【天南地北宜兴人】戴俊彪:探寻生命的奥秘是一种乐趣

引言

隆冬时节的深圳,依然绿树成荫,街道两旁的三角梅、紫薇等依旧鲜花灿烂,让人仿佛置身于春天,感受到这座城市的朝气和活力。2023年12月18日,“天南地北宜兴人”采访组应约来到中国科学院深圳先进技术研究院,采访乡贤戴俊彪研究员。因他前几天刚从英国曼彻斯特大学访学归来,办公室略显凌乱,而墙角处两只球则特别显眼:一只篮球,一只排球。戴俊彪微笑着说:“我除了喜欢读书、搞科研,最感兴趣的事就是打球。”
戴俊彪目前担任中国农科院深圳农业基因组研究所研究员,同时还在“老东家”中科院深圳先进技术研究院担任客座研究员。平时,他在各个实验室之间来回奔波,可他并不为此觉得辛苦,他说:“动力和成功来自于兴趣,探寻生命的奥秘是一种乐趣。”
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初中就当上“小老师”

上世纪八九十年代,在官林镇亳渎村(现滨湖村),戴俊彪一直是邻居们口中的“别人家的孩子”。出生于1974年4月的戴俊彪,父母都是普通农民,为了一家的生计 ,父母平时不是在田里忙农活,就是在滆湖里捕鱼,尽管很支持戴俊彪读书,但根本没时间和精力过问儿子学习上的事。而戴俊彪特别爱读书,也特别会读书,从没让父母为自己上学操过心。从小学到高中,他学习成绩总是名列班级前几名,并多次担任班长。

在官林二中上初中时,他自发成立了“学生互助团”,作为“小老师”帮带成绩较差的同学。每个周末,他总要为同学们上一两节辅导课,并自己出练习题和考卷,单独组织考试,使相关同学的学习成绩明显提高。

每到寒暑假,戴俊彪会组织同学们上门拜访临近村的两名大学生,打听大学生活,请教学习问题,探讨学习方法,以此提高大家的学习兴趣和能力。而通过与大学生的互动交流,戴俊彪对大学生活也更加向往。

1990年夏天,戴俊彪作为官林二中三名优秀学生之一,顺利考取宜兴市中学(现江苏省宜兴中学)。在高中,戴俊彪的数理化成绩特别优异。1993年高考前夕,经省宜中推荐,戴俊彪作为全校唯一的考生,赴南京大学参加基础学科教学强化部的单独招生考试,并以名列前茅的好成绩被顺利录取。

南大教学强化部实际是以培养科技拔尖人才为目标的重点班,全班40多名学生全是全省各重点中学的尖子生。戴俊彪丝毫没有骄傲自满,学习更没有一点松懈,他如饥似渴地遨游在知识的海洋里。性格开朗、个性活泼的他,担任了班长、系学生会主席,还多次被学校评为优秀学生干部、学生干部标兵等。

1997年夏,即将大学毕业的戴俊彪面临新的选择:省公安厅到南大教学强化部挑选一名优秀生,并相中了戴俊彪;同时强化部有一名保送清华大学生物专业研究生的名额。戴俊彪经过慎重考虑,毅然放弃了在一般人眼里更光鲜、更有前途的从政机会,而选择继续读书,跨进清华门,成为清华大学生命科学学院吴庆余教授的硕士研究生。

与合成酵母“结缘”

在宜兴,一到春节前夕,许多农家都要做一缸米酒。小时候,戴俊彪的父母,也会在煮熟的糯米饭里撒上酵母,将其装进陶缸,盖上草垫,静待几日,一缸香气扑鼻、甘醇可口的米酒便酿成了。戴俊彪对此充满好奇,他没想到,多年后自己居然会专注于酿酒酵母基因组合成的研究,并不断探寻其中的奥秘。

2000年,戴俊彪从清华大学硕士毕业后,便去美国爱荷华州立大学读博士研究生,其间开始了分子生物学方向的研究。2006年,获得博士学位的戴俊彪,在约翰·霍普金斯大学医学院开展博士后研究工作,利用合成生物学技术开展酵母表观遗传学研究,并参与酿酒酵母基因组合成的早期研究。在不到两年的时间内,他的研究项目就取得突破性进展,相关论文于2008年4月以封面论文形式在《细胞》杂志上发表。因他在科研上成绩突出,博士后期间获得约翰·霍普金斯大学医学院颁发的Albert Lehninger研究奖。

“前人的研究发现,生物体内很多基因受到一些‘开关’的调控,从而仅在特定的情况下表达、控制生物生长。合成生物学就是用工程的理念去研究生命科学,通过对这些‘开关’的人为设计和改造,看能不能更好的调控生命过程……”戴俊彪努力用形象的语言,向记者解释过于专业的科学概念。

当初科研人员为什么选择酵母菌作为研究对象而不是其他?戴俊彪告诉记者,作为一种很好的工业微生物,酿酒酵母在酶、食品、药品、商用化学品以及能源领域都有着大量的应用。通过人工合成染色体,可以改变它的一些特性,不论是在科学方面,还是产业方面,开展酿酒酵母基因组合成的研究都有着十分重要的意义。

从事前人从未做过的研究,其艰难程度可想而知。戴俊彪告诉记者,整个酿酒酵母基因组合成的研究工程覆盖1200多万个碱基对,从2006年到2011年,他在美国和团队一起,用了整整五年时间,才完成了1%的酵母基因组的设计合成,撰写了第一篇相关论文,发表在《自然》杂志上。

2011年初,戴俊彪回到母校清华大学,在生命科学学院担任研究员。在学校的大力支持下,他组建了酵母合成生物学研究实验室。戴俊彪带领课题组一起参与由他的博士后导师JefBoeke教授发起的酿酒酵母基因组合成计划(Sc2.0)国际合作。该项目把16条染色体进行分组,由来自全球10所高校的200多名科学家分工合作。戴俊彪团队认领了16条染色体中长度最长、功能最特殊的12号染色体。国内另两个团队同时加入了该项目的研究。

这项研究难点在于,要用设计好的DNA把整条染色体上的碱基一个一个全部取代,而天然酵母12号染色体上面有约250万个碱基对。实验室的任务是将一段段划分好的天然染色体“替换”成由化学物质合成的人工染色体,经常会遇到人工合成的部分一加入,酵母停止生长的状况,严重影响实验进展。因科研难度实在太大,有两名团队成员先后自动离开。

当工作压力太大时,戴俊彪便会去打一会球。打篮球、排球是他从小的爱好,上中学、大学时几乎每天会在课余时间打一会,后来不论是在国内读研、国外读博,还是回国工作,每到一个地方他总会先打听一下球场、球友在哪里?在清华大学生命科学学院,他还牵头组成一支教工篮球队,每个周末打一场比赛。“运动不仅锻炼身体和意志,还放松身心,刺激人的思维。”戴俊彪说。

从理论角度认准方向正确的戴俊彪,采用这种“抗压法”,越战越勇。今天失败了,明天选择新的路径重新开始。他带领团队经过一次又一次尝试,终于找出了问题区域,并针对性地重新构建,实验终于成功。2017年3月,他与国际合作团队在《科学》杂志上以封面专刊的形式,同期发表了七篇论文,5条酵母人工染色体被攻克,来自中国的3个研究团队占据其中4条。戴俊彪团队成功完成了酵母中最长染色体的人工合成,该成果入选“2017年度中国科学十大进展”“中国高等学校十大科技进展”“中国科技进展十大新闻”,被认为是合成生物学上的一个里程碑。2017年,戴俊彪获得国家杰出青年科学基金,次年入选国家高层次人才特殊支持计划(即“万人计划”)。

2018年5月,《自然·通讯》以专刊形式七篇论文齐发,聚焦中、英、美、德四国科研团队在合成酵母菌株应用的重大突破,其中戴俊彪团队主导了两篇论文。戴俊彪本人也于当年获得我国生命科学领域最具影响力的大奖——“谈家桢生命科学创新奖”。

因为热爱而坚持不懈

科研无止境。由于基因组大小和复杂度的增加,真核生物基因组的合成面临更多挑战。2017年,戴俊彪南下来到深圳,加入中国科学院深圳先进技术研究院,担任合成生物学研究所副所长,继续从事以酿酒酵母基因组合成研究为主的科研工作。在深圳这座年轻的创新型城市,戴俊彪仿佛也年轻了许多,浑身充满干劲,早上到实验室之后,总要忙到晚上十一二点钟才回家,几乎天天如此。

2020年8月,戴俊彪在酿酒酵母基因组合成计划所得酵母合成染色体的基础上,和英国曼彻斯特大学教授蔡毅之、美国纽约大学教授JefBoeke等,共同发起了Sc3.0计划。该计划旨在深度精简和重构设计酵母基因组,构建首个最小酵母基因组,探究真核生命的核心元素。

2021年1月,国际权威学术期刊《 Genome Biology 》杂志在线发表了戴俊彪课题组在Sc3.0上的最新研究成果《Compacting a synthetic yeast chromosome arm》,报道了一种称为SGC(SCRaMbLE-based genome compaction)的人工基因组高效简化策略,并以此方法成功删除了12号染色体左臂中超过一半的非必需基因,为第一个最小真核基因组的构建及理解真核生命的核心组成,奠定了理论和技术基础。

2023年11月30日,戴俊彪团队和赵乔团队在《自然·通讯》上,在线发表了题为《从头设计和合成构建真核染色体臂》的研究论文。戴俊彪及其团队经研究发现,仅需20%的天然序列即可支持菌株存活,约45%的天然序列足以恢复菌株的稳健表型;进而利用显著区别于天然序列的合成型序列,构建可替代内源chrXIIL来支持酵母存活的功能性人工染色体。这是戴俊彪团队获得的Sc3.0计划的又一重要进展。

平时有人问戴俊彪,这种艰难的、数十年如一日看似枯燥的研究,是如何坚持的?他总是回答:“从事生命科学的研究确实很辛苦,但一旦选择将其作为热爱的事业,就要坚持攀登高峰。”正因为兴趣和热爱,让这份看似枯燥的工作变成了有趣的探索,也让这条漫长的探寻之路变成风景无限的旅程。

2023年3月,戴俊彪为进一步拓宽自己的研究领域,加入中国农科院深圳农业基因组研究所,把植物人工染色体构建、多细胞植物基因组合成等与农业相关的合成生物学作为新的研究方向。经过近一年的科研攻坚,目前已在苔藓植物的基因组基因测序和合成等项目上取得重要进展,多篇研究论文即将发表。

除科研之外,或许因为当年在初中担任“小老师”的经历,让戴俊彪很享受站在三尺讲台上的感觉。2013年年底,清华大学生命科学学院教“分子生物”课的老师退休,一下子找不到能胜任的老师。系领导把目光投向刚回母校一年多的戴俊彪,戴俊彪一口答应。春节期间,他放弃休息,全神贯注地备课做准备。
春季学期一开学,戴俊彪参考美国的上课风格,在课堂上增加师生间互动,问题和考题则以“讲故事”为主,进行场景式教学,他新鲜、独特的教学风格迅速引起学生们的兴趣。期中考试时,他以描述恋人谈恋爱时往往出现的心跳加快、脸红害羞等特殊表型为引子,提出一系列分子生物学方面的问题,让同学们利用课程所学的知识和技术方法寻求答案。同学们对这一故事大感兴趣,事后加工成小品,参加了学校艺术节的演出,还请戴俊彪客串了剧中的教授。

助力家乡科创发展

自1997年到南京大学上学以来,戴俊彪在外学习、工作了20多年,可他一直没有忘记生他养他的宜兴这块土地,并总是寻找合适的机会助力家乡的科创发展。

2012年,他凭借自己的专业和资源优势,与合伙人林继伟先生在宜兴环保科技工业园创办了无锡青兰生物科技有限公司[现华大青兰生物科技(无锡)有限公司],为客户提供高通量的基因合成服务。十多年来,公司凭借独特的基因合成技术,得到健康稳步发展,在基因合成领域占据了一席之地。

2023年10月,戴俊彪再次接受家乡的邀请,从百忙中挤出时间,专程回乡参加了2023中国陶都(宜兴)金秋经贸洽谈会。经他牵线,在10月17日举行的宜兴经济技术开发区开放创新合作大会上,中国农业科学院深圳农业基因组研究所与江苏产研院食品生物技术研究所(宜兴)签订战略合作协议,双方将在经开区联合筹建实验室,共同开展食品生物技术的研究,为宜兴的健康食品产业提供技术支撑。

戴俊彪真诚地说:“为家乡的经济发展和科创事业竭尽所能地作点贡献,这是一名在外游子应该做的。”

人物档案

戴俊彪,宜兴市官林镇亳渎村(现滨湖村)人,1974年4月生。博士,博士生导师,国家杰出青年科学基金获得者,入选国家高层次人才特殊支持计划(即“万人计划”)。现任中国农科院深圳农业基因组研究所研究员,中国科学院深圳先进技术研究院客座研究员。

1997年本科毕业于南京大学基础学科教学强化部,2000年在清华大学生物技术与科学系获硕士学位,2006年于美国爱荷华州立大学获博士学位。2006至2011年,在美国约翰·霍普金斯大学医学院从事博士后研究。2011至2017年,担任清华大学生命科学学院研究员。

主要研究方向是开发基因和基因组的合成、组装及转移技术,通过基因组的设计构建解析基因组功能,并进行合成生物的改造和优化等。主要成果分别发表在《Cell》《Nature》《Science》《Molecular Cell》《Nature Communications》《Developmental Cell》等国际顶级刊物上。

文章来源:宜兴发布

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