Phenomics表型组学前沿论坛第三十期“单细胞代谢表型组学”圆满举办

来源:上海国际人类表型组研究院 发布时间:2022-11-10

2022年11月8日晚,由上海国际人类表型组研究院、Phenomics表型组学期刊、复旦大学人类表型组研究院、中国生物物理学会表型组学分会共同举办的生命天眼论:Phenomics表型组学前沿论坛第三十期顺利开讲。本次论坛特别邀请了华东理工大学生物反应器工程国家重点实验室副主任,光遗传学与合成生物学技术交叉学科研究中心主任杨弋教授,作了主题为“单细胞代谢表型组学”的精彩报告。论坛由复旦大学生命科学学院教授、生理学与神经生物学系主任刘铁民教授主持。来自全国的3200余名专家、学者线上参加了本次论坛。

杨弋教授

杨弋教授,是教育部长江学者特聘教授,国家杰出青年基金获得者,国家自然科学基金委创新群体负责人。现任华东理工大学生物反应器工程国家重点实验室副主任,光遗传学与合成生物学技术交叉学科研究中心主任。他在清华大学获得生命科学学士学位与博士学位,后在哈佛大学医学院、波士顿大学医学院等机构工作,2005年任哈佛医学院医学讲师与生物化学副研究员。2006年全职回国工作。现任中国生物化学与分子生物学会理事、中国细胞生物学学会理事、中国生物物理学会理事、中国生化学会酶学分会副主任,上海市生物化学与分子生物学学会副理事长。其实验室在活细胞代谢监测技术、荧光RNA标记技术、光控基因表达技术、肿瘤靶向药物发现等方向取得了重要进展,所发展的系列前沿生物技术成果发表在Nature Biotechnology、Nature Methods、Cell Metabolism等一流期刊,受到了国际同行广泛关注与跟踪应用。

刘铁民教授

论坛开始,主持人刘铁民教授代表主办方对莅临的嘉宾及观众表示热烈欢迎,并对论坛的三个主要主办方上海国际人类表型组研究院(IHPI)、Phenomics表型组学期刊、复旦大学人类表型组研究院(HuPI)做了简要介绍,对演讲嘉宾杨弋教授做了隆重介绍。

报告中,杨弋教授首先介绍了生物组学检测的历史及如今分子组学到表型组学的发展趋势,并指出生物成像是获取活细胞代谢多维表型组数据的有效方法。接着,杨教授解释了过去在活细胞中DNA、RNA以及代谢物的动态变化过程并缺乏合适研究工具的原因,以代谢物为例,代谢物对环境的响应迅速,代谢物间结构与浓度差异大,难以扩增与标记,导致分析工作无法开展。因此杨教授团队开发了一系列基于代谢物遗传编码荧光探针,这些探针可以高特异性、高灵敏度、高时空分辨地定量反映活细胞内代谢物浓度、分布与动态,为单细胞代谢表型组学研究提供了有力工具。

其次,杨教授介绍了该团队在代谢物探针方面的工作进展。还原型辅酶Ⅰ与还原型辅酶Ⅱ作为人体内最重要的氧化还原代谢化学物质首先得到重视,杨教授团队开发了针对两种辅酶以及两种辅酶比例的系列高灵敏度探针。利用超灵敏乳酸探针,团队发现线粒体基质内富集了高浓度乳酸。这一出人意料的结论解决了该领域争议了几十年的重要科学问题,也为中心代谢研究打开了新的窗口。

再次,对于活细胞代谢表型的调控,杨教授团队提出可以利用光控的基因系统在单细胞层面进行调控。团队使用合成生物学的方法,将光敏蛋白与转录因子进行结合,光敏转录因子根据光照调控基因表达是否开始,例如通过光照小鼠皮肤控制其肝脏基因的表达,进而控制胰岛素的分泌与消失,该研究成果为糖尿病的精准调控与治疗提供了可能性。杨教授团队还通过人工合成荧光胺与配体结合的方式制作了多种颜色的荧光RNA,该种荧光RNA作为业界领先的研究工具,为活细胞中RNA与蛋白质相互作用的探索工作提供了有力支撑。

最后,杨教授对于单细胞代谢组学未来发展所需要重视的研究要点表达了自己的看法。他强调未来研究需要开发更多种类的代谢物探针,能够追踪更多代谢过程与获取更多动力学参数,从而完成同时段上千个细胞大量代谢过程的研究工作,最终实现细胞代谢活动全景分析的目标。

在精彩的报告后,杨弋教授还与观众们展开了热烈讨论。观众们非常踊跃地提问,杨教授也对每个问题作了详细的解答。

如有位观众提问:“杨教授,请问您所说代谢物探针的表达与结合会影响这些代谢物与原有代谢酶的结合,或者影响原有的代谢过程吗?”杨教授答复:“我认为基本没有影响。首先,我们可以顺利培育基于代谢物探针的转基因小鼠,说明在生殖方面是没有影响的,其次细胞中代谢物的浓度是远大于代谢物探针的浓度,两者间存在巨大的浓度差,因此探针对代谢物的影响较小,最后,就是代谢物与探针的结合是可逆的,即代谢物并没有被消耗,只是储存在那里,从而说明探针对细胞内代谢物的影响较小。”另外有观众提问:“杨教授,如何使用您的技术进行研究呢?”杨教授答复:“对这些技术具有深刻理解且具有充足资源的科学家可自行利用我们的工具进行研究。另外,华东理工大学拥有光遗传学与合成生物学交叉研究中心这一开放性的科学研究平台,具备高通量、高内涵、超高分辨率的完备研究设施,可为广大的代谢领域科学家提供服务。大家可以提供样品交由我们中心进行测量分析;可派人员到中心培训或做客座研究;也很欢迎深度合作,利用中心细胞代谢监控技术对特定生物体系与模型进行系统研究。”

生命天眼论:Phenomics表型组学前沿论坛将持续为大家提供高质量的讲座,第三十一期生命天眼论:Phenomics表型组学前沿论坛将于11月15日(下周二)晚上20:00-21:30举行,届时将由蚌埠医学院院长、中国科学技术大学生命科学与医学部副部长翁建平教授,带来主题为“表型组学视角谈糖尿病治疗:从‘同而不和’到‘和而不同’”的报告。敬请各位同仁关注!

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