做生命科學研究的鋪路石
——記昆明理工大學靈長類轉化醫學研究院季維智院士

鄒學潤，黃 晴，張恒榮

（云南省科技廳科技宣傳教育中心，云南 昆明 650051）

0 引言

2019年11月18日，2019年度何梁何利基金頒獎，昆明理工大學季維智院士因其在生命科學的巨大成就獲“科學與技術進步獎”。此前，他在優化非人靈長類體外研究技術體系，優化靈長類干細胞分離、規模化培養技術體系，創制多種復雜疾病靈長類動物模型等取得的一系列成就多次震驚了世界。

“目前的這個體外培養體系，只能支撐猴胚胎體外培養到20 天。” 在位于呈貢的昆明理工大學靈長類轉化醫學研究院里，季維智院士“遺憾”地對前來采訪的記者說：“如果時間能再長，就意味著可以體外生產‘人造器官’。”

35年與猴子相伴，專注靈長類生殖生物學研究，成果卓越——季維智以“縱有疾風起，人生不言棄”來形容自己的科研生涯。

1 破解“天機”，構建生命科學新平臺

季維智高中畢業后先當知青，再當工人，1977年恢復高考后才考入云南大學生物系，1982年大學畢業，進了中國科學院昆明動物研究所，從此進入了靈長類生殖生物學研究領域。

靈長類生殖生物學——當時國內還沒有這個學科，昆明動物研究所也沒人碰過這類研究課題，季維智成為第一個“拓荒者”。

“對靈長類輔助生殖技術的探索與發現，還有靈長類胚胎發育調控機制的建設與完善，幾乎占據了我們研究的全過程，步步都是難關。”季維智說，“直到2001年，我們才終于搞清楚季節、激素、年齡以及胚胎培養成分影響靈長類胚胎發育的機制，并在世界上首次報道；2017年，又在《Cell Research》上首次揭示了猴早期著床前胚胎發育過程是去甲基化的同時發生了再甲基化的動態過程。僅在優化非人靈長類體外研究技術體系、探索胚胎早期發育調控新機制方面，就前后在世界頂級科學雜志上發表了49 篇研究論文，奠定了靈長類動物生殖發育研究的理論基礎”。

在突破生殖機理研究的基礎上，季維智團隊利用體外受精和培養，率先揭示了猴生殖成熟、胚胎發育與年齡、激素和季節等因素的相關性，優化了猴胚胎體外培養體系。

這個體系幫助我們克服了靈長類體細胞核移植的瓶頸，首次實現了獼猴體細胞克隆胚胎在體外發育至形成囊胚。季維智團隊的研究人員介紹說，他們通過對早期胚胎甲基化研究，發現了猴 8 細胞胚胎甲基化水平與胚胎的正常發育密切相關，如果供體細胞核甲基化異常，或者再程序化受損，就會影響克隆胚胎正常發育。研究還發現，在獼猴早期胚胎發育的去甲基化過程中，同時發生再甲基化，其中DNA 甲基化酶和去甲基化酶的時空差異表達是導致這一現象的原因之一，干擾甲基化酶的表達，能促進早期胚胎的發育。

這些研究成果，顛覆了經典學說認為“胚胎早期發育中只存在去甲基化”的理論，否定了美國科學家認為“靈長類克隆胚胎發育不能超過 8 細胞”的斷言。

季維智率領團隊建立的這個新的體外培養體系，能夠支持食蟹猴的胚胎在受精后體外發育20 天。正是這“20 天”，高度重現了食蟹猴體內胚胎發育過程，揭示靈長類動物早期胚胎發育的多項“天機”：證明靈長類動物胚胎可以在沒有母體支撐的情況下體外發育至原腸運動，提供了靈長類動物早期胚胎發育過程中羊膜細胞的基因表達特征，重新定義了靈長類動物早期胚胎多種細胞類型。

“這一系列成果開辟了嶄新的研究平臺——以靈長類動物模型，為人類深入認識胚胎發育機制提供科學數據，為人類早期胚胎發育異常的臨床藥物研發和再生醫學研究提供新工具。”季維智團隊的研究人員總結說。

2 創新跨越，樹起生命科學里程碑

2012 前后，“靶向基因編輯”成為生命科學領域的“熱詞”。

“科學家在小鼠身上的實驗都很成功，但用在猴子身上就不靈了。” 季維智團隊的研究人員介紹，“因此，非人靈長類的靶向基因編輯是一個跨越。”

2014年，季維智團隊率先在《 Cell》發表了靶向基因編輯猴論文，宣告在國際上首次成功獲得了食蟹猴和獼猴的基因編輯模型，被《Cell》評價為2014年最佳論文，這一成果選入了《MIT Review》2014年世界十大科技進展。這只靶向基因編輯猴作為《Nature》2014年世界最成功的“8 大事件”之一，成為生命科學領域的“齊天大圣”，為人類疾病模型建立豎起了一座里程碑。

“這樣的跨越源自未雨綢繆，早在2010年，我們就獲得了中國首例表達GFP 蛋白的轉基因獼猴，這為后續的靶向基因編輯技術在靈長類的應用打下了堅實基礎。”季維智說。

2014年后，季維智團隊不斷采用靶向基因編輯技術建立靈長類動物模型，先后獲得了世界首例轉基因帕金森病猴模型、首批基因敲除的杜氏肌營養不良癥猴模型、首個基因編輯瑞特綜合征猴模型，2018年獲得基因敲入的食蟹猴，走進了基因敲除、敲入的“自由王國”。其時，就采用靶向基因編輯技術建立靈長類動物模型，季維智先后在世界頂級科學雜志發表了12 篇研究論文，開辟了一條“采用靶向基因編輯技術，獲得非人靈長類復雜病動物模型，探索人類疾病致病機理和治療新方法的研究體系”的新途徑。

2015年，季維智團隊就全球首次獲得嵌合體和早期生殖細胞嵌合的食蟹猴胚胎干細胞系；建立了規模化的三維懸浮培養體系和規模化三維心肌細胞分化體系；構建了靈長類多能干細胞的神經細胞分化技術體系；建立了猴胚胎干細胞和體細胞核移植胚胎干細胞資源庫。在這方面發表19 篇研究論文，為靈長類多能干細胞系的分離、應用和相關研究奠定了重要的基礎。

3 率先垂范，做生命科學鋪路石

季維智曾是云南省中青年學術和技術帶頭人，2014年起任昆明理工大學特聘教授、靈長類轉化醫學研究院院長，2017年當選中國科學院院士。同時肩負著“ 國家干細胞研究指導協調委員會”專家、“國家重大科學研究計劃生殖與發育專家組”成員、“國家實驗動物研究委員會”專家組成員和973 項目首席科學家的重任。

在《Science》《 Nature》《Cell》《Cell StemCell》《PNAS》《JBC》《Stem Cell Reports》《Biomaterials》《Stem Cells》等雜志上以通訊作者或第一作者發表的70 多篇SCI 收錄論文，凝聚著季維智30 多年的汗水、心血和智慧，寫滿了專注、堅持和執著。從研究員到訪問學者，從專家到院士，季維智始終堅守自己的科研陣地，從創新的“追逐者”蝶變為創新的“引領者”，2015年獲得中國細胞生物學會授予終身貢獻獎，2016年中國細胞生物學會干細胞分會創新成果獎。

對于獲得何梁何利基金科學與技術進步獎，季維智說：“我是搞基礎研究的，基礎研究永遠在路上，沒有功成名就的時候。”

鑒于非人靈長類動物在生理及行為學方面與人類的高度相似，人類疾病的靈長類動物模型對探索疾病的致病機理和治療有重要意義。但是前路還很長很長。

“經過這么多年的打造，現在的昆明理工大學靈長類轉化醫學研究院科研基礎、團隊、技術實力在全國乃至世界，在有的研究領域并跑，有的領跑。自己率先垂范，只希望團隊的年輕人在科研上能飛得更高，走得更遠。” 季維智對科研團隊滿懷信心和期待。