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第五百九十八章 敲定实验方案

    昆市,姑苏大学三清分校。

    叮铃铃~

    早上八点整,上课铃声准时响起。

    黄勤站在门口,一阵狼吞虎咽,吃掉手中最后一个包子,随手把塑料袋扔进垃圾桶,然后踩着铃声走进了教室。

    随便找了个角落,掏出一本厚厚的教科书,认真听起课来。

    重返课堂快一年了,他早已习惯了这种来去如风,公司,家和学校三点一线的忙碌生活。

    每天上午来学校上两堂课,中午在食堂吃个饭,下午赶回公司干活,晚上回家再看看文献,跟导师同学联络下感情,12点倒头就睡,一来二去,竟然喜欢上了这种异常充实的感觉。

    今天是专业课《细胞工程技术》,老师在讲台上讲得口沫横飞,同学们在下面昏昏欲睡,只有他听得精神抖擞。

    尤其是老师讲到《动物细胞工程》这一章,黄勤一听就乐了。

    “哈哈,动物细胞培养,动物体细胞核转移技术和克隆动物,动物细胞融合。”

    “这课程我太熟了,简直都能上台教课了。”

    “老师这ppt多少年没换了,还在讲克隆羊多利的培育过程呢。”

    “期末考试又得考100分了,多不好意思。”

    黄勤想到这里,忍不住挠了挠头,憨憨一笑。

    他这个硕博连读,2年硕士+3年博士,基本上所有课程都安排在了研一,从研二开始就要正式选课题,为科研热身了。

    几门专业必修课,什么《高等生物化学》,《细胞生物学》,《分子生物学》,还有这门《细胞工程技术》,全都是他耳熟能详,每天工作用得熟极而流的内容。

    所以不出意外的话,基本上都能考满分。

    让他头疼的反而是马哲,学术道德这种公共课,根本没时间复习,只能考前拿着笔记死记硬背,以60分出头的成绩惊险过关。

    英语的话,他跟威廉姆斯混了几年,早就锻炼出来了,不管是研究生英语还是专业英语,考个八九十分都没有问题。

    至于那些选修课,什么动物模型应用,常用实验技术,分子药理学,基因组学研究,蛋白质工程,电子显微镜观察与活细胞检测技术,等等。

    对他来说全都了如指掌,熟的不能再熟,就跟菜场买菜一样,闭着眼睛答题都行。

    哐哐一顿操作勐如虎,考完一看99。

    剩下文献论述课,他把以前写的一篇读书笔记改了改交上去,就引来老师一顿夸赞。

    总之,这些课上下来,他震惊地发现一切都简单得不可思议,考试拿高分比吃饭喝水都容易。

    而他也彻底完成了从学渣到学霸的华丽转身,治愈了长期以来对考试的恐惧心结。

    除此之外,学校生活算得上轻松宜人,是从实验室的刻板生活中投来的片刻小憩。

    一上午的课程转瞬即逝,黄勤光速跑去食堂,打包了两份盒饭,兴冲冲地跑去实验室。

    “老师,我给你带了一份饭,有你最爱的鸡腿。”

    黄勤打开饭盒,露出油光铮亮的大鸡腿,他知道老师一般吃饭比较晚,就顺手给他带了一份。

    杜彪抬起头,眼神复杂地看着他:“黄勤啊,辛苦你了。”

    这个学生确实没得说,虽然有时候说话过于直白,但是勤奋好学,开朗热情,还能带资进组,有这样能打的学生,每个导师半夜做梦都能笑醒。

    他昨晚就差点半夜笑醒了。

    黄勤夹着鸡腿,大口大口啃得满嘴是油,还不忘提醒老师。

    “老师,你快点吃,菜都快凉了。”

    杜彪只好跟着一起吃起来,只不过他心里有事,最爱的鸡腿吃在嘴里也是索然无味。

    好不容易吃完,他擦了擦嘴,心里迫不及待,嘴上却装着云澹风轻的样子,问道。

    “小黄,你说的那个课题,有什么想法和思路了吗?要不要我们一起商量一下?”

    黄勤点了点头,神情变得严肃起来。

    “老师,我的思路是这样的,主要分为两步走。”

    “第一步是解决猪作为异种器官来源本身的一些问题。”

    “猪作为理想的人类器官供源在移植学界已经趋于共识,但需要解决病毒感染,免疫排斥反应以及凝血功能异常等问题,才能算得上一个合格的供源。”

    “病毒感染这方面,很好解决,可以通过无菌环境饲养,筛选供体的方法,避免肝炎病毒,巨细胞病毒,淋巴性疱疹病毒等病原体感染受体。”

    “此外,基因编辑技术也能敲除猪的内源性逆转录病毒,降低进入人体后的感染风险。不过这些猪器官还没有植入过人体,潜在风险还需要进一步的临床验证。”

    “至于免疫排斥方面,相较于同种器官移植,异种器官移植的免疫排斥反应更加严重,也更加复杂。但我们可以通过基因编辑敲除特定抗原基因,转入人源化基因,这样可以有效抑制移植排斥反应的发生。”

    “学术界已经发现了29个相关免疫基因,其中21个需要插入的外源基因,8个需要突破或敲除的内源基因。”

    “我们的第一步研究就是要先搞清楚不同的基因组合,看看哪种基因组合对哪种器官移植效果最好。”

    “听起来似乎工作量很大,不过很多基因已经有了明确的研究结果,我们只需要进行排列组合研究,再验证结果就行了。”

    “至于验证方式嘛,可以选择非人灵长类动物,把基因修饰过的猪的内脏,移植到猕猴或者狒狒体内,观察它们的存活时间,再对器官的功能,凝血参数,以及受体活性进行测定,就能知道移植器官的结果了。”

    杜彪越听越是心惊,不愧是能带飞导师的领军学生,不但能自己选择课题,还对课题的解决方法有了深入且可行的思考。

    他想要发表一点意见,但张开嘴却不知道说什么,欲言又止了好一会,才缓缓吐出两个字。

    “很好。”

    想了想,又补充道:“思路清晰,目标明确,干得漂亮!”

    黄勤憨厚地笑了笑:“谢谢老师夸奖,基因排列组合验证这块,工作比较简单,又很繁琐,可能需要老师和同学的帮忙。”

    “毕竟有29个基因呢,也不排除研究过程中又会发现新的影响基因。”

    杜彪沉吟道:“你考虑得很周到,如果要穷尽这几十个基因所有的排列组合方式,需要开展的实验数量是极其庞大的,不过这里面肯定有一些关键基因,我们只要抓住几个关键基因,就能出结果。”

    “所以工作量其实也没那么大。我们可以使用一些数学方法,比如穷举法来进行筛选。然后经过一些精心设计的实验,找出几个关键基因。”

    说到这里,他露出了一丝自信的微笑:“你导师我当年数学成绩还是数一数二,这方面的研究分析,肯定没问题。”

    黄勤连连点头:“太好了,老师这么说,我就放心了。”

    “至于算法和验证,老师你不用担心,三清有强大的人工智能,只要你们把实验数据都记录好,我把数据拿回去跑跑模拟,应该能很快出分析结果。”

    杜彪脸上的笑容顿时垮了下来,他想起了三清的AI诊断,不由心下一沉。

    黄勤见老师脸色不好,赶紧安慰道:“不过AI分析和模拟能力再强,没有老师和同学辛苦做实验,也没有数据可分析啊。呵呵。”

    “说得也是。”杜彪脸色恢复了正常,缓缓说道。

    “对了,你刚才说课题分为两步,第一步说了,后面的方案呢?”

    黄勤清了清嗓子,回到正题上来,继续说道。

    “第二步啊,这个跟干细胞研究有关,也跟胚胎发育有关。”

    “您应该很清楚,任何动物从受精卵发育成胚胎,不但要接受祖传DNA的指令,也受到细胞外组织的影响。”

    “体外细胞培养无法模拟体内细胞与细胞间,细胞与组织间的复杂相互作用,而这些相互作用是器官形成所必须的。”

    “就好像一个人能不能成才,除了自己的智商,家庭教育也很重要。”

    “再聪明的孩子,如果有一个悲剧的童年,恐怕也很难不长成歪脖子树啊。”

    “言归正传,我们研究猪的最终目的还是用它来培育人的器官。”

    “本来不同物种之间是有隔离的,猪是不可能长出人的器官来的。”

    “但幸运的是,我们所有的哺乳动物,都来自同一个老祖宗,虽然关系有远近,但毕竟同生同源,大家都是从单细胞生物进化来的,共享同一套底层细胞运行机制。”

    “这无疑给异种移植带来了一个天大的机会。”

    “只要掌握天机,就能让干细胞言听计从,自动生长出我们想要的器官。”

    “到底该怎么办呢,就是对宿主动物进行改造,为所需要的器官人为创造出一个龛位。”

    “只要对宿主胚胎进行改造,使其失去形成某种器官的能力,就能在原本的位置上留出一个空位。”

    “然后再把人类的干细胞注射进宿主的胚胎,就能急速填补这个空缺,自动长出本来长不出的器官。”

    “整个过程相当奇妙,堪称自然界最伟大的奇迹之一。”

    “就好像你改造一个小鼠,敲掉一个关键基因,让它无法产生免疫系统的白细胞,然后你再把正常小鼠的干细胞注射进去。”

    “这些被注射进胚胎的干细胞一开始没有特定的命运,它们拥有可以发育成任何类型组织的潜力,但是浑浑噩噩,完全不知道自己该干嘛。”

    “随着胚胎的发育,胚胎中原有的细胞似乎在说,是时候产生免疫细胞了,等等,我们没有产生白细胞的基因,啊,看,这些外来户有,干脆让它们承担这个任务吧。”

    “更神奇的是,这些外来户还真听话,听到指令后,真的发育成了白细胞。”

    “可见胚胎发育中,如果它们有什么缺陷,就会利用来自别的生物体的合适细胞,主动填补一个空白的组织龛位。”

    “人为地创造一个龛位就能够诱发这个过程。”

    “同样的办法也适用于胰腺,肾脏,肝脏,等等器官。”

    “跨物种的应用同样有效,如果做一个大鼠和小鼠之间的跨物种实验。”

    “大鼠虽然没有胆囊,但是细胞依然拥有形成胆囊组织的能力,条件允许的话,小鼠胚胎能发出‘是时候长出胆囊’的信号,从而解锁这种能力。”

    “这种能力来自于大鼠和小鼠进化上的共同祖先,这位祖先是有胆囊的,只是大鼠的胆囊在进化过程中消失了。然而大鼠的细胞仍然把胆囊的发育指令铭记在心,就像保存它们进化历史的记忆一样。”

    “不过这方法在人和猪身上就没那么简单了。”

    “一方面实验时间更长,猪的妊娠期为3个月,而小鼠只有3周。”

    “另一方面,人类和猪在进化上的亲缘关系比小鼠和大鼠的亲缘关系要远得多。”

    “猪体内可以制造出器官的龛位。在移植了另一头猪的胚胎干细胞后,缺乏胰腺发育关键基因的猪胚胎确实能够长出胰腺。”

    “但是把人的诱导多能干细胞导入囊胚期的猪胚胎,这些干细胞的存活率却很低,只有一小部分细胞能够存活下来,发育成肌肉以及一些器官的前体细胞。

    “同样的,人诱导多能干细胞也能在牛胚胎中存活,但存活率同样不高。”

    说到这里,杜彪兴奋地插嘴道:“这个原因我知道,我看过一篇论文,差异过大的物种,干细胞之间会产生竞争,彼此杀死对方。”

    “这种物种间的进化差异,能够形成有效的发育壁垒,保持物种之间的隔离,不会长出奇奇怪怪的生物出来。”

    “啪啪啪!”黄勤用力鼓掌道:“老师真是博学多才。”

    他话题一转,说道:“这个论文我也看过,好像是两年前《nature》上面的一篇论文。”

    “研究发现只要抑制NFKB信号通路在人源IPS干细胞中的激活,就能够抑制细胞间的竞争以及凋亡,提高人鼠嵌合胚胎的存活率。”

    “不同物种之间存在不同水平的竞争力状态,大鼠和小鼠,人跟猴子之间,干细胞竞争力相似,所以就不会出现细胞竞争现象。”

    “但是人跟猪,牛,老鼠,彼此干细胞的相对竞争力不同,所以会导致细胞战争的发生,竞争力强的细胞直接诱发弱者的凋亡,至于孰强孰弱则取决于两者之间的进化距离。”

    “所以只要我们敲除猪的相关基因,就能让猪长出人的器官来。”

    “这条路是非常明确而有前景的,只是目前还没有人找到出口,拿出最终的成果。”

    “老师!”黄勤紧紧握住杜彪的双手,神情激动地说道。

    “前途一片光明,只争朝夕不负韶华!”

    “只要拿下这座科学王冠上的明珠,老师你的杰青,稳了!”

    杜彪反手握住学生的手,也是兴奋不已,颤声说道。

    “上九天揽月,下五洋捉鳖,皆在弹指一挥间!”

    “老师能不能当上杰青,全靠你的培养了!”

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