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科技彩云南 科技动态 | 季维智:探寻生命科学最前沿

发布日期:2023-07-19 点击量:

“通过研究灵长类生物医学,人类可以深入了解复杂疾病的发生和发展机制,找到切实有效的治疗方式。”在昆明理工大学灵长类转化医学研究院,季维智院士对前来采访的记者说道。

41年专注灵长类生物医学研究,季维智一路走到国际灵长类研究的最前沿,昆明理工大学灵长类转化医学研究院科研基础、团队、技术实力在全国乃至世界实现并跑、领跑。

在2022年度云南省科学技术奖励大会上,季维智因其在生命科学领域的重大成果获得云南省科学技术杰出贡献奖。

探索奥秘,揭开胚胎发育“面纱”

1977年恢复高考,季维智考入云南大学生物系,这之前,他当过知青,也做过工人。1982年大学毕业后,他进入中国科学院昆明动物研究所,开始了灵长类生物医学研究。

“读大学时在报上看到专家发表相关文章,发现人和猴子比较接近,研究猴子能够探索人类生命发育的奥秘,帮助有效治愈人类疾病。”谈起因何结缘灵长类生物医学,季维智这样回答。

人的受精和胚胎发育是人生命的开始。“对灵长类辅助生殖技术的探索与发现,还有灵长类胚胎发育调控机制的建设与完善,几乎占据了我们研究的全过程,步步都是难关。”季维智说道。

在突破生殖机理研究的基础上,季维智团队利用体外受精和培养,率先揭示了猴生殖成熟、胚胎发育与年龄、激素和季节等因素的相关性,优化了猴胚胎体外培养体系,并于2001年在世界上首次报道。这个体系克服了灵长类体细胞核移植的瓶颈,首次实现了猕猴体细胞克隆胚胎在体外发育至囊胚。

研究还发现,猴早期着床前胚胎发育过程是去甲基化的同时发生了再甲基化的动态过程,颠覆了经典学说认为“胚胎早期发育中只存在去甲基化”的理论。

“这一系列成果开辟了崭新的研究平台——以灵长类动物模型,为人类深入认识胚胎发育机制提供科学数据,为人类早期胚胎发育异常的临床药物研发和再生医学研究提供新工具。”季维智团队的研究人员总结说。

创新跨越,树起生命科学“里程碑”

“靶向基因编辑”一度成为生命科学领域的“热词”。

2014年,季维智团队率先在《Cell》发表了靶向基因编辑猴论文,宣告在国际上首次成功获得了食蟹猴和猕猴的基因编辑模型,这一成果选入了《MIT Review》2014 年世界十大科技进展,被业内评价为“里程碑”式的突破。

早在2010年,季维智团队基于对灵长类动物生殖生理的长期研究和建立的系统生殖技术体系,就成功实现了转基因猴,为后续的靶向基因编辑技术在灵长类的应用打下了坚实的基础。

2014年后,季维智团队又利用靶向基因编辑技术在灵长类动物基因同源重组取得了突破,引领了国际灵长类动物模型的研究。利用基因编辑猴模型解决了其它动物模型(如啮齿类)中无法回答的致病机理问题。包括构建了Rett综合征猴模型,帕金森病、杜氏营养不良症、早衰等疾病猴模型。

紧盯世界科技最前沿,从科技创新的“追逐者”变成“引领者”,一路上,季维智没有停下脚步。

作为我国最早开展灵长类干细胞研究的学科带头人。2015年,季维智团队就全球首次获得嵌合体和早期生殖细胞嵌合的食蟹猴胚胎干细胞系。国际同行高度评价这一成果不仅为系统研究胚胎干细胞多能性,也为满足医疗需求在体内外再生人类功能的组织器官提供了坚实基础。

踔厉前行,打开生命科学“黑匣子”

人的生命起源于早期胚胎,早期胚胎发育中的原肠运动是生命发育的最关键时期,但人们对这一时期人胚胎发育知之甚少,处于“黑匣子”状态。

季维智团队借助深耕多年灵长类胚胎体外培养系统,将人胚胎在体外培养至14天,食蟹猴胚胎培养至25天。首次揭示了灵长类胚胎发育原肠运动的系列科学事件,对探索人原肠前胚胎发育开辟了崭新的研究平台。

2021年1月,依托昆明理工大学建设的省部共建非人灵长类生物医学国家重点实验室,季维智担任主任。相关研究成果以“Chimeric contribution of human extended pluripotent stem cells to monkey embryos ex vivo”( 体外建立人-猴嵌合体胚胎)为题,在Cell杂志发表。

这一研究回答了异种嵌合细胞如何互作及发育程序差异如何调节等基础科学问题,为解决异种嵌合效率低下等问题提供了新思路,对器官再生研究具有指导意义。

2021年4月,昆明理工大学灵长类转化医学研究院谭韬教授、牛昱宇教授等人,首次绘制了人原肠前胚胎的发育全景图,为研究人着床后的早期胚胎发育建立了重要的研究基础。

奋力攻关,为帕金森治疗带来曙光


   帕金森病是继肿瘤、心脑血管疾病之后中老年健康的“第三杀手”,这种疾病发病率和死亡率都非常高,6年内的死亡率高达66%,因此开发安全、有效、经济并适合广大帕金森病患者的治疗方法,一直是整个医疗领域努力的方向。

季维智院士、李天晴教授团队在应用基因工程化间充质干细胞治疗帕金森病方面取得重要进展,相关研究成果在线发表于国际期刊《自然伙伴期刊—帕金森病》。

李天晴、季维智团队耗时8年,潜心开发出用于帕金森病治疗的可持久稳定分泌多巴胺神经递质的基因工程化间充质干细胞。

长达5年的结果评价,证明了该方法的安全性和有效性,显示出基因工程化间充质干细胞在未来帕金森病临床治疗应用中的巨大潜力。

此方法可以治疗包括重症在内的大部分帕金森病,且移植结果在2周内可发挥功效,有利于移植效果评价,减少临床费用。

图片率先垂范,探寻生命科学最前沿

2014年季维智团队发表基因编辑猴论文入选2014年世界十大科技进展;2019年创造世界首次,实现了食蟹猴胚胎体外培育至20天;2021年成功构建了人-猴嵌合体胚胎……季维智以“纵有疾风起,人生不言弃”来形容自己的科研生涯。目前,季维智以通讯作者或第一作者发表SCI论文100余篇。

从研究员到访问学者,从专家到院士,季维智始终坚守自己的科研阵地,踔厉前行。

对于下一步的研究打算,季维智说:“我们将继续实现理论突破,解决生命科学前沿问题,推动科技成果转化,力争打造云南灵长类生物医学产业链,为云南创建新的经济增长点。希望青年学者带领中国灵长类生物医学在科研上飞得更高,走得更远。”

宣教中心

文字:海璐

图片:尹以廷

排版:海璐

校对:陈宇珩

审核:李可

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