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七鰓鰻長(zhǎng)這樣。
七鰓鰻胚胎發(fā)育照片。
〚文·圖 大連新聞傳媒集團(tuán)記者凌鳳〛
開欄的話
21世紀(jì)是高科技迅猛發(fā)展的時(shí)代，全球科技創(chuàng)新進(jìn)入空前密集活躍時(shí)期�？萍冀o我們的生活帶來了翻天覆地的變化，甚至?xí)嵏参覀冊(cè)械纳睢?/span>
科技為能，奮楫揚(yáng)帆。大連擁有眾多的高校和科研院所，他們?cè)谛畔�、生命、能源、海洋等諸多領(lǐng)域多年來一直瞄準(zhǔn)世界科技前沿，搶占先機(jī)，破解難題，不懈努力，取得了傲人的成績(jī)，代表著我們這座城市的發(fā)展高度。為了與時(shí)俱進(jìn)地關(guān)注、支持與科普大連高科技領(lǐng)域研發(fā)創(chuàng)新現(xiàn)狀，本刊特開設(shè)“大連實(shí)驗(yàn)室”系列專欄，將我市有科技前沿代表性意義的重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室一一推介展示給大家……
大連實(shí)驗(yàn)室
遼寧師范大學(xué)七鰓鰻研究中心
實(shí)驗(yàn)室卡片
遼寧師范大學(xué)七鰓鰻研究中心成立于2000年，圍繞遼寧新一輪全面振興重大戰(zhàn)略需求，以遼寧豐富的海洋生物資源為研究對(duì)象，在國(guó)際上率先開展了對(duì)現(xiàn)存最古老的脊椎動(dòng)物——七鰓鰻的功能基因與蛋白質(zhì)組學(xué)研究，成為國(guó)內(nèi)最早系統(tǒng)、全面開展七鰓鰻比較免疫與進(jìn)化研究的科研團(tuán)隊(duì)。
中心先后承擔(dān)科技部973、863計(jì)劃子課題，全國(guó)海洋公益項(xiàng)目，國(guó)家自然科學(xué)基項(xiàng)目等國(guó)家、省、市級(jí)科研項(xiàng)目70余項(xiàng)；培養(yǎng)博士、碩士研究生100余人，主編、參編學(xué)術(shù)專著4部，獲批國(guó)家食品藥品監(jiān)督管理局新藥臨床受理文號(hào)1項(xiàng)，榮獲遼寧省政府自然科學(xué)二、三等獎(jiǎng)3項(xiàng)，遼寧省政府技術(shù)發(fā)明二、三等獎(jiǎng)5項(xiàng)，授權(quán)國(guó)家發(fā)明專利13項(xiàng)。
2021年底，在科技成果評(píng)價(jià)機(jī)構(gòu)組織的鑒定會(huì)上，七鰓鰻免疫系統(tǒng)中的一種獨(dú)特蛋白分子能夠殺死腫瘤細(xì)胞的研究成果引起了評(píng)審專家們的關(guān)注，而由此成果衍生的用于膀胱癌早篩的試劑盒也被鑒定達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平，科技日?qǐng)?bào)為此還在頭版進(jìn)行了報(bào)道。而提交該項(xiàng)研究成果的遼寧師范大學(xué)七鰓鰻研究中心也進(jìn)入了人們的視野……
“一擊致命”的殺傷性偶然事件
“七鰓鰻免疫系統(tǒng)中的LIP蛋白的主要功能是促進(jìn)發(fā)育與代謝，殺死腫瘤細(xì)胞應(yīng)該只是它的‘副業(yè)’，而對(duì)于這一‘副業(yè)’的發(fā)現(xiàn)完全是一個(gè)偶然�！毖邪l(fā)團(tuán)隊(duì)帶頭人、遼寧師范大學(xué)原副校長(zhǎng)李慶偉教授笑著說。
為了研究需要，研究中心試圖實(shí)現(xiàn)七鰓鰻細(xì)胞的永生化，可是，所有的常規(guī)方法都失敗了�！拔覀�?cè)囍哑喏w鰻細(xì)胞和乳腺癌腫瘤細(xì)胞放在一起培養(yǎng)，希望借助腫瘤細(xì)胞增殖因子幫助七鰓鰻細(xì)胞繁衍。這在當(dāng)時(shí)其實(shí)是沒有辦法的辦法�！崩顟c偉回憶，“沒想到的是，腫瘤細(xì)胞全部死亡了。”
“之后，我們先后用23種腫瘤細(xì)胞進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，結(jié)果都出現(xiàn)了不同程度的死亡�！边|寧師范大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院教授逄越說。這一結(jié)果讓研究團(tuán)隊(duì)意識(shí)到七鰓鰻細(xì)胞一定分泌了一種獨(dú)特的物質(zhì)，其對(duì)腫瘤細(xì)胞是致命的。
為了找到這種物質(zhì)，團(tuán)隊(duì)集中力量用了整整一年的時(shí)間，最終鎖定了LIP蛋白。之后，團(tuán)隊(duì)又用了5年時(shí)間解析了LIP蛋白殺死腫瘤細(xì)胞的機(jī)制�！癓IP蛋白會(huì)識(shí)別腫瘤細(xì)胞上特有的糖鏈，然后鎖定‘?dāng)橙恕瘡耐饷娲蚩�，使�?xì)胞膜破裂，導(dǎo)致腫瘤細(xì)胞死亡�！崩顟c偉用最通俗的表述解釋了LIP蛋白的殺傷機(jī)制。
更有趣的結(jié)果發(fā)生在研究團(tuán)隊(duì)“打掃戰(zhàn)場(chǎng)”時(shí)。他們把腫瘤細(xì)胞表面的LIP蛋白作收集檢測(cè)時(shí)發(fā)現(xiàn)，殺傷時(shí)，LIP蛋白不是單兵作戰(zhàn)，而是“組團(tuán)”進(jìn)攻�！拔覀兲岢隽俗R(shí)別、定位、聚集、殺傷的機(jī)制。”逄越說，“研究表明聚合體越多，殺傷作用越大�！�
一個(gè)可以救命的小盒子
“LIP蛋白消滅腫瘤細(xì)胞的第一步是識(shí)別其特有的糖鏈，利用這一特性，我們檢測(cè)了膀胱癌尿液樣本中特有糖鏈的含量，發(fā)現(xiàn)了膀胱癌患者尿液中特有糖鏈的含量是正常人的2至3倍�！崩顟c偉說：“根據(jù)這一特征，我們嘗試了以糖鏈為靶點(diǎn)，用尿液檢測(cè)膀胱癌的LIP免疫熒光試紙方法，2021年11月，我們研制成功了可以用于膀胱癌早篩的試劑盒，檢測(cè)的靈敏性達(dá)到85%，特異性可達(dá)92%�！�
據(jù)李慶偉介紹，膀胱癌患者通常都是出現(xiàn)了血尿的癥狀后才會(huì)去醫(yī)院就診，而那時(shí)病癥一般已經(jīng)發(fā)展到中晚期，治療率較低。即使是早期的膀胱鏡檢測(cè)，其過程也極為痛苦。而早篩試劑盒則可以實(shí)現(xiàn)早期預(yù)警，將關(guān)口大大前移。
“國(guó)內(nèi)外也有3到5種試劑盒，但存在測(cè)試周期長(zhǎng)、費(fèi)用高、過程復(fù)雜等問題。而我們的試劑盒具有簡(jiǎn)單、快速、微量、無創(chuàng)、低廉的特點(diǎn)，臨床應(yīng)用方便、精準(zhǔn)，經(jīng)專家鑒定，成果達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平�！崩顟c偉說到團(tuán)隊(duì)的創(chuàng)新成果時(shí)驕傲地說：“試劑盒如果進(jìn)入社區(qū)健康普查，可以大大提高膀胱癌的發(fā)現(xiàn)率，實(shí)現(xiàn)早治療、早根除，真正為健康中國(guó)行動(dòng)盡一分力�！�
試劑盒目前正在實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化的推進(jìn)過程中，而這只是LIP蛋白醫(yī)學(xué)應(yīng)用的第一步�！叭绻鉀Q了生物安全性的問題，則有望開發(fā)出新的治療腫瘤的特效藥�！崩顟c偉大膽地說出了對(duì)于未來的展望。
步履不停的世界最大研究團(tuán)隊(duì)
七鰓鰻研究中心團(tuán)隊(duì)是2000年組建的，在世界范圍率先開始進(jìn)行七鰓鰻適應(yīng)性進(jìn)化與免疫功能方面的研究，而一切的起點(diǎn)源自一個(gè)在李慶偉腦海中盤踞了近20年的疑問。
“上世紀(jì)80年代，我給學(xué)生講脊椎動(dòng)物學(xué)。第一節(jié)課講的就是圓口綱，而代表動(dòng)物就是七鰓鰻。”李慶偉回憶說：“從那時(shí)起，七鰓鰻如何能夠在幾億年的進(jìn)化過程中保存下來的疑問就一直吸引著我，讓我對(duì)七鰓鰻的原始性與特化性產(chǎn)生了好奇。由于七鰓鰻是寄生生物，對(duì)于漁業(yè)養(yǎng)殖有害，一直沒有成為大家關(guān)注與研究的對(duì)象，直到我們團(tuán)隊(duì)開始進(jìn)行相關(guān)研究�！崩顟c偉也是在世界范圍內(nèi)提出將七鰓鰻作為醫(yī)學(xué)研究模式動(dòng)物概念的第一人�！肮�、線蟲、斑馬魚、小鼠是醫(yī)學(xué)與生物界研究代表性的模式動(dòng)物。但七鰓鰻的遺傳背景與生理特點(diǎn)是現(xiàn)存其他動(dòng)物所沒有的，其特殊性與唯一性是其他模式動(dòng)物所不可替代的�！�
現(xiàn)在，七鰓鰻研究中心有15名老師、60多名學(xué)生，是全球最大的七鰓鰻研究團(tuán)隊(duì)，在國(guó)內(nèi)國(guó)際都有很高的影響力�！捌喏w鰻作為生物界的活化石，身體里蘊(yùn)藏著很多的未解之謎等待我們?nèi)ヌ剿�，七鰓鰻是一座金礦，有取之不盡的豐富寶藏�！边|寧師范大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院副教授、七鰓鰻研究中心主任韓英倫說：“我們將一如既往地在七鰓鰻的不同層面開展研究工作，將產(chǎn)生的更多科研成果造福于人類�！�
延伸閱讀
七鰓鰻不是魚
雖然不了解七鰓鰻，但多數(shù)人都會(huì)“顧名思義”地把它當(dāng)做一種魚類，可事實(shí)上，七鰓鰻并不是魚。
七鰓鰻比魚類要低等得多，屬圓口綱，是迄今為止所知道的最原始的無頜類脊椎動(dòng)物之一，已經(jīng)在地球上存活了3億多年，可以說，它是人類最原始的祖先。七鰓鰻在數(shù)億年的演化進(jìn)程中朱顏未改，是名副其實(shí)的“活化石”。
七鰓鰻主要分布于歐亞大陸以及北美淡水和海洋流域。我國(guó)有3種七鰓鰻：日本七鰓鰻 、東北七鰓鰻和雷氏七鰓鰻，主要分布于黑龍江水系、遼河流域、鴨綠江等地區(qū)。七鰓鰻生命周期分為3個(gè)階段：幼體、變態(tài)期和成體，體長(zhǎng)10到50厘米不等。
七鰓鰻幼體被稱為“沙隱蟲”，生活于淡水中，在水底挖穴而居，幼時(shí)無牙，眼睛不發(fā)達(dá)，以微生物為食。在淡水中生長(zhǎng)4至6年后遷徙到海洋中，經(jīng)歷變態(tài)發(fā)育出具有真正視覺功能的眼睛和口吸，成體七鰓鰻的寄生生活主要是借助它的類似于吸盤式的口吸附于魚體，依靠宿主的血液及組織為生，到生殖期復(fù)返淡水，筑巢，產(chǎn)卵，然后死亡。并非所有的七鰓鰻都需要到海中生活，有些陸封種類終生留于淡水。
七鰓鰻體型類似于鰻魚，身上沒有鱗片，有兩個(gè)背鰭、一個(gè)尾鰭及一個(gè)泄殖腔。身體兩側(cè)各有七個(gè)鰓孔、一雙眼睛，頭頂處有一個(gè)鼻孔。沒有上下頜，呈吸盤狀的圓形口中有角質(zhì)齒。
芝麻開門吧！七鰓鰻
七鰓鰻獨(dú)特的生理結(jié)構(gòu)特點(diǎn)使它在遼寧師范大學(xué)七鰓鰻研究中心的研究人員眼中成為一個(gè)可以造福人類的巨大基因?qū)殠�。除了在正文中提到的研究成果外，研究人員還在其他方面進(jìn)行著不懈的努力。
七鰓鰻大腦和脊髓中的神經(jīng)元較大，這也使七鰓鰻成為單細(xì)胞水平上研究再生的理想模型，對(duì)這方面進(jìn)行研究，將大大加速針對(duì)阿爾茲海默癥、帕金森癥和脊椎損傷方面的藥物研發(fā)。
七鰓鰻是唯一在生長(zhǎng)發(fā)育過程中膽囊和膽管能夠自發(fā)消失的脊椎動(dòng)物。在幼體期，七鰓鰻具有完整的膽道系統(tǒng)，但在變態(tài)過程中，七鰓鰻表現(xiàn)出發(fā)育性膽道閉鎖，膽管及膽囊逐漸退化直至整個(gè)膽道系統(tǒng)完全喪失，同時(shí)，肝細(xì)胞發(fā)生重排和精細(xì)結(jié)構(gòu)改變，是一個(gè)天然的膽道閉鎖動(dòng)物模型。通過探究七鰓鰻發(fā)生膽道閉鎖而產(chǎn)生對(duì)膽汁酸耐受機(jī)制，可以為人類膽道閉鎖及其相關(guān)的肝臟疾病的診斷和治療提供借鑒。
七鰓鰻棕色脂肪豐富。棕色脂肪細(xì)胞能夠快速氧化自身儲(chǔ)存的脂肪產(chǎn)生熱量、增加代謝率。目前，棕色脂肪組織的適應(yīng)性產(chǎn)熱機(jī)制成為研究肥胖疾病的焦點(diǎn)，結(jié)合七鰓鰻棕色脂肪組織的分布和特點(diǎn)，為進(jìn)一步研究和應(yīng)用棕色脂肪在人類減肥及Ⅱ型糖尿病的治療方面有著很好的參考意義。
最近，研究中心的研究人員還開啟了一個(gè)新的研究方向。針對(duì)七鰓鰻皮膚組織再生能力強(qiáng)的特點(diǎn)，正在進(jìn)行免疫排斥性與再生性的研究，希望在皮膚損傷與再生領(lǐng)域方面的研究有所突破。
實(shí)驗(yàn)室里的“寶貝們”
超高分辨率顯微鏡
這個(gè)價(jià)值560多萬元的大家伙是整個(gè)實(shí)驗(yàn)里的“巨無霸”，可是，在它的視野范圍內(nèi)卻只能看到一個(gè)細(xì)胞，當(dāng)然，對(duì)于細(xì)胞結(jié)構(gòu)的呈現(xiàn)也真正做到了纖毫畢現(xiàn)。如此高大上的存在可是咱整個(gè)東三省的No.1。
活細(xì)胞工作站
別看它比之前的超高分辨率顯微鏡小得多，可它也是價(jià)值200多萬元的“貴族”。在這個(gè)小家伙里，細(xì)胞可以一直存活，實(shí)現(xiàn)對(duì)于細(xì)胞活動(dòng)、變化的實(shí)時(shí)、連續(xù)、動(dòng)態(tài)觀察。觀測(cè)結(jié)果可以自動(dòng)生成動(dòng)畫存儲(chǔ)。
顯微注射系統(tǒng)
這個(gè)看似尋常的儀器在每年四五月間在研究中心扮演著重要的角色。在那段時(shí)期，七鰓鰻處于性成熟期，進(jìn)行體外受精。而研究人員則在這套系統(tǒng)的幫助下對(duì)收集的受精卵進(jìn)行注射，實(shí)施基因干預(yù)，從而進(jìn)行基因編輯方面的研究。
本版圖片部分由遼寧師范大學(xué)七鰓鰻研究中心提供
1.這里是七鰓鰻研究中心最大的實(shí)驗(yàn)室，諸如分子克隆、生化分析、蛋白純化等大部分基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)都是在這里完成的。
2.正常的乳腺癌細(xì)胞。
3.加入LIP蛋白后十幾分鐘，乳腺癌細(xì)胞周邊出現(xiàn)泡狀，隨后死亡。
4.成功研制出可以用于膀胱癌早篩的試劑盒。
5.七鰓鰻的采集現(xiàn)場(chǎng)。
6.研究人員正在對(duì)七鰓鰻的皮膚進(jìn)行剝離。
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