彭廣敦在做實(shí)驗。資料圖片

　　跨界自學(xué)，將編程計算技術(shù)融入傳統生物學(xué)研究；從頭做起，組建多學(xué)科團隊……在中科院廣州生物醫藥與健康研究院研究員彭廣敦看來(lái)，做科研最快樂(lè )的地方，就是取得一點(diǎn)進(jìn)步，就很有獲得感。不斷學(xué)習、不斷嘗試、不斷突破，他一直致力于揭示干細胞發(fā)育的規律，期待為醫學(xué)發(fā)展打開(kāi)一扇新的窗口。

　　在中國科學(xué)院廣州生物醫藥與健康研究院的實(shí)驗室里，80后研究員彭廣敦穿著(zhù)一件白大褂，全神貫注地操作著(zhù)顯微儀器。

　　顯微儀器下，藍色試劑浸染過(guò)的標本，薄薄一片。在彭廣敦的解說(shuō)中，每一個(gè)細胞都充滿(mǎn)生命的活力，“細胞成長(cháng)的過(guò)程就好比一場(chǎng)音樂(lè )會(huì )，不同的樂(lè )器發(fā)出不同的聲音，從而形成一首美妙的協(xié)奏曲。研究這個(gè)過(guò)程，能揭示細胞發(fā)育的規律?！?/p>

　　　理解具有特定功能細胞的變化能力與規律 

　　2009年，彭廣敦從中科院原上海生物化學(xué)與細胞生物學(xué)研究所博士畢業(yè)，幾年后進(jìn)入中科院廣州生物醫藥與健康研究院，承擔國家重點(diǎn)研發(fā)計劃“干細胞及轉化研究”重點(diǎn)專(zhuān)項、中科院“器官重建與制造”戰略性先導科技專(zhuān)項等項目。2017年，廣州再生醫學(xué)與健康廣東省實(shí)驗室成立，彭廣敦加入實(shí)驗室細胞譜系中心，從事干細胞發(fā)育譜系方面的研究。

　　干細胞可以在實(shí)驗室里培養，不斷增殖，分化為人體中需要的各種功能性細胞。應用這些分化出來(lái)的功能細胞，就有可能實(shí)現再生醫學(xué)的治療方式。近年來(lái)，干細胞與再生醫學(xué)研究越來(lái)越引人關(guān)注。但如何認識并獲得合適的干細胞，是目前相關(guān)領(lǐng)域的研究瓶頸。

　　彭廣敦一直想找到胚胎發(fā)育中時(shí)間和空間的編碼規律?！芭咛グl(fā)育就像是建造一座建筑，早期時(shí)段會(huì )繪制一張藍圖，以后各細胞成長(cháng)的走向都依照藍圖來(lái)進(jìn)行?！彼f(shuō)。

　　“但用一張圖來(lái)解釋胚胎的發(fā)展過(guò)程還遠遠不夠，需要很多張圖，記錄不同時(shí)期的胚胎發(fā)展，形成一部‘動(dòng)畫(huà)’?！迸韽V敦的研究，就是描繪胚胎發(fā)展的時(shí)間和空間變化圖，從而清晰地追蹤這些細胞從哪里來(lái)，經(jīng)歷了怎樣的過(guò)程，又去向哪里。

　　他介紹，通過(guò)獲得這些具有特定功能的細胞，理解細胞變化的能力和規律，從而將其進(jìn)行移植或者再造應用，可以為未來(lái)的醫學(xué)發(fā)展打開(kāi)一扇新的窗口。

　　　進(jìn)行跨學(xué)科研究，新技術(shù)帶來(lái)新思路 

　　彭廣敦博士畢業(yè)后，本打算去企業(yè)工作。偶然間，他得到了一個(gè)計算生物學(xué)研究領(lǐng)域的工作機會(huì )。然而，對于沒(méi)有編程基礎的彭廣敦來(lái)說(shuō)，這意味著(zhù)必須邊工作邊自學(xué)。新領(lǐng)域帶來(lái)的壓力，反而成了極大的動(dòng)力，讓他看到了從事科研新的可能，也更加堅定了他要繼續走科研之路的決心。

　　這段跨界經(jīng)歷，為彭廣敦做研究提供了新思路。他發(fā)現，將編程計算技術(shù)融入傳統生物學(xué)研究中，通過(guò)測序并結合計算機對數據信息進(jìn)行挖掘，可以實(shí)現多角度、連續動(dòng)態(tài)無(wú)偏差地觀(guān)察細胞的變化路徑。

　　彭廣敦和他的團隊發(fā)現，此前單細胞分析方法會(huì )丟失細胞在體內原有的位置信息，“鋪陳藍圖這個(gè)時(shí)期的胚胎直徑只有300微米，比一根頭發(fā)絲還細，要結合新的更精密的技術(shù)方法組合分析?！?/p>

　　在經(jīng)歷反復搭建、嘗試新的技術(shù)體系之后，2019年，彭廣敦課題組聯(lián)合其他課題組共同繪制了細胞成長(cháng)軌跡三維立體圖，發(fā)表在國際學(xué)術(shù)期刊上。

　　這項研究首次構建了小鼠早期胚胎著(zhù)床后發(fā)育時(shí)期高分辨率時(shí)空轉錄組圖譜，獲得了超2萬(wàn)個(gè)基因從時(shí)間和空間上的表達模式；首次從分子層面揭示了內胚層譜系的新來(lái)源，為理解胚層譜系建立及多能干細胞的命運調控機制，提供了翔實(shí)的數據，也為基于干細胞的再生醫學(xué)研究提供了全新思路。

　　“做科研最快樂(lè )的地方，是取得一點(diǎn)進(jìn)步，就很有獲得感?！迸韽V敦說(shuō)。目前，這項技術(shù)已成功應用于小鼠大腦發(fā)育、肝臟腫瘤學(xué)等研究中，能夠還原生理、病理狀態(tài)下組織和器官層面重要的分子動(dòng)態(tài)特征。

　　科研是長(cháng)期的事業(yè)，張弛有度才能持久 

　　彭廣敦的科研之路并非一帆風(fēng)順，“每往前走一步，往往會(huì )有更多問(wèn)題?！迸韽V敦說(shuō)。

　　回憶起剛開(kāi)始帶團隊做科研的經(jīng)歷，彭廣敦坦言遇到過(guò)不少坎，“團隊一開(kāi)始沒(méi)有知名度，招學(xué)生都難，只能四處推銷(xiāo)自己?！眻F隊早期招來(lái)的學(xué)生，學(xué)科背景跨度比較大，數學(xué)、工程、人工智能、生物等專(zhuān)業(yè)都有。每次開(kāi)組會(huì )，彭廣敦會(huì )花更多時(shí)間去講解實(shí)驗的意義和進(jìn)展，讓大家更充分地投入研究，激發(fā)持續探索的動(dòng)力。

　　科研創(chuàng )新需要跨學(xué)科的人才。漸漸地，彭廣敦發(fā)現多學(xué)科的團隊常常帶來(lái)意外收獲。成員間的互相討論，經(jīng)常碰撞出思維的火花，“大家相互啟發(fā)、打氣，感覺(jué)自己并不孤單，充滿(mǎn)干勁?！痹谒磥?lái)，向他人學(xué)習有助于保持清醒，不斷突破已有的認知框架，追尋新的發(fā)現。

　　細胞成長(cháng)軌跡三維立體圖的研究成果發(fā)表后，彭廣敦的壓力更大了。他發(fā)現，近兩年，國際上相關(guān)領(lǐng)域的研究逐漸增多，有的團隊在人員、設備、技術(shù)上都很有優(yōu)勢?！敖┠?，國內基礎研究的創(chuàng )新氛圍愈發(fā)濃厚，鼓勵嘗試、允許試錯?！迸韽V敦說(shuō)：“但時(shí)間、資源有限，如果長(cháng)期摸索不到正確的方向，就面臨著(zhù)錯過(guò)機會(huì )的風(fēng)險?！?/p>

　　如何排解科研的緊迫感帶來(lái)的壓力？出生于文藝家庭的彭廣敦在工作之余，常從音樂(lè )、書(shū)籍中得到心靈的放松。交響樂(lè )、科幻小說(shuō)中的詞語(yǔ)，也常常變成他在研究中形象生動(dòng)的比喻，啟發(fā)他從新角度看待科研。

　　“科研是長(cháng)期的事業(yè)，張弛有度才能持久。保持好的心態(tài)，才能更好地做科研?！蔽磥?lái)，彭廣敦與團隊希望在干細胞時(shí)空譜系研究上繼續取得突破。

　?。ㄔd于《人民日報》 2021-04-26 12版）