勇于擔當敢為人先｜重點實驗室巡禮

2020年3月初的一天，武漢戰“疫”正緊。武漢市金銀潭醫院院長張定宇接待了一批特殊的客人，他們帶來了一種治療新冠肺炎的新型干細胞藥物。

干細胞藥物，即便對很多專業醫學人士來說，也是個新鮮事物。“干細胞是什么？”“有用嗎？用了會有什么后果？”“做可以，你們要承擔所有責任！”這支來自干細胞與生殖生物學國家重點實驗室的戰“疫”科技攻關團隊，一腔熱血逆行武漢，卻吃了不少閉門羹。

幸運的是，張定宇信任他們。

多年積淀 一朝亮劍

3月5日，CAStem細胞注射液治療新冠病毒致呼吸窘迫綜合征（ARDS）臨床試驗在金銀潭醫院正式啟動。

CAStem是一款干細胞藥物的名字，意為“中科院的干細胞”，是實驗室自主研發的干細胞藥物。干細胞與生殖生物學國家重點實驗室副研究員、國家干細胞庫執行主任郝捷請同事把這幾個字母寫在自己的防護服上，堅定地走進了醫院的隔離區。

在這里，她看到凝聚了大家智慧和心血的細胞藥物一滴一滴輸入新冠肺炎患者體內。醫護人員發現，這些接受了干細胞藥物治療的病人的呼吸功能、肺部病灶特別是肺纖維化癥狀均有改善。

在送接受過干細胞藥物治療的痊愈患者出院時，一位患者激動地對他們說：“你們研發的藥物太好了，給了我第二次生命！”

不僅在武漢，這支隊伍還先后在北京、哈爾濱開展相關臨床研究工作，三地共救治74名患者。

CAStem——這個帶有鮮明中科院烙印的產品，成為新冠肺炎疫情期間國家藥品監督管理局批復的唯一一個具有自主產權的干細胞藥物，更入選了國家救治新冠患者的“三藥三方案”。

4月14日，科技部負責人在國務院聯防聯控機制召開的新聞發布會上鄭重宣布：干細胞應用于新冠肺炎的臨床治療安全性良好！

此次抗疫攻關中，干細胞與生殖生物學國家重點實驗室亮出兩件利器：CAStem干細胞注射液和新一代恒溫CRISPR法核酸檢測試劑盒（CASdetec）。后者革新了核酸檢測的技術原理，有望擺脫對昂貴PCR儀器的依賴，讓檢測走進社區甚至家庭。

多年關注呼吸系統疾病、把干細胞藥物推向臨床一線、開發新一代核酸檢測技術、致力于相關標準及知識產權政策發布和完善、全鏈條布局打通創新成果轉化渠道……干細胞與生殖生物學國家重點實驗室積淀多年的工作，在疫情暴發的非常時期發揮了重要作用。

“這次疫情的考驗讓我們知道，這是一支召之即來、來之能戰、戰之能勝的隊伍，是一群有家國情懷的人的聚集體。”中科院院士、干細胞與生殖生物學國家重點實驗室研究員周琪說。

時代變遷 奮斗不變

干細胞與生殖生物學國家重點實驗室的前身是“計劃生育生殖生物學國家重點實驗室”，于1991年成立。它是我國最早開展生殖生物學研究的基地，是美國洛氏基金會在全世界設立的“二十一世紀生殖與避孕研究網絡”7個成員之一，也是世界衛生組織在全世界設立的6個“胚胎著床研究中心”之一，在世界和中國生殖研究領域占有一席之地。

進入新世紀，世界科技格局和研究范式發生全新變化，實驗室前瞻性布局了生殖工程研究方向，把前沿生殖技術的創建及應用列為實驗室的重要發展目標，并以此為核心，不斷壯大干細胞研究團隊，到2015年，實驗室從事干細胞與再生醫學領域研究的研究員達到9位。

干細胞等先進技術與傳統生殖生物學的交叉融合，為實驗室生殖學科的發展帶來了新的機遇，在生殖生物學研究方向產出了多項具有里程碑意義的重大創新成果，如利用四倍體補償技術證明iPS細胞的全能性、同性生殖、人工配子、表觀遺傳新機制、非人靈長類胚胎超長時間培養等，使傳統學科煥發了新的生機。

到2015年，實驗室已成長為我國干細胞和生殖生物學領域領先的研究實體。與此同時，“計劃生育”已經不再是國家需求，這4個字已經不能代表實驗室所承擔的使命，通過申請、論證、現場評估，獲科技部批準，實驗室成功更名為“干細胞與生殖生物學國家重點實驗室”，并在2016年國家重點實驗室評估中，進入“優秀類”國家重點實驗室序列。

基礎研究 碩果累累

干細胞與生殖生物學國家重點實驗室主要從事生殖生物學、干細胞與再生醫學和創新細胞技術研究，近年研究成果多次入選“年度中國生命科學十大進展”或“年度中國十大科技進展”，并入選 “改革開放40年40項標志性研究成果”。

在基礎理論研究方面，干細胞與生殖生物學國家重點實驗室面向世界科技前沿，深挖領域內最基本的科學問題，探索生殖、發育、遺傳、衰老全生命周期的調控機制，不斷突破領域內科學認知的邊界，獲得了諸多重大理論突破：首次將胚胎第一次細胞命運分化的選擇推到了2—細胞胚胎時期，成果入選2019年度中國生命科學十大進展；首次實現靈長類胚胎長時程體外培養，開啟哺乳動物繁衍新方式；發掘跨代遺傳新機制，發現個體內代謝環境通過改變生殖細胞基因組甲基化或tsRNAs介導（RNA而非DNA），可將獲得的代謝紊亂表型跨代傳遞給子代，成果入選2016年度中國十大科技進展；揭示了靈長類器官（血管、胰島、卵巢等）退行的特異性機制，發展通過基因或干細胞治療干預退行性疾病的有效策略。

在技術原始創新方面，干細胞與生殖生物學國家重點實驗室面向國家人口健康領域的重大需求，取得了多項原始創新成果：構建了多種新型干細胞，包括小鼠孤雄單倍體干細胞（2012年度中國十大科技進展）、大鼠孤雄單倍體胚胎干細胞、異種雜合二倍體胚胎干細胞；開發了具有自主知識產權的基于Cas12b的基因編輯技術；建立同質性原始態人類胚胎干細胞，首次在體外模擬了人類X染色體的隨機失活；實現了哺乳動物的無性生殖（入選了The Scientist雜志評選的“2018年度科技進步”）；首次建立衰老研究的靈長類動物模型，例如LMNA基因突變的“兒童早衰癥”靈長類動物模型，以及“長壽基因”SIRT6敲除的食蟹猴（2018年度中國生命科學十大進展）；同時規模化制備了大動物的突變體，建立了多個能準確模擬人類疾病的大動物模型和可用于豬新品系培育的育種新材料，如創制了首例豬甲減模型、提高生產性狀豬等。

轉化研究 成果卓著

干細胞與生殖生物學國家重點實驗室強化基礎和應用基礎研究，布局轉移轉化研究，促進基礎研究和應用研究的融通發展，以保持實驗室的創新性、先進性和引領性。

實驗室站在時代前沿，積極嘗試自我審視和革新。在學科建設方面，始終以“四個面向”為出發點，布局有發展前景、有重大創新產出潛力的學科；在團隊建設方面，搭建良性人才流動機制，聚集國內外一流人才；實驗室大膽嘗試體制和機制革新，如聯合國內相關領域的國家重點實驗室或優勢力量成立聯盟或創新實體，通過標準引領、知識產權保護支撐成果轉化。

實驗室從解決國家人口健康領域重大需求出發，錨定健康領域重大疾病的診治，以治療重大疾病切入口，找尋這些重大疾病治療的方案和手段，圍繞產業鏈部署創新鏈，圍繞創新鏈部署產業鏈，從而實現從基礎研究到產業應用全鏈條的研究模式。

實驗室面向國家重大需求和國民經濟主戰場，圍繞產業鏈布局，臨床轉化成果卓著。早在2007年實驗室就前瞻性地布局建設北京干細胞資源庫，于2019年獲批成為國家干細胞資源庫，是我國首家通過人類遺傳資源（CNAS）許可的干細胞資源庫，也是國際首個IOS20387認可機構。實驗室借助國家干細胞資源庫獨特的干細胞資源，突破“干細胞藥物”質控、制劑等核心技術，建立了臨床級人胚干細胞及多種功能細胞分化平臺，并自主創新開發近十種干細胞藥物的全鏈條關鍵平臺技術，研發包括多巴胺神經前體細胞、運動神經前體細胞、視網膜色素上皮細胞、M類細胞、肝細胞、心肌細胞等一系列干細胞。

實驗室承擔首批國家藥品監督管理局和國家衛生健康委員會備案干細胞治療帕金森病、老年黃斑變性等重大疾病臨床研究項目，其中開展的干細胞治療帕金森病臨床試驗被Nature跟蹤報道，認為“這標志著中國使用人胚胎干細胞進行臨床試驗的開始，也是世界上首次使用這些細胞治療帕金森病的試驗”。目前開展包括帕金森病、黃斑變性、卵巢早衰、半月板損傷等十余種疾病臨床研究9項。

2018年底，干細胞與生殖生物學國家重點實驗室周琪課題組和李偉課題組合作，在《細胞》上發表了一項重要成果——哺乳動物的第一次細胞命運決定。

對絕大多數生物來說，生殖的起點就是精卵融合，最初的一顆受精卵，經過無數次細胞的分裂和分化，最終變成一個完整個體。在這個過程中，每個細胞的命運是如何決定的？這是生殖與發育生物學和細胞生物學的一個核心問題。

在此之前，科學家已經確證在4—細胞期時就已出現了能調控細胞命運選擇的分子差異。那么在2—細胞期，也就是受精卵一分為二的時期，這兩個細胞的命運是否已經注定不同？

經過探索，他們發現一種內源逆轉錄病毒來源的基因——LincGET在兩個細胞中的表達量存在差異，LincGET表達量高的那個細胞，更傾向于選擇內細胞團的命運傾向，也就是更有可能發育為胎兒，而另一個細胞則更有可能發育為胎盤。

這項研究得到了瑞士輝凌醫藥公司的資助。“一項值得做的工作。”輝凌公司相關負責人對這項研究如此評價，“盡管我們是一家制藥公司，但是我們與實驗室的合作，并不是希望研究成果能直接創造財富，而是希望讓自己始終保持創新能力。”

瑞士輝凌醫藥公司于2017年與實驗室達成戰略合作協議，2018~2022年資助2000萬美金，支持實驗室開展生殖生物學領域的基礎及轉化研究，促進科研成果轉化及臨床應用。雙方合作成立輝凌生殖醫學研究所，設立“輝凌生殖健康基金”，面向全國科研院所、高校和醫院征集項目，截至目前共資助46項生殖醫學轉化研究項目。此項合作探索了國有科研機構開展國際合作和產業化研究的新模式。

干細胞與生殖生物學國家重點實驗室一直注重國際合作交流，在科研布局、項目組織、標準制定等方面向國際化邁進。

中國于2007年加入國際干細胞組織（ISCF），自2014年起周琪擔任ISCF輪值國主席，他倡導國際大科學計劃，與多家國際組織和知名科學家搭建起交流渠道，并聯合英國、美國、法國、日本等多國推動多項干細胞國際標準提案，引領干細胞國際標準制定。實驗室推進中日韓合作項目，建立中日韓三方的干細胞生物學與再生醫學研究合作框架體系；2019年3月實驗室與韓國干細胞學會、日本再生醫療學會簽署中日韓三邊合作備忘錄，共同約定在國際范圍內開展再生醫學領域國際合作研究項目，加強國際學術交流；同時，實驗室主持中韓科技部雙邊合作項目——針對東亞人群的臨床級干細胞研發及應用。

實驗室推動細胞學會干細胞分會與學術期刊出版商Wiley達成合作備忘錄；實驗室于2010年發起“國際生殖生物學前沿大會”，該大會每兩年舉辦一次，歷屆會議都特別邀請國際生殖生物學領域頂尖科學家，交流領域最前沿成果，同時設有“青年科學家專場”報告，為領域后備人才提供提升機會。2021年實驗室將承辦“世界生殖大會”，這是我國第一次作為東道主主持由生殖生物學領域多國學術組織聯合發起的專業屆會。

多年來，干細胞與生殖生物學國家重點實驗室始終以“四個面向”為出發點，以實現“四個率先”為發展目標，以腳踏實地的工作和豐碩的科研成果為我國建成世界科技強國提供有力支撐。