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第四届树兰医学奖获奖者:周琪院士

2018-12-26




[教育和科研经历]


       周琪(1970.04.01 — ),干细胞与发育生物学专家。生于黑龙江省哈尔滨市。1996年毕业于东北农业大学组织学与胚胎学专业,获博士学位。2015年当选中国科学院院士。现任中国科学院动物研究所研究员、所长,中国科学院干细胞与再生医学创新研究院(筹)院长。曾任中国科学院大学副校长。多次担任国家973计划、863计划项目首席科学家、国家重大科学研究计划项目首席科学家、中国科学院干细胞与再生医学领域首席科学家。是我国干细胞领域的技术开拓者之一。在干细胞领域已在Cell, Nature, Science等期刊发表SCI论文150余篇;迄今为止研究团队独立或合作的工作已4次入选年度中国科技十大进展,一项成果入选美国《时代》周刊评选的年度十大医学突破;领导开展了中国第一批备案的干细胞临床研究工作。先后获得国家自然科学奖二等奖、发展中国家科学院生物学奖、周光召基金会青年创新奖、何梁何利基金科学与技术进步奖等多项奖励。



[主要学术贡献]


       周琪研究员是我国的国际知名干细胞领域专家,在体细胞重编程新方法创建与调控机制研究、哺乳动物新型干细胞的创建与应用、人类疾病动物模型的建立及干细胞的临床转化研究等方面取得了多项突破性成果,解决了多个关键的、具有重要基础研究和临床应用价值的科学问题,推动了相关领域的发展,为提升我国干细胞研究的国际影响力做出了重要贡献。 2001年入选中国科学院“百人计划”,2005年获得国家杰出青年科学基金,2012年入选中组部首批“万人计划”科技创新领军人才,2015年当选中国科学院院士。目前兼任国际干细胞组织主席、中国细胞生物学学会副理事长、干细胞研究学会会长等职。主要学术成就和贡献如下:
       一、在体细胞重编程新方法的创建与多能性调控机制研究做出了突出贡献
周琪带领团队通过四倍体补偿方法首次获得了非胚胎来源、而由iPS细胞发育而成的健康小鼠及后代,证明iPS细胞具有与ES细胞同样的发育能力。该成果于2009年发表在Nature,被评价为iPS细胞研究领域的重大进展,入选美国《时代周刊》评选的年度世界十大医学突破,中国基础研究十大新闻,两院院士评选的中国十大科技进展。
       二、在新型哺乳动物胚胎干细胞系的创建及其应用与生殖、发育机制研究做出了突出贡献
周琪带领团队先后建立了小鼠、大鼠孤雄单倍体胚胎干细胞系,证实其兼具多能性和单倍性,可替代精子产生健康可育的后代,并获得首例来源于单倍体胚胎干细胞的健康转基因动物,为快速获得携带可遗传修饰的转基因动物提供了新方法,也为辅助生殖技术提供了新思路。成果分别发表在Nature和Cell Stem Cell,其中利用小鼠单倍体干细胞制备转基因动物入选了2012年度中国科学十大进展。
        在此工作基础上建立的大小鼠异种杂合二倍体胚胎干细胞是首例人工创建的、以稳定二倍体形式存在的异种杂合胚胎干细胞,为生殖和发育生物学研究提供全新的模型和工具。相关论文发表于Cell。
       此外,周琪与合作者发现精子tsRNA可作为记忆载体将获得性性状跨代遗传,相关论文发表于Science,成果入选2016年度中国科学十大进展、中国科协生命科学领域十大进展;与合作者首次用小鼠干细胞体外制造出功能精子,论文发表于Cell Stem Cell,成果入选2016年度中国十大医学科技新闻。
     三、建立快速制备动物模型的新方法和临床级干细胞,为推动干细胞的转化应用做出了突出贡献
       周琪带领团队首次利用CRISPR-Cas技术实现了大鼠的多基因同时敲除,并证明这些基因修饰可以传递到下一代;通过直接注射“一步法”快速方便地获得了vWF基因敲除猪、p53纯合敲除猴模型。从而建立了快速制备多基因同时敲除动物模型、基因敲除大动物模型的新方法。成果分别发表在Nature Biotechnology, Cell Research。
       为了推动干细胞的临床转化,周琪带领团队建立了北京干细胞库,并获得了中国首批临床级人胚胎干细胞系;领导开展了中国第一批备案的利用胚胎干细胞治疗帕金森氏病和黄斑变性疾病的临床研究工作,受到央视、人民网、Nature等国内外各大媒体报道。
除了科研上的创新工作,周琪长期以来还为扩大中国干细胞研究的国际影响而不懈努力,对促进我国干细胞研究和应用的健康快速发展做出了突出贡献。



[心路历程]


       当得知自己获得第四届树兰医学奖时,我感到非常激动和荣幸。感谢郑树森院士、李兰娟院士伉俪,感谢我的三位推荐人,感谢评审委员会委员们的厚爱和鼓励。与历届获得树兰医学奖的临床医学和基础医学大家们相比,我深感自己做得不够,有太多地方应向前辈们学习。遵循树兰基金“扶植新秀、奖掖群贤”的宗旨,在此略谈自己的心路历程,如果能对青年科技工作者有所裨益,也将是一件幸事。
       我于1996年毕业于东北农业大学生物工程系,专业是组织学和胚胎学,获得理学博士学位。之后,我进入了在发育生物学领域名列前茅的中国科学院发育生物学研究所做博士后,并于1999年获得了副研究员任职资格。在从事科研工作的二十余年里,我深深感到树立科研自信和发挥创新精神的重要性。
       1999年至2002年期间,我曾于法国农业科学研究院做博士后。最初,由于之前的中国博士后违约赴美,那里的外国同事们对中国很不友好,也很不看好我。我并不以为意,每天埋头实验。正是在那一段艰难的日子里,我发明了后来被业界广泛认同和使用的细胞核移植的“一步操作法”,大大提高了体细胞克隆的效率。相关论文在2000年被“克隆羊之父”Wilmut教授评价为“克隆领域迄今为止最重要的文章之一”。目前这一方法已经成为动物克隆领域的标准方法。虽然那一段时间常常一天工作下来腿都是肿的,但科研工作的快速推进使我很快获得了大家的认可,并成为实验动物克隆研究组的组长。
       在那之后,我们还攻克了无法获得克隆大鼠的难题,获得了世界上首只体细胞克隆大鼠。该成果发表于Science,被Nature、Science等杂志评价为“在获得基因修饰动物研究方面的显著进展”,“有助于研究疾病基因的功能”。我因此项工作还获得国际转基因研究genOway奖,入选了2003年中国十大科技新闻人物。
       我于2001年入选中科院“百人计划”,并于2002年12月加入了中科院动物研究所。那段时间,我一直在思考未来的研究方向问题。我认为,未来一定将是一个由系统的研究手段取代单一学科的时代,我们可以从动物克隆入手,但要跳出克隆动物的圈子,尤其要获得关键的技术专利,推动技术产业化。我决定将干细胞作为自己未来的研究方向。这意味着一切从头开始。回国之初,课题组面临了实验条件不足、缺乏仪器设备和专业技术人员等多种困难,但我没有退缩,都想方设法解决,并得到了院里和所里的大力支持。我曾自己动手搭建了一个板房作为实验动物间,自己去技校招聘,自己来培养技术员。
       在回国后的最初五、六年,我的研究组几乎没有任何重大产出。如何在一个相对浮躁的大环境下保持平和心态和勇于创新的精神是我遇到的最大挑战。起初,学生和工作人员不愿意尝试新的东西,缺乏合作精神,对实验室长远布局和开展创新工作很不理解。为了扭转这种风气,我花了很长的时间。学生从不理解、不支持到不反对。而当第一批研究生毕业后,他们与同龄人相比文章不多,但不论在国内还是国外,都能很快找到属于自己的位置,能独立有效地开展工作,成为本单位同龄人中的佼佼者,还有两位博士毕业后直接组建了自己的研究组。这证明我的启发式教育,不急功近利的培养方式是对的。
       2006年日本科学家建立的诱导性多能干细胞(iPS细胞)技术实现了将分化的体细胞重新转变为多能干细胞,引起了干细胞研究的变革,但是科学家们一直无法证明iPS细胞是否具有与胚胎干细胞(ES细胞)同样的发育能力,这成为阻碍iPS技术应用的首要科学问题。我们与上海交大曾凡一研究组合作,创新了iPS细胞诱导培养方法,首次通过四倍体补偿方法获得了由iPS细胞发育而成的健康小鼠及后代,证明iPS细胞具有与ES细胞一样的发育能力。该成果于2009年发表在Nature,被评价为iPS研究领域的重大进展。克隆专家Whitelaw教授称“iPS小鼠‘小小’接过了‘多莉’羊点燃的火炬”,“宣布了iPS这场革命的胜利”;“大多数研究都是小步进展,而‘小小’是一次飞跃”。该成果于2009年入选美国《时代周刊》评选的十大医学突破、中国基础研究十大新闻、两院院士评选的中国十大科技进展。
       单倍体胚胎干细胞系可避免等位基因的干扰,在基因功能研究和药物筛选方面具有重要价值。我们成功建立了小鼠、大鼠的单倍体胚胎干细胞系,获得首例来源于单倍体胚胎干细胞的健康转基因动物,为快速获得携带可遗传修饰的转基因动物提供了新方法。相关文章发表于Nature,Cell Stem Cell,Nature Biotechnology等杂志,受到Nature China等媒体的报道,并与另一项单倍体干细胞工作共同入选2012年度中国科学十大进展。
        在此基础上,我们通过对孤雌单倍体干细胞基因组印记模式研究和遗传修饰,获得了来自两只雌性小鼠的后代,建立了高效“同性生殖”的新方法,揭示了印记基因在个体生殖和发育过程中的调控机制。
       依托于哺乳动物的单倍体胚胎干细胞技术,我们绕开了小鼠和大鼠的精卵融合后无法发育的生殖隔离障碍,获得了异种杂合二倍体胚胎干细胞。这项研究是首例人工创建的以稳定二倍体形式存在的异种杂合胚胎干细胞。这些具有胚胎干细胞特性的异种二倍体杂合干细胞将为进化生物学、发育生物学和遗传学等研究提供新的模型和工具,从而完成更多的生物学新发现。成果于2016年发表在Cell。
       为了推动干细胞的临床转化,我们建立了北京干细胞库,并依据中国食品药品检验检疫研究院和美国FDA相关要求,获得了中国首批临床级人胚胎干细胞系,可作为安全的临床应用的种子资源细胞;建立了临床级人胚胎干细胞定向诱导分化平台,现已获得临床级干细胞来源的多种类型的功能细胞;同时发展并完善了细胞安全性与功能的体外及体内评估体系。团队利用胚胎干细胞分化的功能细胞先后开展了中国首批干细胞临床备案项目,利用公共干细胞库来源的标准化功能细胞治疗帕金森氏病和黄斑变性疾病的工作先后在郑州大学第一附属医院、同仁医院正式启动临床研究,受到人民网、Nature等国内外媒体报道,在国内外产生较大反响;同时经过多年的协调和沟通,2017年11月,我国首个干细胞团体通用标准《干细胞通用要求》在京发布,这些都为我国干细胞研究的国际化、标准化和产业化奠定了基础。
       回顾多年来走过的科研道路,正如我2016年全国科技创新大会期间在接受《焦点访谈》记者采访时说:“作为一个全新的领域,每一个进步都是伴随着科技创新和突破产生的,干细胞和再生这个领域我们前面没有现成的经验可以复制,要在一个完全没有路的情况下走一条路,这种挑战和压力可能会更大,但我们完全可以去引领世界的科学方向与技术潮流”。
       秉承这种理念,每当我处于重大科技创新推进困难的时候,都在思考科技如何在一个创新的道路上勇闯无人区。我始终认为真正的科研创新应该从科技规划开始。如果科研规划本身就是跟踪性、模仿性的,科技成果至多会取得“点”上的突破,不可能产生重大创新,只能越落越远;而在科研规划上,必须要坚持立足中国国情,解决困扰中国的现实困难,不能人云亦云。干细胞与再生医学领域作为近年来现代生命科学发展最为迅速和最受关注的全新领域,面对日益激烈的国际竞争态势,我相信通过在国际上布局具有前瞻性和开拓性的研究工作,打造从基础到临床应用及产业化发展的完整价值链,必将继续引领生命与健康领域的发展,再创辉煌。




[代表性著作]





[获奖者风采]





[提名人]