郭國(guó)驥：創(chuàng)新生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)

文|王利平

郭國(guó)驥帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)成功研制出低成本、高效率、完全國(guó)產(chǎn)化的高通量單細(xì)胞測(cè)序“Microwell-seq”，并在短時(shí)間內(nèi)利用這一平臺(tái)繪制出全球首個(gè)哺乳動(dòng)物細(xì)胞圖譜。

郭國(guó)驥是浙江大學(xué)醫(yī)學(xué)院干細(xì)胞與再生醫(yī)學(xué)中心教授。2018年2月23日，國(guó)際學(xué)術(shù)期刊《細(xì)胞》雜志上刊登了一項(xiàng)生物技術(shù)新成果—郭國(guó)驥帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)成功研制出低成本、高效率、完全國(guó)產(chǎn)化的高通量單細(xì)胞測(cè)序“Microwell-seq”，并在短時(shí)間內(nèi)利用這一平臺(tái)繪制出全球首個(gè)哺乳動(dòng)物細(xì)胞圖譜。

不忘初心，堅(jiān)持回國(guó)發(fā)展

郭國(guó)驥1983年生于湖北武漢。大學(xué)時(shí)期的郭國(guó)驥是典型的文藝青年，當(dāng)過學(xué)校社團(tuán)文藝部部長(zhǎng)、合唱團(tuán)副團(tuán)長(zhǎng)，組建過話劇團(tuán)，還有過自己的樂隊(duì)，大學(xué)畢業(yè)后差點(diǎn)做了歌手。

“我一直喜歡音樂，尤其喜歡邊彈吉他邊創(chuàng)作。當(dāng)年參加武漢高校原創(chuàng)音樂比賽，還進(jìn)入了總決賽。曾經(jīng)有演藝公司找我簽約，但經(jīng)過仔細(xì)考慮，我還是決定把科學(xué)研究當(dāng)作人生目標(biāo)，將音樂視為興趣愛好。現(xiàn)在看來，當(dāng)初的選擇是正確的。”郭國(guó)驥說。

2010年，郭國(guó)驥獲得新加坡國(guó)立大學(xué)理學(xué)博士學(xué)位，隨后赴美國(guó)哈佛大學(xué)醫(yī)學(xué)院從事博士后研究工作，任達(dá)納法伯癌癥中心及波士頓兒童醫(yī)院研究員。

郭國(guó)驥

“在國(guó)外求學(xué)和工作的時(shí)候，我深切地感受到只有祖國(guó)強(qiáng)盛了，在外的華人才能獲得更多尊重。”談起回國(guó)的初衷，郭國(guó)驥感慨地說道。在美國(guó)期間，郭國(guó)驥就堅(jiān)定了學(xué)成歸國(guó)的信念。

2014年，30歲出頭的郭國(guó)驥經(jīng)由浙江大學(xué)“高層次人才引進(jìn)計(jì)劃”從哈佛大學(xué)醫(yī)學(xué)院回國(guó)，擔(dān)任浙江大學(xué)醫(yī)學(xué)院教授、博士生導(dǎo)師，成為浙江大學(xué)最年輕的教授、博導(dǎo)之一。

其實(shí)，在這之前也有美國(guó)和澳大利亞的科研機(jī)構(gòu)向他伸出橄欖枝，但都被他一一回絕。郭國(guó)驥說：“堅(jiān)持回國(guó)一方面是考慮到日益年邁的母親需要照顧，另一方面我也希望報(bào)效祖國(guó)，同樣的成果在自己的國(guó)家做出來會(huì)比在國(guó)外做出來更有意義。”

而之所以選擇浙江大學(xué)，他表示，主要是因?yàn)檎憬髮W(xué)具有很大潛力，且醫(yī)學(xué)院制度完善，實(shí)驗(yàn)平臺(tái)先進(jìn)，同時(shí)學(xué)校又十分看重和支持年輕科學(xué)家。在浙江大學(xué)醫(yī)學(xué)院這一平臺(tái)上，郭國(guó)驥在胚胎干細(xì)胞和成體干細(xì)胞領(lǐng)域做出了突出貢獻(xiàn)。由于郭國(guó)驥成績(jī)突出，2015年入選“國(guó)家青年千人計(jì)劃”，2016年和2017年分別成為“浙江省杰出青年基金”“國(guó)家優(yōu)秀青年基金”獲得者。

當(dāng)被問及回國(guó)4年來最大的感受時(shí)，郭國(guó)驥感慨地說：“現(xiàn)在回國(guó)的人越來越多，腳踏實(shí)地做事的人也越來越多，加之國(guó)內(nèi)科研環(huán)境和氛圍也越來越好，我十分慶幸當(dāng)年的選擇。”

創(chuàng)新生物技術(shù)

長(zhǎng)久以來，生命科學(xué)的研究主要針對(duì)群體細(xì)胞樣品進(jìn)行處理、分析和統(tǒng)計(jì)，進(jìn)而獲得均值水平的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。直到近十幾年單細(xì)胞組學(xué)技術(shù)的出現(xiàn)，才使人們能夠從單細(xì)胞的水平更加精確地解析每個(gè)細(xì)胞究竟在表達(dá)哪些基因，在機(jī)體分化、再生、衰老以及病變過程中，這些基因的表達(dá)又發(fā)生哪些變化以及變化的幅度有多大等問題。

早在新加坡攻讀博士期間，郭國(guó)驥就開始對(duì)單細(xì)胞組學(xué)進(jìn)行探索和研究。回國(guó)后，他發(fā)現(xiàn)中國(guó)單細(xì)胞測(cè)序，尤其是高通量單細(xì)胞測(cè)序這一領(lǐng)域尚待開發(fā)。

出于強(qiáng)烈的使命感和創(chuàng)新熱情，他迅速組建起一支研究團(tuán)隊(duì)，并開始了高通量單細(xì)胞測(cè)序系統(tǒng)國(guó)產(chǎn)化的自主研發(fā)。“建立起一套國(guó)產(chǎn)化的系統(tǒng)，就意味著不是利用國(guó)外的儀器，而是自己去搭建一個(gè)平臺(tái)。”為此，郭國(guó)驥和團(tuán)隊(duì)以實(shí)驗(yàn)室為家，經(jīng)常“白加黑”通宵工作。

單個(gè)細(xì)胞核酸物質(zhì)太少、容易丟失、分析成本高，一直是傳統(tǒng)測(cè)序技術(shù)面臨的難題。對(duì)此，郭國(guó)驥帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)?wèi){借敢為人先的精神，率先利用實(shí)驗(yàn)室一種普通的材料瓊脂糖來大規(guī)模制備捕獲單細(xì)胞的微孔板，同時(shí)利用微孔矩陣、分子標(biāo)記和擴(kuò)增技術(shù)，實(shí)現(xiàn)高通量、高精度的單細(xì)胞水平分析。

功夫不負(fù)有心人。經(jīng)過4年時(shí)間，郭國(guó)驥就帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)搭建起了低成本、高效率、完全國(guó)產(chǎn)化的高通量單細(xì)胞測(cè)序平臺(tái)“Microwell-seq”。

在郭國(guó)驥看來，這一平臺(tái)有一個(gè)明顯的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，即傳統(tǒng)的測(cè)序技術(shù)“看”的是一組一組的、成群的細(xì)胞，“讀”到的是一堆細(xì)胞遺傳信號(hào)的均值，因此單個(gè)細(xì)胞的特異性表現(xiàn)容易被忽略；而高通量單細(xì)胞測(cè)序，則通過“讀”取單個(gè)細(xì)胞的遺傳信息，來很好地應(yīng)對(duì)細(xì)胞群體異質(zhì)性的問題。“未來，在疾病診斷上也可以利用這項(xiàng)技術(shù)，且結(jié)果更為精確。”

郭國(guó)驥（前排右四）和浙江大學(xué)醫(yī)學(xué)院干細(xì)胞與再生醫(yī)學(xué)中心科研團(tuán)隊(duì)

科技創(chuàng)新既要“頂天”，面向世界科技前沿，致力于未來發(fā)展，又要“立地”，面向市場(chǎng)需求，服務(wù)人類需求。基于“Microwell-seq”平臺(tái)，郭國(guó)驥團(tuán)隊(duì)對(duì)來自小鼠不同生命階段的近50種器官組織的40余萬個(gè)細(xì)胞進(jìn)行了系統(tǒng)性的單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組分析，并在短時(shí)間內(nèi)構(gòu)建出了全球首個(gè)哺乳動(dòng)物細(xì)胞圖譜。

這個(gè)圖譜被郭國(guó)驥形象地稱為“細(xì)胞地圖”。他說，只要點(diǎn)開圖譜的網(wǎng)站，就可以直觀、清晰地看到小鼠的細(xì)胞地圖。

2017年10月，美國(guó)科學(xué)家聯(lián)合多國(guó)科學(xué)家啟動(dòng)了“人類細(xì)胞圖譜計(jì)劃”，設(shè)想對(duì)人體中所有細(xì)胞進(jìn)行分類和測(cè)序，系統(tǒng)地描繪人體細(xì)胞圖譜，并通過這把“鑰匙”加深對(duì)疾病診斷、監(jiān)測(cè)、治療的了解。科學(xué)界認(rèn)為，小鼠細(xì)胞圖譜的完成無疑將對(duì)人類細(xì)胞圖譜的構(gòu)建帶來指導(dǎo)性意義，并惠及細(xì)胞生物學(xué)、發(fā)育生物學(xué)、神經(jīng)生物學(xué)、血液學(xué)和再生醫(yī)學(xué)等多個(gè)領(lǐng)域。

“我們團(tuán)隊(duì)在較短的時(shí)間內(nèi)獨(dú)立完成了這一浩大工程，因此，希望大家對(duì)中國(guó)的生命科學(xué)技術(shù)、產(chǎn)業(yè)和科學(xué)家有信心。”郭國(guó)驥說，“這項(xiàng)技術(shù)所有試劑和材料都實(shí)現(xiàn)了完全國(guó)產(chǎn)，商業(yè)前景非常廣闊。未來，我們團(tuán)隊(duì)會(huì)繼續(xù)努力，不斷研發(fā)更好、更接地氣的技術(shù)，為中國(guó)生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展貢獻(xiàn)力量。”