后,姚红杰基本掌握了这门学科的相关知识,并融会贯通到自己的实验中。经过两年努力,他的研究有了新进展:最早发现并报道了染色质绝缘子结合蛋白CTCF不仅是一个RNA结合蛋白,而且与RNA结合蛋白DDX5存在于同一个复合物中;深入研究了DDX5对CTCF染色质绝缘功能以及介导远距离染色质相互作用的影响。这一结果得到了国际同行的广泛认可。

        归国,挑战干细胞

  “我出国留学的目的就是学成后报效祖国。”短暂6年,姚红杰一刻不停歇,取得了一些重要成果,并获得美国国立卫生研究院“研究员卓越研究奖”。2011年10月,他作为中科院海外高层次引进人才加入广州健康院。

  姚红杰再次挑战自我,建立了“干细胞表观遗传调控”研究组,研究干细胞命运转变的表观遗传机制,这又是一个全新的领域。在这一新领域,他并未给团队设置计划和条框,常常有“无心插柳柳成荫”的惊喜出现。

  例如,2019年,姚红杰团队首次阐明了RNA结合蛋白在体细胞重编程中的调控机制。这一发现揭示了RNA结合蛋白与表观遗传信息之间的关联调控在细胞命运转变中发挥重要作用,为细胞命运转变的机制研究和技术开发提供了新思路。该成果发表于《细胞—干细胞》。

  当然也有“有心栽花花不开”的时候。“有的研究工作历经七八年,至今未有确切结果,但我们一直没放弃,会努力直到我们能把这个科学问题弄清楚。”姚红杰说。

  回国10年来,姚红杰越发觉得当初的选择是正确的,越发热爱这份有关“生命”的事业。他看到,国内外对干细胞研究的投入逐渐增大。我国在“十四五”规划期间,更是继续加大对“干细胞研究与器官修复”专项的支持。

  一直以来,姚红杰带领团队专注基础研究,潜心探索,做出了诸多被国内外同行认可的成果。比如,揭示对体细胞重编程有重要作用和调节机制的基因、发现在胚胎干细胞命运转变过程中发挥重要功能的表观遗传修饰因子……“我们目前取得的成绩与我的理想还有非常大的距离,还需刻苦努力。”姚红杰表示。

      培养人才 服务应用

  姚红杰说,表观遗传与细胞命运决定领域的国际竞争非常激烈,国内的科研条件、实验平台水平几乎与国外相近,竞争的关键在人才。“我们科研的主力军是研究生,而国外是博士后。”因此,如何在与国内外一流实验室的竞争中处于优势地位,是姚红杰经常思考的问题。作为一名博士生导师,他尽心竭力培养学生。

  今年,姚红杰被中国科学院大学教育基金会“臻溪生命科学基金”授予“臻溪生命科学优秀教育工作者”。

  在生物工程应届毕业生颜成鸿心中,姚老师是他的科研“领路人”。读研究生期间,导师及时跟进自己的研究进展、新想法和遇到的问题,并帮助提出解决方案。“姚老师根据我们的专业背景和特长帮我们选择合适的研究内容,注重培养我们的独立思考能力、文献检索能力以及刻苦钻研的品质。姚老师通过指导和实验室管理,为我们提供了开阔的思路和广阔的平台。”

  姚红杰常挂在嘴边的话就是,“要有激情和强大的执行力,不能人云亦云”。“姚老师告诉我们,每个研究生都应该做最好的自己,‘博’字看上去似乎很宽广,其实博士生应该把自己专注的东西研究透彻,并寻求突破。”颜成鸿说。

  迄今,姚红杰共培养了8名博士、6名硕士。其培养的研究生先后获得国家奖学金、中科院院长奖学金、中科院朱李月华奖学金、中科院地奥奖学金等。

  目前,姚红杰团队干细胞表观遗传学基础平台已基本建立,他们希望更多回答一些临床问题,正在跟医院积极合作研究脑神经疾病及脑胶质瘤的相关发病机制,寻找疾病发生的关键调控基因,尝试通过基因编辑,为疾病的预防和干预提供一些新思路。

  “接下来,我们将把更多精力用于研究临床疾病的致病机制,并利用干细胞研究致病基因对类器官形成的影响。”姚红杰表示。