青年科学家：“取得一点进步 就很有获得感”
2021-04-26 09:50
跨界自学，将编程计算技术融入传统生物学研究；从头做起，组建多学科团队……在中科院广州生物医药与健康研究院研究员彭广敦看来，做科研最快乐的地方，就是取得一点进步，就很有获得感。不断学习、不断尝试、不断突破，他一直致力于揭示干细胞发育的规律，期待为医学发展打开一扇新的窗口。
在中国科学院广州生物医药与健康研究院的实验室里，80后研究员彭广敦穿着一件白大褂，全神贯注地操作着显微仪器。
显微仪器下，蓝色试剂浸染过的标本，薄薄一片。在彭广敦的解说中，每一个细胞都充满生命的活力，“细胞成长的过程就好比一场音乐会，不同的乐器发出不同的声音，从而形成一首美妙的协奏曲。研究这个过程，能揭示细胞发育的规律。”
理解具有特定功能细胞的变化能力与规律
2009年，彭广敦从中科院原上海生物化学与细胞生物学研究所博士毕业，几年后进入中科院广州生物医药与健康研究院，承担国家重点研发计划“干细胞及转化研究”重点专项、中科院“器官重建与制造”战略性先导科技专项等项目。2017年，广州再生医学与健康广东省实验室成立，彭广敦加入实验室细胞谱系中心，从事干细胞发育谱系方面的研究。
干细胞可以在实验室里培养，不断增殖，分化为人体中需要的各种功能性细胞。应用这些分化出来的功能细胞，就有可能实现再生医学的治疗方式。近年来，干细胞与再生医学研究越来越引人关注。但如何认识并获得合适的干细胞，是目前相关领域的研究瓶颈。
彭广敦一直想找到胚胎发育中时间和空间的编码规律。“胚胎发育就像是建造一座建筑，早期时段会绘制一张蓝图，以后各细胞成长的走向都依照蓝图来进行。”他说。
“但用一张图来解释胚胎的发展过程还远远不够，需要很多张图，记录不同时期的胚胎发展，形成一部'动画’。”彭广敦的研究，就是描绘胚胎发展的时间和空间变化图，从而清晰地追踪这些细胞从哪里来，经历了怎样的过程，又去向哪里。
他介绍，通过获得这些具有特定功能的细胞，理解细胞变化的能力和规律，从而将其进行移植或者再造应用，可以为未来的医学发展打开一扇新的窗口。
进行跨学科研究，新技术带来新思路
彭广敦博士毕业后，本打算去企业工作。偶然间，他得到了一个计算生物学研究领域的工作机会。然而，对于没有编程基础的彭广敦来说，这意味着必须边工作边自学。新领域带来的压力，反而成了极大的动力，让他看到了从事科研新的可能，也更加坚定了他要继续走科研之路的决心。
这段跨界经历，为彭广敦做研究提供了新思路。他发现，将编程计算技术融入传统生物学研究中，通过测序并结合计算机对数据信息进行挖掘，可以实现多角度、连续动态无偏差地观察细胞的变化路径。
彭广敦和他的团队发现，此前单细胞分析方法会丢失细胞在体内原有的位置信息，“铺陈蓝图这个时期的胚胎直径只有300微米，比一根头发丝还细，要结合新的更精密的技术方法组合分析。”
在经历反复搭建、尝试新的技术体系之后，2019年，彭广敦课题组联合其他课题组共同绘制了细胞成长轨迹三维立体图，发表在国际学术期刊上。
这项研究首次构建了小鼠早期胚胎着床后发育时期高分辨率时空转录组图谱，获得了超2万个基因从时间和空间上的表达模式；首次从分子层面揭示了内胚层谱系的新来源，为理解胚层谱系建立及多能干细胞的命运调控机制，提供了翔实的数据，也为基于干细胞的再生医学研究提供了全新思路。
“做科研最快乐的地方，是取得一点进步，就很有获得感。”彭广敦说。目前，这项技术已成功应用于小鼠大脑发育、肝脏肿瘤学等研究中，能够还原生理、病理状态下组织和器官层面重要的分子动态特征。
科研是长期的事业，张弛有度才能持久
彭广敦的科研之路并非一帆风顺，“每往前走一步，往往会有更多问题。”彭广敦说。
回忆起刚开始带团队做科研的经历，彭广敦坦言遇到过不少坎，“团队一开始没有知名度，招学生都难，只能四处推销自己。”团队早期招来的学生，学科背景跨度比较大，数学、工程、人工智能、生物等专业都有。每次开组会，彭广敦会花更多时间去讲解实验的意义和进展，让大家更充分地投入研究，激发持续探索的动力。
科研创新需要跨学科的人才。渐渐地，彭广敦发现多学科的团队常常带来意外收获。成员间的互相讨论，经常碰撞出思维的火花，“大家相互启发、打气，感觉自己并不孤单，充满干劲。”在他看来，向他人学习有助于保持清醒，不断突破已有的认知框架，追寻新的发现。
细胞成长轨迹三维立体图的研究成果发表后，彭广敦的压力更大了。他发现，近两年，国际上相关领域的研究逐渐增多，有的团队在人员、设备、技术上都很有优势。“近些年，国内基础研究的创新氛围愈发浓厚，鼓励尝试、允许试错。”彭广敦说：“但时间、资源有限，如果长期摸索不到正确的方向，就面临着错过机会的风险。”
如何排解科研的紧迫感带来的压力？出生于文艺家庭的彭广敦在工作之余，常从音乐、书籍中得到心灵的放松。交响乐、科幻小说中的词语，也常常变成他在研究中形象生动的比喻，启发他从新角度看待科研。
“科研是长期的事业，张弛有度才能持久。保持好的心态，才能更好地做科研。”未来，彭广敦与团队希望在干细胞时空谱系研究上继续取得突破。（姜晓丹）