人的心臟可不可以再生?
“雖然再生能力有限,但一定程度上是可以的。”過去20多年,浙江大學醫學院附屬第二醫院(以下簡稱浙大二院)研究員、博士生導師陳靜海一直致力于心臟再生修復領域的研究。
今年10月份,2024年諾貝爾生理學或醫學獎揭曉,美國的兩位科學家因為發現miRNA(microRNA)及其在轉錄后基因調控中的作用而獲此殊榮。
miRNA正是陳靜海多年的研究對象:它在心肌再生中發揮什么作用?怎么讓心肌細胞再生的能力強一些、持續的周期久一些?
這些問題環環相扣,陳靜海在一次次的抽絲剝繭中靠近真相,“研究過程會經歷很多次失敗,但你很難抵抗尋找到答案的誘惑。”
滿懷熱情、專心致志、鍥而不舍……保有這些品質的陳靜海以及中國科學院院士王建安所帶領的浙大二院心臟中心團隊,在心臟研究最前沿的領域走出了一條不一樣的道路。
他覺得找到了志同道合者
儒雅、謙遜,說話語速慢而清晰,在每一個采訪問題后面都做好詳盡的備注,陳靜海處處透著做科研的細致和嚴謹。
“在國內,心血管疾病居于國民死因首位,是高于腫瘤疾病的。”陳靜海畢業后即進入心血管疾病領域的研究,當初的偶然選擇逐漸成為他最熱愛的職業,并沉浸其中。
歸國之前,陳靜海先后在美國南達科技大學桑福德醫學院、美國哈佛大學醫學院、波士頓兒童醫院等研究中心任職,2015年,他被引進到浙大二院。
選擇浙大二院,是因為它的硬實力和軟環境都讓陳靜海覺得無可替代。
“我一直做心臟研究,在動物試驗過程中,需要小動物超聲儀來檢測心臟收縮和舒張功能,這個儀器價格昂貴。但是當時浙大二院就有這么一臺。”陳靜海笑言,對他來說,這是極為關鍵的一環,“如果沒有這個設備,我即便回來,研究可能也很難開展。而且浙大二院在當時已經建成了省內唯一一家心血管重點實驗室,這都非常難得。”
最讓陳靜海心儀的還有浙大二院的氛圍,“我還記得第一次到浙二的時候,是和王建安書記等心血管領域的專家們熱烈地討論專業問題,完全沒有面試的緊張氛圍,當時我就有一種感覺:找到了志同道合的人。”
2019 年,陳靜海參加美國BCVS 心血管基礎年會 醫院供圖
心臟如何再生?像挖礦一樣步步深入
心臟能再生嗎?對普通人來說,這是一個帶有魔幻色彩的問題,也是陳靜海傾注了大量心血的研究課題。
陳靜海解釋,心臟再生指的是心臟組織在損傷后能夠自我修復和重建的能力。目前研究發現,像蠑螈、斑馬魚等低等脊椎動物存在心臟再生的能力;至于成年人類,心臟的再生能力非常有限,但仍有證據表明心臟可能在一定程度再生。
為什么要研究心臟再生呢?在國內,近50%的心臟疾病患者死于心肌梗死及其后續的心力衰竭。心梗后大量心肌細胞丟失形成的纖維化瘢痕是導致心衰的主要原因,現有的藥物、介入等綜合措施都無法徹底修復壞死心肌以及改善纖維化導致的心梗后心衰進程。
“如果能找到心臟修復再生的核心環節,那么這些問題就能從根本上解決。”陳靜海的研究工作聚焦的正是心肌細胞再生和損傷后心肌纖維化等病理重構機制。
早在哈佛醫學院博士后期間,陳靜海就在研究miRNA對于心肌增殖再生的作用,“我們先是發現miR-17-92基因簇可以促進胚胎期、圍產期,以及成年期各個時間段心肌細胞的增殖,對心梗后的心臟功能有保護作用。”
對陳靜海和團隊來說,這個發現只是萬里長城第一步,他們像挖礦一樣繼續深入。
miR-17-92基因簇中有6個“成員”,具體哪個“成員”才是真正對心肌增殖再生有促進作用的呢?
“我們發現miR-19可以促進心梗后心肌細胞的增殖再生,減少纖維化,保護心梗后的心臟功能。”在研究miR-19的過程中,陳靜海又發現,miR-19的靶標PTEN基因的缺失可以顯著提高缺血損傷后成年心肌細胞的增殖,降低心梗后心肌病理性肥大與纖維化,保護心臟功能。同時,PTEN抑制劑在心臟再生修復中具有潛在臨床轉化價值。在這個研究項目中,PTEN抑制又影響了線粒體進程,他們又聚焦線粒體,發現對其的調控可以促進心肌細胞的增殖與損傷后的再生。
這些研究成果被先后發表在國際頂級期刊上。
回頭看,陳靜海和團隊用了10年時間,厘清了miR-17-92、miR-19-PTEN這條軸線在心肌增殖與再生中的作用,環環相扣,一步步引出后續科學問題,一步步抽絲剝繭。
保持好奇心,就能“腦洞大開”
科研是一個漫長的過程,會經歷失敗、新理念的沖擊、一次次的顛覆。這些在陳靜海的表達中統統變成了:有意思。“我喜歡看偵探小說,喜歡一步步發掘真相的過程,做科研就如破案。”
陳靜海作了一個有趣的類比:一只兔子在前面跳,你開了一槍, 兔子聽到槍聲后受驚嚇跑掉了,如果你打中兔子耳朵,再開槍時,兔子聽不到槍聲而不跑,你趁機把兔子打死。只看表象,你會得出什么結論?——兔子耳朵有可能是負責跳躍的。“當然,我們都知道不是這樣。科學研究就是如此,每一個現象背后都有很多黑匣子,我們需要一步步去挖掘和證明。”
陳靜海形容這就是一個“腦洞大開”的過程。
“我喜歡做科研的感覺,提出問題、解決問題,全流程參與一個問題的研究,當研究出結果、拿到數據時會興奮到睡不著覺,那種喜悅感是無可比擬的。”
發現和解決問題都非易事,就如對心臟再生的研究,在紛繁復雜的因素中怎么能抓到那個“關鍵點”?
“要保持好奇心,另外就是敢不敢于接受挑戰,比如你的研究和現實不符的時候,敢不敢及時跳出來?能不能及時接受新事物?”
在心臟再生觀點被接受之前,學術界廣泛認可的理念是:心肌是終末分化細胞,不能增殖再生。隨著技術的發展,研究者逐漸證明,再生的心肌是從已有的心肌細胞自行增殖而來,并非從干細胞分化再生,“新的理論出來后,你就要勇敢而嚴謹地驗證并在新的方向突破。”
科學研究的迭代更新是很快的。
“做研究需要及時更新,不一定是推倒重來,可以在守住原來研究基礎的前提下,進行新的拓展。”陳靜海坦言,“我自己實驗室目前做的一些研究和以前已經不完全一樣了。”
最近10年,海量的生物學信息概念誕生、人工智能快速發展、更多的遺傳譜系出現,這都推動研究者不斷調整和改變。
在陳靜海看來,這個過程很“嗨”,當然也伴隨著痛苦,“可以說是痛并快樂著。”
陳靜海舉例,他們研究所使用的小鼠,最初是兩三個基因的小鼠雜合,需要一年左右時間得到試驗用鼠,后來出現新的遺傳譜系,四種品系小鼠雜合,差不多要一年半時間才能得到試驗用鼠。
“我們的研究模型也要隨之更新,雖然看起來過程變復雜了,但實際上試驗的精準度也會提高。”
做科研,要有一顆強大的心臟
這么多年來,有許多人問陳靜海:科研的過程中遇到瓶頸怎么辦?
“我有時對學生說,聚焦問題本身可能比只看結果要好些,換個視角,樂觀面對。”
陳靜海所言其實也都是他經歷過的:有些研究做到一半沒結果了;有些研究剛完成構建卻發現被別人捷足先登;有些研究投入大量時間和精力后最終發現失敗了……“保持一個強大的心臟,失敗是經常的,但你要相信,總會有成功的一刻。”
探索心臟疾病的發病機制,從分子生物學的角度為心血管疾病的預防、治療提供理論基礎和動物實驗驗證,這是陳靜海和團隊的研究宗旨,“我們也在積極推動臨床轉化。”
科研的過程很漫長,但醫院給了陳靜海底氣,“醫院層面有配套經費的支持,國家重點實驗室以及省重點實驗室為我們提供了大型實驗儀器和設備平臺,還有交叉學科人才交流的平臺,這些為我們的科研創新、產品轉化都提供了新思路。”
當然,最讓陳靜海感念的依舊是浙大二院濃郁的學術氛圍,“做科研不能單打獨斗,在這里,有不同領域的專家,當你遇到困惑時,你能找到可以求助的人,他們的指點能讓你茅塞頓開,效率遠高于你獨自去查書、查資料。”
對陳靜海來說,心臟再生領域還有更多“寶藏”值得挖掘,“我會把科研過程中發現的、暫時不能研究的問題都記在備忘錄上,已經有了長長的幾頁,我想在未來,這些最終都會有答案。”
來源: 潮新聞
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