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青春榜样刘少利:科研像一场长跑 同行人很重要常德聚飞华机械有限公司

  • 创建时间: 2019-06-06
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编者按:

  体细胞克隆猴、人造单染色体真核细胞、DNA纳米机器人、宇宙射线能谱、马约拉纳费米子、水稻新品种、病毒实验室……这些不明觉厉的科学名词,均出自“2018年度中国科学十大进展”和“2018年度中国科技十大进展”榜单。在两个“十大”榜单中,9项科研进展,11次上榜,它们凝结着国科大师生的智慧与汗水。

  有多少“争分夺秒”的付出,就有多少“令人激动”的收获;有多少“竭尽全力”的拼搏,就有多少“值得自豪”的产出;有多少“持之以恒”的坚持,就有多少“柳暗花明”的惊喜……这些科研突破,聚焦前沿科学问题和难题,关注粮食、重疾等民生热点,挑战人类认知和视界极限,展现了中国科学家对世界科学发展的贡献。国科大新闻网推出系列报道之科研成果背后的故事,让我们一同走进这位从小立志成为科学家,用猪做过实验,机缘巧合参与到智能型DNA纳米机器人项目组的国科大博二学生刘少利,如何在求学过程中收获成长与快乐?

  

  当不少同龄博士因是否能毕业而“掉头发”时,中国科学院大学博二学生刘少利已在国际学术期刊上发表了2篇论文,其所参与的智能型DNA纳米机器人研究成果,更是跻身近日揭晓的2018年度中国科学十大进展。

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刘少利正在制备“DNA纳米机器”样品

  一直以来,利用纳米医学机器人对人类重大疾病进行精准诊断和治疗,是很多科研人员毕生渴望实现的梦想。而国科大博士生导师、国家纳米科学中心聂广军、丁宝全和赵宇亮研究组与美国亚利桑那州立大学颜灏研究组等合作,在活体内可定点输运药物的纳米机器人研究方面取得突破,实现了纳米机器人在活体(小鼠和猪)血管内稳定工作并高效完成定点药物输运功能,为恶性肿瘤的治疗提供了全新的智能化策略。这被国外多家期刊评论为里程碑式的突破,美国《The Scientist》将其评为2018年度世界四大技术进步之一。

  能够参与该项目的研究工作,刘少利觉得自己有几分幸运,也有几分机缘巧合。2015年,还在吉林大学微生物与生化药学系读硕士研究生的刘少利,作为国科大与吉林大学的联合培养研究生来到国科大学习,并通过国科大独具特色的“科教融合”平台进入国家纳米中心聂广军研究组。

  当时的刘少利还是不起眼的“少年”,自小在东北农村长大,有点黑、壮,话不多,很踏实。高考后自己填报志愿来到了吉林大学生物工程系,5年后顺利考取了吉林大学研究生继续深造。他还记得自己来到北京的第一天,傍晚一下火车,拖着行李的他就被师兄带到实验室看文献到半夜11点,可以说“疲惫中透露着些迷茫”,那时,他还没想过自己会继续读博,更想不到有什么样的机遇与挑战在等着他。

  第二天见到导师做完自我介绍后,导师聂广军就给他布置了一项看似不可能完成的任务:用猪做试验来验证一种纳米材料的安全性,要求在两周之内完成调研并给出一个详尽的实验方案。刘少利听完当时都懵了,“哪里去找猪?”“怎么用猪做实验?”……带着一大串的疑问,初来乍到的刘少利硬着头皮接下了任务。他请教了多位老师同学,查找了大量资料,最后终于在北京昌平区某动物实验基地找到了可以做实验的巴马小猪,前前后后在那里待了半个月,从一个只在实验课接触过小型实验动物的“小白”到最后成功给大型实验动物解剖、收集分析实验数据,初战告捷的刘少利当时心里想着,“其实自己也可以做到”。

  后来,刘少利才知道这项实验只是智能型DNA纳米机器人项目的冰山一角。就这样,他不知不觉地参与到了智能型DNA纳米机器人项目的研究中来。在团队中,刘少利主要负责验证大小只有头发丝直径千分之一的“机器人”生物学性能,即不停地在细胞水平和活体(小鼠和猪)上做实验来验证纳米材料是否安全有效。这项工作也几乎持续了他后来的整个研究生生涯。

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刘少利使用荧光显微镜观察细胞

  他喜欢这项工作,喜欢在约10平米的细胞间放点音乐,沉浸在用显微镜观察培养的各种各样的细胞:乳腺癌细胞长得不太规则,HUVEC细胞薄薄一层贴在壁上生长。喜欢在安静的电镜室里面观察材料的微观形貌,遇到有意思的图像还会拍下来参加单位举办的微观摄影比赛。

  他也喜欢这里的环境:各种各样的实验材料应有尽有,“有些实验很费钱,但导师还是会支持我们去做”;而实验所需的设备用起来也相当便捷,别的高校中可能排队很久才能用到仪器,在这里按下电梯、下楼就可以用起来。所以,刘少利每天宿舍——实验室“两点一线”,一天中至少有14个小时待在实验室,沉迷于实验中,有时会因项目两三个月间没有进展而睡不着觉,有时也会因一个好的实验结果高兴得上蹿下跳。

  他更喜欢这里的人儿。在刘少利眼中,实验室的师兄、师姐都是神一般的“大拿”,有的在国际期刊上发表了多篇论文,并到哈佛大学深造;有的因为出色的科研工作,三十岁出头就成为特聘研究员。他最敬佩的还是自己的导师们,纯粹、认真。聂老师和丁老师常常会因为论文中一个单词的使用而讨论十多分钟。聂广军老师通常是实验来的最早的那个人;丁宝全老师可以在办公室给学生改论文改到凌晨12点。看着周围优秀的人,刘少利越发觉得,“做科研的过程就像一场长跑,而同路的人很重要,他们在一定程度上会决定你能跑多远”。

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刘少利与实验室伙伴讨论实验结果

  在这里,原本想着硕士毕业就找工作的刘少利不知不觉萌生了读博的想法,“以前不觉得自己能够做好科研,但身边人都可以做到、做得很好,我觉得自己也可以去试试。” 2017年,刘少利以总分第一名的成绩顺利拿到国家纳米科学中心的博士录取通知书,并进入丁宝全课题组继续做科研。

  但是科研这条路注定不会平坦。2017年夏天,因项目需要,刘少利要把以往实验中所用的人工建模的移植瘤小鼠模型,改为通过人工诱导发病的转基因小鼠肺癌模型再做验证,而这项验证结果的成功与否也关乎整个项目的成与败。

  符合要求的转基因小鼠十分难得,导师四处打听,帮他找来了40只。但由于时间紧迫,且第一次接触转基因小鼠,刘少利在诱导小鼠发病时没有控制好含有强力霉素(Doxycycline)饲料的比例,结果不到二十天,大部分小鼠都死掉了,仅存的几只也早已错过了最佳实验时间。

  站在动物间里,笼子里的老鼠还在吱吱叫不停,刘少利的大脑却一片空白,沮丧、焦虑,“感觉整个团队的成果都要毁在自己手里”。

  就在刘少利自己都不相信自己的时候,他的两位导师选择相信他并且再次帮他找来一批小鼠。聂广军老师还专门请了领域专家陈良老师和他当面讨论,指导实验。刘少利把这批小鼠当作自己的宝贝般,整天地泡在动物房里。七月的北京高温不下,刘少利的心情却随着老鼠的状态忽冷忽热,好在最后大部分小鼠的疾病模型都构建成功了。

  接下来,需要把纳米机器人注入它们的体内,观察纳米机器人是否能够定点输送治疗药物,是否能够抑制疾病的进展。2017年10月1日,恰逢国庆节,到了检验最终实验成果时。这时候的刘少利却“怂了”,“心里七上八下的,就跟看考试成绩一样,不敢看。”然而当看到自己期待地核磁成像结果出来时,刘少利兴奋地赶紧给导师打了电话。

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刘少利使用透射电子显微镜观察“DNA纳米机器”微观结构 

  等到智能型DNA纳米机器人项目阶段性的研究结束时,刘少利白头发又多了一片,他调侃自己说,“好在自己不脱发”。后来,该项目被赞誉、被称赞,刘少利对这些赞赏之辞“无感”。在他看来,“做科研的人就像个小孩,享受的是探索未知过程中带来的快乐,成就只代表过去,而未来会充满挑战。”

  如今,刘少利继续做着DNA纳米机器相关的科研项目,他想在毕业前把自己负责的科研项目都踏踏实实做完,不留遗憾。至于毕业后,他觉得自己肯定会继续科研。他说,自己小时候就想做一名科学家,虽然那时候不知道科学家具体是什么概念,但就像站在地球上仰望星空,觉得科学的世界璀璨又神秘。而现在,他感觉自己推开了那个世界的一点门缝,里面透出一道光,他选择向着光走去。

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