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            山東大學齊魯醫院神經外科劉玉光教授訪談

            2017年12月07日 作者:中國科技論文在線 瀏覽量:22976

              近日,中國科技論文在線專訪了山東大學齊魯醫院神經外科劉玉光教授,劉教授就合格的科研人員需要具備哪些基本素質、研究生應如何走上學術之路等問題發表了觀點,并介紹了近期正在從事的研究工作及其現實意義。下面是具體的訪談內容。

            一、合格的科研人員需要具備哪些基本素質?

              一名合格的科研人員需要具備哪些基本素質?這是人們經常提及的一個問題。我作為一名臨床科研人員,根據中國的國情,結合體會談一下自己的觀點。

             ?。ㄒ唬┦聦嵡髮?/strong>   這是科研人員最基本的素質,因為科研是對一些現象或問題經過科學方法來獲得客觀事實的過程。所以,追求事實、發現事實、解釋事實是科研的目的。偏離的這一點,任何“偉大的發現”都不值得一提。綜觀科研歷史,由于受到名利、體制等各種因素的影響,真正能做到一生科研中沒有一絲“添加水分”的科研人員微乎其微。但是,尊重事實這一基本點不能改變。另外,勇于接受質詢也是一名合格的科研人員需要具備基本素質之一,因為科研質詢具有分別科研成果真偽之功能。

             ?。ǘ┛蒲心芰?/strong>  即發現問題、解決問題的能力。這是一名合格的科研人員必須具備的一種能力。這種能力可以在具有科研潛質的條件下通過培養獲得。具有較強的科研意識與科研思維也是科研能力的體現??蒲幸庾R即創新意識,就是對科研活動的有意識的追求和探索,它是由科研的信念與熱情、科研的知識與經驗以及科研的眼光與智慧三個要素來涵蓋??蒲兴季S就是用科學的思維方式來解決有待于解決的問題,這需要長期的鍛煉,養成科學思維的習慣。敏感的信息的獲取能力也是一種科研能力。一個優秀的科研人員,必須有一個優秀的獲取文獻和信息的能力。當今社會中,外語能力、計算機網絡能力等有助于提高獲取文獻和信息的能力。

             ?。ㄈ┌盐漳芰?/strong>  一名合格的科研人員應該時刻知道自己在做什么?能做什么?為什么這樣做?這樣做的意義?做出的成果怎么樣才能轉化應用?換一句話說,就是要把握科研項目的可行性與價值。要想成功地進行科學研究,必須把握科研活動的可行性;而一項優秀的科研成果體現在它的理論價值或實用價值上。因此,一名合格的科研人員應具有把握自我、把握課題的能力。所有不切實際、沒有實際意義的科研活動都是不可取的。另外,較強的政策把握能力與正確的政治立場也是一名合格的科研人員應當具備的,否則,將一事無成。

             ?。ㄋ模┛蒲袘B度   就是對科研的信念與熱情,說高尚一些就是敬業精神,通俗一點說就是要對科研感興趣。自覺地追求真理的精神是取得卓越的科研成效的必要條件之一。中國不缺乏潛在的科研精神,但是,不好的科研制度壓抑了這種潛在精神轉化為現實的努力。試想,我國從申請科研項目到科學實驗、從發表學術論文到評審科技成果、從專業技術資格晉升到榮譽稱號的授予,無處不存在行政權利的運作,讓真正想從事科研的研究者感到沮喪和無助。因此,當今中國,為科研事業奮斗者少,為科研職業謀生者多。中國的科研體制決定了在中國真正合格的科研人員并不多。

             ?。ㄎ澹┖献髂芰?/strong>  一項優秀的科研成果僅靠一個人是難以實現的。無論是國外還是國內科研工作,都在講科研團隊,團隊意味著合作。小到人與人間的合作,大到國際間的科研機構合作都離不開科研人員的個人合作意愿。因此,不具有合作能力的人肯定不適合搞科研。從歷史上諾貝爾獎金獲得者來看,大多數獲獎者是與他人合作完成的。

             ?。I能力與設疑能力  創新的前提是繼承。沒有扎實的專業知識能力,僅靠滿腔的熱情是搞不成科研的。專業知識是一個合格的科研人員進行發現問題、正確思考問題與解決問題的前提條件。同時,也應做到不唯書、不唯上,不迷信權威。另外,只有具備扎實的專業知識才能具有一定的設疑能力,設疑能力是創新的源泉。正確的設疑能力可以使人對司空見慣、習以為常的問題產生疑問,從而發現問題,解決問題,有所創新。

             ?。ㄆ撸┛蒲械赖?/strong>   科研道德的好壞決定一個科研人員科研道路的長短。一名合格的科研人員應當堅持真理,恪守實事,自覺抵制科研不端行為,正確行使學術權利等。

             

            二、研究生應如何走上學術之路?

              一名研究生在具備的上述科研人員基本素質后,還應當樹立正確的學術態度、正確的學術精神與正確的學術責任才能真正走上學術之路。

             ?。ㄒ唬┱_的學術態度  克服浮躁心態,培養科研興趣,端正學術態度,自覺遵守學術規范,堅決抵制學術不端行為。

             ?。ǘ┱_的學術精神   就是客觀公正,實事求是,嚴密求證,兼容并蓄。學術應當具有獨立性,不應當依附于政治,即學術自由。堅持求真務實、崇尚創新。

             ?。ㄈ┱_的學術責任  學術責任是學者在開展學術活動、處理學術事務和學術關系時應做的事情、應盡的職責。在強調學術自由的同時也應勇于承擔學術責任。學術責任包括學者對學術本身的忠誠、遵守學術道德以及學術研究所承擔的社會責任等。捍衛學術自由也是科研人員必須承擔的學術責任。

            三、請您介紹一下近期正在從事的研究工作及其現實意義。


            《TTC復合嗜神經載體系統的構建及其在神經移植應用中的研究》
            國家自然科學基金項目
            山東大學齊魯醫院神經外科 劉玉光

            內容提要

              構建一種高效特異靶向性的嗜神經載體是當前神經移植領域急需解決的問題。破傷風毒素片段C(TTC)能夠特異性地與某些神經細胞上的神經節苷脂結合而被攝取,且無毒性。目前神經干細胞(NSC)移植中缺乏高效特異載體。本研究通過對大鼠各時期NSC胞膜表達神經節苷脂進行研究,分別用不同方法構建幾種特異高效的TTC復合嗜神經載體系統,利用綠色熒光蛋白做示蹤劑,比較哪種更理想并確定合適的轉導條件。再把NSC向神經元分化過程的重要因素Shh信號作為目的基因通過構建的載體導入NSC,并對NSC進行抗炎、抗氧化預處理,然后通過幾種途徑進行大鼠中樞損傷模型實驗研究,并與肌肉注射法比較,觀察Shh表達及誘導神經元分化作用,進而探究所構建的嗜神經載體是否高效特異安全地轉導NSC并且表達目的基因,及改造后的NSC靶向趨向于運動中樞的能力,并對其相關特性進行定性和定量研究。

             

            一、研究的主要內容及現實意義

              隨著老齡社會的到來,中樞神經系統疾病越來越成為嚴重地危害著人類,腦卒中和帕金森病等腦部疾病使眾多中老年人喪失自理能力;而顱腦損傷已成為現代社會青少年致死的主要病因。中樞神經系統因其發育、解剖、功能的復雜性和其細胞的脆弱性導致許多中樞系統疾病都非常棘手,基因治療和神經細胞移植在顱腦疾病治療方面顯示前所未有的作用。然而,要成功進行神經細胞移植和基因治療,必須首先把基因高效而安全地導入特定的神經細胞或組織中去,且能夠使轉基因細胞靶向性趨向于中樞的特定部位,這樣才會有良好效果且盡量降低副作用,所以建立一種理想的載體系統迫在眉睫。

              理想的載體應具備以下特點:生物安全性好;細胞靶向性高;細胞轉染效率高;外源基因可持續表達;工業生產可行。傳統的基因載體系統分為病毒載體介導系統和非病毒載體介導系統。病毒載體基因轉導效率較高,但存在一些問題,如病毒的毒力復燃性、致瘤性及基因轉導的靶向性等,限制了其應用。非病毒載體少有危險性,但生物分布和胞內運轉尚不是十分明確,基因轉染率不理想等問題。一些病毒載體如反轉錄病毒載體只能轉染分裂活動期細胞,而大部分NSC處于靜止狀態。因此,尋找一種神經細胞特異性載體一直是人們夢寐以求的。綜合兩類載體各自優點而克服互相缺點的載體將會比較理想;同時,若能在特異轉導基因的基礎上,使受體細胞擁有了體內靶向性,則是更勝一籌。

              基因治療在腦內移植中的方法主要包括離體途徑和直接途徑,前者指先在體外利用基因工程修飾細胞后再將其輸注體內,后者指載體攜帶的基因、RNA或蛋白直接導入體內。轉基因NSC為神經再生和中樞神經系統解剖及功能重建提供了巨大貢獻。但是,NSC移植尚存在許多問題,例如NSC增殖、分化、遷移的細胞內外環境調節控制機制尚不十分清楚。因此,使神經干細胞朝著預想方向分化的任何手段都是目前研究的熱點。這種定向分化取決于種子(NSC自身調控機制)、營養(營養物質及能源供應)、土壤(微環境及細胞因子)。而這些要素的首要條件就是怎樣更好地改造“種子”及觀察種子的變化,即尋找一種特異高效的神經干細胞基因工程載體,把目的基因特異、高效而安全地導入并利用之在構建模型中研究,目前此方面相關研究甚少;而通過此種載體改造后若能使NSC不用經顱途徑卻能靶向趨向于中樞神經系統特定區域,又將解決NSC如何定向移植同時不損傷顱腦的棘手問題。利用重組病毒載體把DNA帶入人體內,或裸DNA直接注射,或受體介導,或人工材料介導,已有不少研究。但是針對體內介導中樞神經細胞的特異載體系統還在探索中,有許多問題有待解決,如DNA體內注射后的降解,中樞靶向性,病毒載體危險性等問題。尋找一種安全、靶向性強、體內穩定性較好的載體,同樣有著深遠的意義。

              破傷風桿菌是厭氧梭狀芽胞桿菌中的一種,感染后存活于動物傷口內無氧或微氧環境。它分泌的破傷風毒素是一種強烈的嗜神經毒素,能夠特異性結合于神經肌接頭的神經元胞膜并介導內吞作用,阻礙乙酰膽堿的釋放,導致感染者機體強直性痙攣、抽搐至死亡;它還可逆向軸突運輸至神經元胞體,并可在相鄰神經元突觸區跨神經元傳輸。該毒素結構與功能的關系已經闡明,其在神經細胞上的結合位點是神經節苷脂,而進一步研究證實破傷風毒素的異源二聚體能比其他任何已知蛋白更有效的進入中樞神經系統。破傷風毒素的輕鏈亞單位可導致神經功能障礙,而重鏈亞單位只負責介導吸收及運輸,是無毒的,其具體功能區是破傷風毒素片段C(Tetanus Toxin C, TTC)。TTC有高度的神經元親和性,在介導吸收方面具有類似于全毒素功能。

              研究表明TTC片段有著巨大潛力,可用作開發神經相關細胞基因轉導的載體或直接投遞外源性生物分子(如DNA或蛋白)至神經中樞。

              多項研究表明TTC復合物對神經細胞轉導是無毒的而且是有效的,這為TTC在中樞神經系統疾病中的應用奠定了基礎。已有人通過基因融合法或化學連接法把TTC和示蹤劑連接起來,這又為TTC融合體系的可行性奠定了基礎。研究發現攜帶有綠色熒光蛋白(GFP)-TTC基因的質粒在被轉染進神經細胞后,其表達的融合蛋白在沒有信號肽輔助的情況下也可以獨立被分泌到細胞膜外,并可以被鄰近細胞再攝取,他們發現這是因為GFP-TTC融合蛋白表達后經過一定時間窗,先聚集于內質網,再經高爾基體分泌出胞,這為其作為載體跨細胞傳遞而進一步提高轉導效率鋪平道路。這種TTC復合物同時可以作為標記物,較之細胞質標記物優勢在于它有細胞膜標記物作用,而且實驗證實其對死細胞膜片段很少貼敷,所以能夠起到鑒別受體細胞的活性的作用,在活細胞示蹤等方面也有很大幫助。最近,已有人構建了ABCD系統(A基因層,B脂膜層,C多聚分子層,D生物識別層),它是分別由THC、BHC和脂質體、PEG組建的轉基因復合載體,用其轉導Hela細胞、N18-RE105細胞和SH神經母細胞瘤細胞,探索了這種復合體在神經相關細胞轉導方面應用的價值,但未在神經干細胞方面探索,且沒有活細胞標記物引導下的體內實驗的報道。

              隨著研究的進展,相繼發現原來感染外周運動神經元的破傷風毒素,可以提取其無毒的重鏈Hc段使之與神經元、腦膜細胞、以及膠質瘤細胞特異結合,所以有學者提出利用TTC片段作為載體治療神經腫瘤的概念,也有人利用TTC把辣根過氧化物酶或β-半乳糖苷酶或超氧化物岐化酶靶向引導至中樞神經系統,進行了一些實驗并取得成果。研究表明,許多神經疾病諸如肌萎縮性側索硬化癥(ALS)、脊髓性肌萎縮(SMA)、帕金森病、膠質瘤、腦損傷、脊髓損傷、外周神經損傷等等,其相關問題的解決能受惠于高效特異的神經細胞特異性靶向載體系統。然而作為神經科學的一個重點-神經干細胞(NSC),卻未見其與破傷風毒素Hc段(TTC)相關關系及應用基礎的研究。而且人們發現NSC上存在神經節苷脂受體,可以作為潛在的TTC位點。所以我們設想構建一種特異高效轉導NSC的載體系統,而且此種載體轉導NSC后細胞膜表面表達出能結合運動神經元的TTC配體,進一步使NSC在體內移植后能靶向性趨向中樞運動神經元區。我們利用pcDNA3.1來達到使TTC轉導NSC后能表達于細胞膜表面這個策略。

              另外,示蹤標記方面我們選擇EGFP。綠色熒光蛋白(GFP)是從維多利亞水母( aequorea victoria) 中分離出來的一種熒光蛋白。該蛋白性質穩定,在異源細胞中大量表達而無細胞毒性,用特定波長的藍光激發后在熒光顯微鏡下可以觀察到明亮的熒光,檢測方法簡單,靈敏性高,可用于對活細胞和蛋白質進行實時定位和觀察。EGFP為GFP的加強型。理想的EGFP 融合蛋白應該是既能發出明亮的綠色熒光又不影響目的蛋白的生物學特性,由于EGFP晶體構象呈緊密的桶狀,外源蛋白分子不易影響其自發熒光功能,許多實驗也已經證明由于EGFP 分子量小,一般不影響所融合的目的蛋白的構象和生物學特性。所以,EGFP 和TTC基因或蛋白被融合在一起,自發綠色熒光的有無及強弱就能真實反映出TTC在轉導中的表達和分布情況。目的基因方面我們選擇誘導NSC向運動神經元分化的因素中較重要的Shh信號。

              針對以上所述研究意義和研究現狀,我們提出以下設想:

              第一,確定各個發育時期的NSC或NPC細胞膜表面神經節苷脂的表達、分布、及亞型有無差異及變化情況,進而選出最適于TTC轉導的NSC。

              第二,根據TTC的特點,綜合病毒載體的高效性和非病毒載體的安全性,構建一種特異高效轉染神經干細胞(NSC)的TTC載體系統并探索利用其進行基因移植的方法,并與現已有的TTC載體和基因移植方法比較,建立一種新的可用于NSC基因工程改造、研究NSC生長遷移和分化、或者對中樞系統基因移植有發展潛力作用的體系。

              第三,進一步利用這個體系探索神經移植中的應用,鑒定轉導后的NSC靶向性趨向運動中樞的相關特性。

            二、研究目標

              本課題旨在尋找一種嗜神經載體并尋找新的腦內移植理念,以解決目前腦內移植和轉基因NSC的特異載體問題。首先系統地研究NSC胞膜ganglioside的表達情況;再根據受體配體特異性結合的原理以及TTC的嗜神經特性,利用基因重組技術構建幾種TTC復合載體并篩選其最佳條件和結構形式,建立離體途徑高效轉染NSC的模型和體內途徑中樞靶向基因移植模型;使用該模型轉染的NSC進行誘導預處理后,對動物腦損傷模型進行移植并觀察某些指標,結合項目主持人的前期科研成果,最終到達建立一套高效特異的腦內移植基因載體系統的目標。

            三、擬解決的關鍵問題

              擬解決的關鍵問題即為檢測NSC的TTC受體表達情況,創立一套基于TTC的高效特異NSC載體系統并對載體的構建優化,找準適合轉染的各種條件及載體模式,并比較離體和體內兩種方法下不同TTC復合體的起效作用情況,并研究TTC復合體的轉染及代謝機制,為基因治療在腦內移植中的科研及臨床價值的進一步深化提供依據。

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