快捷搜索:

【“大学堂”讲学计划】著名生物物理学家斯蒂

  应北京大学“大学堂”顶尖学者讲学计划的邀请,国际著名生物物理学家、生物工程学家,美国国家科学院院士、美国斯坦福大学生物工程系主任斯蒂芬·奎克(Stephen Quake)教授于2018年11月5-6日访问北京大学,并开展多项交流活动,包括参观北京大学生物医学前沿创新中心、与中心部分青年学者交流与讨论,并作题为“细胞是一袋子RNA”的专题报告。本次活动由北京大学主办,北大国际合作部与生物医学前沿创新中心承办,光华教育基金会提供资助。

  11月6日上午,奎克参观了北大生物医学前沿创新中心(BIOPIC),与中心的研究员就目前国际前沿的单细胞技术发展进行了热烈的交流和讨论,下午在生命科学学院进行了题为“细胞是一袋子RNA”的专题报告。报告由北京大学李兆基讲席教授谢晓亮院士主持,来自北京大学生命学院、前沿交叉学科研究院、医学部,清华大学,中国科学院生物物理所、遗传与发育研究所,北京基因研究所等单位的研究人员及学生聆听了精彩演讲。

  奎克指出,现在生命健康领域的诸多问题,例如传染性疾病和生殖中的遗传疾病等,无论在美国还是全球其它国家或地区,都是目前困扰许多人的问题。他认为,从单细胞RNA测序技术入手,可以为人类社会提供有效的解决办法。他介绍自己此前从事的许多生物工程技术,特别是微流控的一些研究,已经在目前测序技术的工业化仪器中广泛应用。

  奎克重点介绍了他主要针对感染性疾病以及产前诊断的问题,利用最先进的高通量单细胞测序技术解决生物医学问题的系列工作。在早产问题上,奎克实验室通过RNA测序方法对游离于孕妇血液中的RNA进行测序,他们发现随着胎龄增长,血液中的核酸物质会逐渐变化,并成功鉴定出9种与胎龄相关的胎盘中表达的游离RNA。此外,他们还发现,早产的孕妇中有7种游离的RNA表达量较高。继而在验证实验中,基于这7种RNA预测早产风险的准确率达到80%。无疑,他们开发的这种检测游离RNA方法为临床上筛查具有早产风险的孕妇奠定了有力的科学基础,也是无创诊断的又一大创新。

  奎克带领的BIOHUB工作人员数目这几年一直在增长,并致力于基因科学中从基础技术到临床应用的诸多实际问题。团队目前正在推进Cell Atlas项目。该项目旨在发现人体包括脑、心脏和肺等重要器官的细胞类型,通俗来讲就是构建人体细胞类型的地图。团队通过对人不同器官内不同细胞类型的分析,获得它们在人体正常机能下的基因表达图谱,从而对人体疾病的发生有更深层次的了解,同时帮助医疗人员和科研工作者解决复杂的医学问题。奎克特别强调,Cell Atlas项目对全世界的科学家开放。这意味着世界各地的科研工作者都可以根据研究需求下载测序数据,极大地促进了科研交流。

  奎克在报告中还介绍了BIOHUB的另外一项研究进展。他们对模式动物小鼠进行了单细胞转录组测序,得到了来自20种器官和组织的100,000个单细胞数据。该数据允许直接或者对照比较组织之间同种细胞类型中的基因表达,例如比较来自不同解剖位置免疫细胞的基因表达差异。它还允许比较两种不同的技术方法:一种基于FACS分选、转录组全长测序,具有较高的覆盖率;另外一种基于微流控、磁珠、转录组3’端测序,通量高但是覆盖率低。这项研究获得对稀有细胞类型的基因表达图谱的清晰认识,也提供了一种合并不同数据的方法,例如合并不同技术产生的数据以及消除批次效应等。

  奎克在微流控、基因组学等众多领域都作出了非常重要的贡献。他表示,物理学具有悠久的测量准确传统,令他受益匪浅。奎克认为,通过对物理现象或者生物化学现象越来越精确的测量,人们会有更多惊人的发现,甚至会偶然发现新的自然规律。他发展的单分子DNA测序、微流控技术、单细胞RNA测序、超高通量DNA测序技术、无创诊断等技术,都旨在通过精确测量获得新发现。通过这些高精准的技术手段,我们可以看到隐藏已久的生命体活动的本质。奎克把物理学精准测量的传统带到生物学领域,并做出独创性工作,极大促进了科学的研究和医学的进步,也让我们把目光聚焦于微观的反应世界。

  报告结束后,奎克与谢晓亮、黄岩谊教授、苏晓东教授、饶毅教授、魏文胜研究员等对基因组学的前沿研究进行了深入热烈的讨论。

  斯蒂芬·奎克(Stephen Quake),生于1969年4月,是国际著名的生物物理学家、生物工程学家,是国际基因组学领域的重要领导者之一。他是美国国家科学院院士、美国国家工程院院士、美国国家医学院院士,美国艺术与科学学院院士。他曾担任斯坦福大学生物工程系主任,现担任由扎克伯格基金会投资建设的BioHub研究中心联席总裁。

  奎克于1994年在获得牛津大学物理学博士学位,随后在斯坦福大学朱棣文课题组从事单分子生物物理学的博士后研究工作。26岁时,他加入加州理工学院任教,后被任命为Thomas和Doris Everhart应用物理与物理学教授。2005年,奎克回到斯坦福大学,建立了新的生物工程系并担任教授,同时入选霍华德休斯医学研究所。他现在是Lee Otterson生物工程和应用物理学教授。

  奎克在微流控领域作出杰出贡献,包括其发明的微流体大规模集成设计并将微流控技术广泛应用于结构生物学、药物发现和分子亲和力测量中;同时,他还为基因组学领域作出贡献,包括单分子DNA测序并将其用于非侵入性产前诊断和心脏的非侵入性测试移植排斥,以及开发测序和分析个体免疫系统的方法等。

您可能还会对下面的文章感兴趣: