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推动深圳成为国际“脑科学重镇”

10年布局5亿元投入,先进院260人脑团队聚焦脑科学领域协同攻关成果频现

  • 来源:深圳特区报
  • 2018-10-29

先进院致力于打造全球前沿脑科学交叉团队。

荧光标记的丘脑室旁核(PVT)。

Robert Malenka教授

朱英杰研究员

首次发现大脑动态评估信息重要性的机制、首破脑内再殖小胶质细胞起源之谜、首个针对中国阿尔茨海默症人群的全基因组测序研究、首创超声无创深部脑调控方法及仪器系统、首次发现脑血管中全新的膜蛋白分子……

中国科学院深圳先进技术研究院(简称先进院)在聚焦脑科学领域的协同攻关中成果频现。仅今年,院脑科学交叉团队在《科学》《美国国家科学院院刊》《自然·神经科学》等国际权威期刊就发表10余篇高水平论文。

事实证明,只有打破藩篱、创新要素集聚的“国际范儿”协同攻关平台,才能迅速打造出一支科研战力强悍的“集团军”,推动脑认知和脑疾病研究实现跨越式发展。

海纳百川,大道致远。先进院经过10年前瞻布局、5亿元精准投入,形成了10余种学科交叉、达260人规模的脑科学交叉团队,生动诠释着“与世界前沿同步”。如今成果正不断爆发,形成集群规模,先进院将作为依托单位牵头建设脑设施和脑研究院,助力深圳成为国际脑科学源头创新的前沿阵地。

源头创新,多项成果解密大脑未知疆域

一束光照到小鼠脑部,打开脑中生死攸关的“恐惧开关”,小鼠突然犹如见到猫般夺路而逃。

今年3月,先进院脑认知与脑疾病研究所(简称脑所)所长王立平实验室发现大脑中压力应激强化视觉恐惧信号处理的神经环路机制,成果以长文发表于美国《当代生物学》杂志,为深入揭示大脑对恐惧反应的调控机制,从神经环路结构与功能异常角度理解精神疾病发生机制、干预策略和治疗靶点提供新的研究思路。

脑科学被誉为理解自然和人类的终极疆域,也是全球科技战略制高点。作为粤港澳大湾区脑科学重要研究力量,脑所自4年前筹建来实现多项重大研究突破,仅今年就发表《科学》《美国国家科学院院刊》等高水平论文10余篇,累计申请专利150余项,获授权60余项。

朱英杰研究员首次发现大脑动态评估外界信息重要性的机制,揭示控制学习能力的关键大脑核团,为通过调控大脑神经环路增强学习认知能力奠定基础,成果以长文形式在线发表于美国《科学》杂志。

陈宇研究员联合团队建立了高质量中国老年痴呆症人群队列,成功找到新风险基因,为研究老年痴呆症致病机理及生物标志物研究提供重要线索,成果发表于《美国国家科学院院刊》。

在原理性研究外,先进院也致力于为国际脑科学研究提供前沿平台和创新方法。

6月,王立平与鲁艺团队合作研发出适用于活体神经调控的柔性光遗传技术,首次采用柔性可拉伸的水凝胶光纤在动物活体水平实现对目标神经元的选择性调控,有望为神经精神疾病治疗提供新工具。“脑所现已建起完善的光遗传学技术平台,辐射境内外约400家实验室。”王立平说,相关成果已申请发明专利160余件,获授权100余件,近5年在《自然·神经科学》等期刊发表高水平论文20余篇。

此外,先进院副院长郑海荣研究员带领的高端医学影像团队发明了超声无创深部脑调控方法及仪器系统。9月16日,先进院与绿谷制药签署战略合作,共同推动国家重大科研仪器研制专项“基于超声辐射力的深部脑刺激与神经调控技术”的科技成果转化,绿谷制药将投资数亿元,共同打造中国原创的大脑疾病非药物治疗平台,推动国际领先的超声物理诊疗技术在医疗健康领域的深度应用,矢志努力为全球数亿大脑及神经精神疾病患者带来福音。

“凤凰”来深筑巢,脑科学前沿“集团军”初现

在先进院,十步之泽,必有芳草。脑所继承了院里交叉融合、力推年轻人的魄力,所内核心骨干平均年龄不到37岁。

“城市很干净,所里有好多年轻的海归研究员。”王虹研究员说,无论技术水平还是眼界,脑所已优于国外实验室平均水平,促使她与丈夫Robert Naumann放弃欧美工作机会来到先进院。2016年9月,《科学》刊发王虹成功调控小鼠体温的研究成果;今年5月,Naumann在《科学》发表成果揭示皮层和海马神经元类型的进化。

市科创委主任梁永生曾说,深圳大力建设诺奖实验室,其实看重的是诺奖后面的科研团队和诺奖级人才。这也正是先进院招才引智的超前布局。

2016年,路中华和李翔加盟脑所。路中华曾跟随诺奖得主Linda Buck做博士后,主要研究脑疾病神经环路机制及脑疾病诊断干预策略的开发;李翔先后师从诺贝尔生理医学奖得主Eric Kandel和化学奖得主Joachim Frank,开展一系列与记忆和神经退行性疾病相关研究及老年痴呆症相关蛋白大分子的冷冻电镜结构。

一流的国际化人才会吸引更多凤凰来深圳筑巢。以斯坦福脑科学“三剑客”——王立平、朱英杰、畅君雷为代表的一流人才正在不断吸引国际顶级人才,在深圳实现一次又一次的原创性突破。

“脑所的一个特点就是开放、共享、国际化的科研平台,团队交叉互补优势更明显。”王立平介绍,大多数科研机构采用单打独斗的课题组长(PI)制,脑所将方向接近的PI形成四大研究中心进行合力攻关。

短短4年,脑所已发展成200多人团队,设立了广东省脑连接图谱重点实验室、市神经精神调控重点实验室和市脑图谱解析关键技术与设备工程实验室,累计获批国家省部地方各级项目经费总额达1.96亿元,在国际脑科学部分前沿领域起到引领作用。

王立平指出,目前国际上针对一些重大科学问题都采取集团军作战的布局,“先进院汇聚脑研究创新力量交叉合作、形成团队作战,希望能率先实现部分领域的突破”。

因为拥有一支实力颇强的脑创新团队而备受瞩目,深圳在前沿脑研究后起居上,已初步形成与京沪并驾齐驱的三足鼎立局面。

开放共享,国际化大平台不断释放创新活力

先进院脑科学成果产出时间轴紧凑,究其原因,与其在生物医药领域十余年的积淀和独具特色的科研平台不无关系。

除了脑所核心团队外,先进院医工所、医药所、集成所、数字所等均提供国际领先的人才与平台,形成生物医学工程、生物医药、高性能计算技术以及大数据、人工智能与脑科学的交叉研究,为面向全球重大挑战提供创新要素集聚的前沿脑交叉团队。

医工所彭勃副研究员团队发表于《自然·神经科学》的成果成功破解国际上白小姐一肖中特脑内小胶质细胞再殖现象的细胞起源之谜,并发现迄今在成年哺乳动物中枢神经系统内最快的细胞增殖现象,对中枢神经系统再生研究和小胶质细胞稳态维持有重大科学价值。

医药所畅君雷研究员发表在《自然·医学》的成果聚焦中风、脑梗等脑血管病,发现脑血管中全新膜蛋白分子,通过增强该蛋白功能可有效减少血管再通治疗引起的血脑屏障损伤,显著提高神经功能和存活。国际领域专家评价该成果“为多种神经系统疾病提供新治疗靶点”。

同时,脑所积极主动融入全球科技创新网络,在成立初有与美国MIT麦戈文脑研究所的共建基因,而且与布罗德研究所、斯坦福等密切合作,以非人灵长类动物模型和神经环路结构功能等脑认知研究为基础,建立开放、共享的国际一流研究平台。

今年初,先进院非人灵长类动物实验平台在深圳首获国际AAALAC认证,实现与国际接轨,为吸引罗氏等国际一流药物研发公司提供平台保障。脑所副所长周晖晖研究员在平台上开展视觉认知神经机制、脑疾病相关认知障碍等方面的研究工作。他回国后在理解视觉注意力的皮层和皮层下环路机制上取得了国际前沿成果,文章发表在《神经元》期刊。

美国三院院士、斯坦福大学终身教授Robert Malenka表示,先进院脑交叉团队拥有光遗传技术、fMRI、TMS等多种前沿技术和平台,优势得天独厚。交叉团队打破系所分隔集中攻关人类终极科研疆域,汇聚了一大批优秀的科研人员和技术手段,以更有意义的方式搭建人类和动物世界间的桥梁。

为抢占脑科学战略制高点,深圳将建设脑解析和脑模拟重大科技基础设施,希望围绕“重大脑疾病发生和干预的神经机制及诊疗策略”这一方向的实际需求,为老年痴呆症、自闭症、抑郁症、脑卒中和语言障碍等脑疾病研究提供平台支撑;同时希望积极推动深港脑科学团队合作,建设深港脑科学中心,在深圳建设具备国际影响力的脑科学前沿交叉研究团队和创新载体,在脑认知基础、脑疾病的早期诊断和干预、类人智能技术、脑科学研究新技术等几个前沿领域形成创新合力。

先进院院长樊建平表示,深圳是国内承担脑科学先导专项的重要城市之一。深圳选择先进院牵头脑设施与脑院的建设,是基于先进院“顶天立地”的理念和面向国际开放共享的交叉创新平台建设。

由先进院牵头深港两地多所高校和科研机构共建的脑设施与脑院,将有望成为国家脑科学研究的重要平台和力量,通过进一步整合国际和国家创新资源,为深圳脑科学与脑技术发展最大程度提供人才、资源、技术共享的服务平台,让深圳成为中国脑计划南方布局的重要研究基地。

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