劉真：探秘大腦宇宙的星辰大海

王碧清

人類大腦中，神經元以千億計，如宇宙般神秘浩瀚。無論是醫學界常用的小鼠大腦，還是日益提速的超級計算機，與人類大腦相比，都相距甚遙。對于含有約7000萬個神經元的小鼠大腦而言，“大部分仍然是未知的荒野”。而對于矢志攀登人腦科學高峰的科研工作者來說，艱難之中更有果決。越來越多科學家認識到小鼠模型在腦科學研究領域的局限性，開始將目光投向以猴為模型的研究領域。猴類，在遺傳信息方面，與人類更加接近，被認為是腦疾病和高級腦認知研究的理想模式動物。

1988年出生的劉真，如今是中國科學院腦科學與智能技術卓越創新中心/中科院神經科學所（簡稱“中科院腦智卓越中心/神經所”）研究組組長、研究員、博士生導師。從一名生命科學在讀研究生起，他開始跋涉在非人靈長類遺傳修飾技術領域，尤其是研究攻關猴模型方面前沿技術，并堅持至今。在良好科研氛圍和機制體制下，他與團隊取得了多項令世界矚目的原創性成果。曾轟動一時的克隆猴“中中”“華華”，正來自于劉真所在的科研團隊。他先后榮獲“何梁何利”青年創新獎、中組部“萬人計劃”青年拔尖人才、中國科學院院長特別獎等榮譽，儼然生命科學領域一顆冉冉上升的新星。不久前，他榮獲第25屆中國青年五四獎章。

關于非人靈長類腦科學研究工作，劉真充滿熱忱和使命感：“了解大腦如何工作是基礎，然后才能知道人類為什么生病。接著還可以啟發類腦智能、腦機接口設備的研發。”

高風險研究領地的瞭望與堅守

劉真出生在山東濰坊一戶普通人家。父母雖言語不多，但會不時叮囑他，要好好讀書，要像名字那樣，認真對待每一件事。高中以前，他總能輕輕松松獲得好名次，“越往后讀，越需要更加努力”。高中階段，他對生物課，尤其是遺傳學知識產生興趣，便將大學方向鎖定在“生物技術專業”，“生物不同于物理和數學，既可以動腦，也可以動手”。

考入山東師范大學后，劉真過得輕松暢快，甚至帶著青春的瀟灑與叛逆。大三時，即將離開校園的他，有了一絲緊迫感，開始認真思考讀研這條路。“要考就考最好的”，他暗下決心。目標既定，便全力以赴。大半年時光，他在苦讀中度過，2010年，如愿成為中國科學院大學神經生物學專業研究生。

2009年，中科院上海生命科學研究院神經科學研究所成立非人靈長類研究平臺（簡稱“平臺”），致力于對人腦相近的猴類進行研究。平臺負責人孫強教授，曾經在博士畢業后，到云南深山，進行猴類模型相關研究，既有收獲，也有坎坷挫折。直到平臺正式成立，孫強受邀成為負責人，開始全力推進猴模型領域工作。劉真師從孫強，成為平臺成立后首批研究生。

“這是一個高危方向”，劉真如是形容所研究的領域。縝密言語間，不時跳躍起興奮與期待。“我們花了很大精力在想，怎樣可以更好地用靈長類模型解析大腦工作原理，這是這個領域的空白，是我們要做的。”為了盡快推動工作，平臺將最初實驗室設立在蘇州太湖西山島一處養猴基地附近。2011年，劉真也開始了島上的研究生活，參與到自閉癥轉基因猴子等實驗課題中。

十年前，西山島上科研條件有限。研究團隊在猴場租了約150平米的實驗室，在鎮子里租下一座小院子，劃分成大小不同的多個房間。猴場里，一些設施陳舊，研究人員自力更生，自行處理難題，比如猴籠子壞了，就自己買設備焊接，墻體陳舊，就自己粉刷。每名研究員還輪流買菜、做飯，負責一天的后勤工作，其他時間則投身到各自工作當中。為方便出行，大家買來電動車，從出租屋一路風馳電掣趕到猴場，工作結束后再回出租屋。看似波瀾不驚的生活一天天過去，劉真等人默默耕耘在無聲的戰場，解決一個個棘手難題。“所有的實驗，都有一個嚴格的倫理標準。比如，盡可能減少動物的痛苦，減少使用的數量，等等。我們所思考的，是如何正確地開展實驗。”

一年后，猴場搬離，所里將猴場內三層辦公區域全都租下作為實驗樓，同時將隔壁宿舍樓租下，工作生活條件有所改善。2016年的一天，蘇州地區突降大雨，太湖水位不斷上漲，島上的實驗樓剛好位于一處洼地。為防止發生意外，出現湖水倒灌情況，所里緊急安排女生提前撤離，男生全部留下轉移猴群和設備。所幸虛驚一場，經過近一周整理，所有設備重新調試，猴群重新整理，劉真等人再度開始工作。

劉真在島上待了約8年之久，“是那個時候學會了做飯”。他覺得，“吃喝等生活方面，其實都沒有關系”，真正讓他們在意的、為數不多的問題是，“做科研，必須要去交流”。為了及時溝通最新進展，劉真會根據情況，不定期返回上海。坐80多站、約兩個小時的公交車由島上回到蘇州，再坐高鐵趕到上海神經所，那些年，就這么過來了。

這期間，國外頂尖科研院所在研究非人靈長類領域的投入力度相對有所減弱，劉真說，“這個方向當時很難做出理想模型，當然也有技術方面的限制”。在所里支持下，劉真等人始終默默堅守。

探秘解析人類大腦工作原理的征程是孤獨的。“需要投入經費多、研究周期5年以上，這就意味著風險高，但這樣的課題又很重要。多方面因素注定研究這個課題的科研人員或機構不會太多。雖然我們的實驗室也不僅僅是這一個方向，但確實已經投入一大半精力在該領域。所里對這個方向很重視，我們有充足的經費，也不會被要求短期出成果，因此，十多年來，我們一直在積累技術。”劉真介紹。2013年，隨著基因編輯技術的發展，這讓過去一些看起來晦暗的領域漸漸出現轉機。

相比于小白鼠模型（嚙齒類）可實現多種遺傳修飾模型構建，非人靈長類遺傳修飾技術有限，尤其在基因編輯技術出現以前，只有病毒介導的轉基因技術（以病毒為載體的基因重組技術），可以在猴模型上實現。經過5年左右時間，劉真在中科院上海生命科學研究院神經科學研究所仇子龍教授與孫強教授共同帶領下，成功實現構建具有MECP2基因過表達的轉基因猴。MECP2基因是一個自閉癥相關基因，如果病人的該基因表達增強，就會導致自閉癥發生。接著，劉真創新技術，實現在較短時間內獲得下一代轉基因猴，而下一代猴子也遺傳了類似人的自閉癥表型。該成果刊登在《自然》（Nature）雜志上，劉真為第一作者，這項研究為自閉癥的臨床治療提供良好動物模型，也為最終探索治愈自閉癥建立研究基礎。

漫漫征途迎來閃耀時刻

1996年7月5日，首只體細胞克隆哺乳動物“多莉”羊成功誕生，世界各地對于“哺乳動物體細胞克隆”的研究得到激勵，迎來新熱潮。

體細胞移植，又名體細胞克隆。“多莉”的問世，就是將哺乳動物的成年體細胞，通過細胞核移植技術，實現克隆。細胞核的移植技術，是克隆技術也就是實現無性繁殖的關鍵，使得被移植后的細胞，成為胚胎，并發育成為新個體。截至2017年，已經有二十多種哺乳動物被成功克隆。

技術必然發展到體細胞克隆猴這一步，而實現克隆猴艱難且重要。通過將胚胎在體外進行構造，才有可能克隆出具有相同遺傳特征的動物。而拿怎樣的細胞去克隆，得出來的克隆猴也帶有怎樣的基因，因此這一技術的突破，也意味著可以在短時間內批量得到遺傳信息背景一致的猴子。這為人類腦類疾病的研究、藥物的研發提供重要模型基礎。劉真說，克隆猴可謂“克隆領域的金字塔尖”。來自美國、德國、日本、韓國等多個國家的相關機構都在這一領域蓄勢待發，以求突破，但一直未有理想成效。早在2002年，就有科學家嘗試克隆猴，劉真所在團隊，在孫強教授帶領下，2012年跋涉于克隆猴研究的漫漫征程。

在克隆猴領域，美國俄勒岡國家靈長類研究中心Mitalipov教授所率領的研究團隊，代表著業界水準。該中心曾在“首只胚胎卵裂球來源的克隆猴、首株體細胞核移植來源的猴胚胎干細胞系，以及首株體細胞核移植來源的人胚胎干細胞系”中表現卓群。在體細胞克隆猴領域，Mitalipov教授團隊曾使用約15000枚卵細胞后，得到僅存活81天而流產的克隆猴組織，這已經是該領域當時最領先的研究成果。能否更進一步？能這樣想的，可能不僅僅只有劉真團隊。

為了掌握體細胞核移植技術，劉真在太湖西山島上的實驗室里，一次次默默練習著。“我們是要換掉一個細胞核，一個細胞核就是一個細胞的‘大腦，所有遺傳性基因都在細胞核當中。”這需要快速、精準的顯微操作。實際過程中，劉真的眼睛要看著顯微鏡，兩只手控制兩個操作臂，其他的設備操作則需要腳來操控，可謂眼、手、腳并用。這樣的練習，持續了近兩年。直到2014年底，劉真的實驗操作，行云流水，一氣呵成，不到10秒，即可完成一次卵母細胞去核操作。

難題不止這一個，甚至更為宏大與朦朧。劉真和研究員們需要摸索實驗過程中每一個細節、每一個參數，來自主建立一套完整的流程。這意味著，每一個參數的準確性，都會影響到最終結果的有效性。“因此需要自己摸索試錯每一個參數和指標，這是需要花功夫和考驗人的”，劉真回憶。比如，其中一項技術參數是胚胎發育效率，按照已有的研究基礎，該項指標可以實現至20%，而劉真要做的是，攻克前人尚未解決的，向更高的胚胎發育效率前進。

為了實現更高數值，他們根據線索和一定的推測，逐一測試多項條件，“2014年、2015年，一共試了兩年多，都沒有成功”，移植的胚胎也沒有發育生長。一次次失敗，一次次重新再開始，每一次的實驗沉重而嶄新。“可能這一次也沒有效果，但不能讓這種心態影響到實驗。往往考驗人的時刻是，你知道也許不成，但你是否能投入全部精力，去把這個事情全身心做好”。

2016年10月，劉真獲得了新一次實驗數據，“意外地特別好！遠遠超過以前，達到70%的發育率”。拿到這個數據的一瞬間，劉真感覺到，這項實驗最終一定可以做成，但同時，他的壓力又一次涌上心頭。“不妙！不好！”他不由地擔心起來，“國外的科研機構是否也已經測試過這些條件？是否已經走在我們前面？”劉真不斷告訴自己，“要快點，再快點！”他想到，也許大洋彼岸Mitalpov教授團隊也已經測試過這些條件，甚至做得更快更好。連續兩年的春節，劉真都留在島上的實驗室里，“不能耽擱一刻鐘”。

在已有研究基礎上，劉真團隊不斷優化實驗模型，同時改進體細胞移植技術，在實現更快、更精確的卵母細胞去核和體細胞注入等一系列精準操作后，終于實現胚胎移植、代孕母猴懷孕。2017年11月27日，第一只克隆猴“中中”出生，12月5日，“華華”出生。該成果刊發于2018年《細胞》（cell）雜志封面文章。Mitalpov教授也在眾多媒體關注和提問下，講了兩句話：“我要衷心祝賀來自上海的科學家，我知道它到底有多難。”《細胞》期刊主編Emilie Marcus評價：“該成果是一項令人興奮的重要工作，這是全世界科學家花了二十年時間才達到的技術里程碑，它有潛力引發動物研究的革命，并幫助研發治療人類疾病的新方法”。2012年諾貝爾醫學獎得主約翰·格登評論：“通過克隆技術的精準優化，結合表觀遺傳修飾的運用，攻克了體細胞核移植技術原有的技術瓶頸。一個定制化卵母細胞克隆非人靈長類的時代由此開啟。”

2019年，劉真和團隊成功運用體細胞克隆技術，獲得首批遺傳背景一致的節律紊亂疾病猴模型。生物節律系統主要用于維持機體的睡眠、覺醒、體溫、代謝等內在生理功能，如果出現紊亂，會導致阿爾茨海默病、抑郁癥等疾病。因此，該項猴模型的實現，為節律紊亂相關疾病的研究和治療干預，提供了新型高效的研究模型，有助于縮短藥物研發周期，提高藥物研發成功率。

劉真介紹：“體細胞克隆猴的重要性在于能在短期（一年）內批量構建遺傳背景一致的猴模型，解決了靈長類生物學研究和人類疾病的非人靈長類動物模型制作關鍵技術。體細胞克隆猴技術的誕生和應用，標志著中國率先開啟了批量化、標準化創建以獼猴作為實驗動物模型（疾病模型猴和腦科學研究工具猴）新時代。這一突破也進一步鞏固了即將啟動的‘全腦介觀神經聯接圖譜國際大科學計劃中我國科學家的主導地位。”

據了解，“全腦介觀神經聯接圖譜”國際大科學計劃，旨在面向世界科學前沿，為剖析理解人類高級認知功能提供技術支撐，為人類健康，尤其是攻克重大腦疾病難題，提供新思路和機制基礎。劉真表示：“克隆猴的成功，將推動我國發展研發非人靈長類疾病模型的大型產業化基地，成為世界各大醫藥公司篩選各種疾病（包括腦疾病、免疫缺陷、腫瘤、代謝性疾病等）藥物的研發中心。”

向著中國腦科學事業更高峰奮進

2018年7月，劉真只用了一年時間完成博士后課題出站，并且順利被聘為中科院腦智卓越中心/神經所研究組組長、研究員，以及博士研究生導師，可以獨立組建科研團隊。130平方米、5名員工，每年招募一至兩名學生，劉真走到了更廣闊平臺。“任何一個有想法的博士后，都會希望能夠組建團隊，發揮更大作用。”在生命科學領域，一名獨立研究員，往往需要海外留學背景，經過國外實驗室歷練與成長，經驗、視野有一定優勢。近年來，隨著國內科研水平不斷提高，國內不斷產生優勢學科，“不拘一格降人才”成為神經所開拓創新的重要嘗試。原本在考慮是否暫時要放棄自己所從事的研究領域而申請出國的劉真，在獲得神經所順利招聘后，安心留在克隆猴團隊，向著更高峰進發。

早在建所之初，神經所就在全國科研院所中率先引入國際化科研評估體系，科研人員按照學術能力來評估，在科研方向、實驗進展等各方面都有嚴格要求。年僅30歲的劉真在沒有海外留學背景前提下，獲聘為研究員，引起關注與討論。神經所黨委書記王燕曾這樣總結神經所人才工作基本準則：“提供相對穩定的科研環境，讓科學家心無旁騖從事研究工作；執行嚴格的國際評估，實行良性流動機制；引導科研人員頂住壓力和誘惑，讓年輕的科學家能夠踏踏實實地工作。”良好的科研生態，給劉真等青年科研工作者科技報國提供了土壤和機制。

多年來，在科研工作中，劉真始終發揚艱苦奮斗、獨立自主精神，“這是孫強教授對我影響最大的方面。他曾在云南工作，實驗室在山上，條件很艱苦，每周坐纜車從山上下來，買一些土豆、洋蔥等容易保存的食物。他們當時的研究設備也是一步步抬到山上的”。因此，雖然現在實驗條件明顯更好，劉真依然要求學生們不能浪費試劑、耗材。“同時要堅持閱讀大量文獻，形成獨立思考習慣，要和師兄師姐經常交流。因為一個課題的實現，需要很多技術手段，而每個人所掌握又是有限的”，劉真認為，最為核心，也是他常常強調的，就是踏實、勤奮。

2019年12月，陳紅玉博士畢業后，在網站上瀏覽博士后招募信息。“當時覺得他比較年輕，很厲害，就多了解了一些”。正式成為研究組成員后，不僅僅陳紅玉，還有組內另幾名成員，都感嘆“劉老師科研靈敏度高，看問題總能抓住關鍵點”。一次組內討論，陳紅玉等人嘗試了許多種方法，結果都不是很理想。劉真提出一條新思路，“當時我們聽了都表示反對，感覺不靠譜，肯定不適合，但老師很堅持，結果嘗試后，很有效果，挺佩服他在學科上的洞察力”。其他學生在聊到對劉真的印象時，會不約而同提及，“劉老師對課題很負責，我們每個博后都有自己的課題，每一周劉老師都會跟進我們的最新進展”。生活里，有的學生受傷住院，沒有人照顧，他像個“大家長”一樣，囑咐大家輪流照顧，出院時提醒秘書買一束花；哪位博士后生病了，劉真會叮囑，“身體好了再干”……

2020年，非人靈長類研究平臺正式從島上搬到上海松江區。回憶島上的經歷，不乏閃光與快樂。劉真還記得，每到深夜，他在寂靜之中閱讀一篇又一篇文獻，不知不覺，時間已經過去，大有酣暢淋漓之感。再回望，那段汲取養分的專注時光，充實而美好，也無聲壘砌起他的研究進階之梯。

從事科研，尤其是腦科學方面研究，道路總是曲折，甚至孤寂，就如一名研究員所說，“90%是不順利”，劉真總會以積極、樂觀而又輕松的狀態鼓勵大家。看到新文獻、會議成果新進展，他會第一時間發到微信群里，讀到頗有感觸的來自同行的零光片羽，也會分享給學生們，激勵他們不怕困難，執著向前。學生們記得這樣一句話，“再堅持堅持就過去了”！