深圳湾实验室科技创新人物巡礼 ④ | 刘洋:三十年步履不停,从自然观察家到病毒学斗士
深圳特区报首席记者 闻坤 通讯员 王筝 鲍文旭
2022-12-28 11:08



人物简介

刘洋博士于 2006 年在复旦大学生命科学学院获得学士学位,2018 年于清华大学生命科学学院获得生物学博士学位,其研究聚焦蚊虫媒介烈性黄病毒和宿主间的协同进化,鉴定出多个蚊虫和病毒上影响黄病毒感染的重要因子,并开发了针对性地传播阻断疫苗。其攻读博士期间,2 次获得博士研究生国家奖学金,并获得 2018 年吴瑞奖学金。2018 年底,刘洋博士加入美国德克萨斯大学医学部(UTMB)史佩勇教授课题组进行博士后研究,继续关注病毒进化和疫苗开发,其间阐明了寨卡病毒进化中获得的多个重要突变的功能。在新冠疫情暴发后,刘洋博士搭建了多种研究新冠病毒的反向遗传学平台,发现并验证了新冠病毒上多个促进病毒感染和传播的重要突变,并在世界上首次评估了新冠疫苗对多种突变新冠病毒中和能力的变化,为新冠病毒疫苗策略的制定和改进提供了第一手信息。刘洋博士归国后获得了2021年中华医学科技奖二等奖(第3完成人),并获批2022年国家优秀青年科学基金项目(海外)。其研究成果以第一作者和并列第一作者的身份发表于Nature, New Engl. J. Med., Cell, Nat. Med., Nat. Microbio, Nat. Commun. 等国际知名期刊。


刘洋,15岁代表芜湖市获得全国生物奥林匹克竞赛一等奖;17岁被优先录取进入复旦大学生命科学学院;33岁获得吴瑞奖学金(被誉为华人生物学在读博士最高奖项);37岁成为深圳湾实验室传染病研究所特聘研究员,以第一作者和共同第一作者身份在国际顶级期刊发表科研论文20篇,累计影响因子超580,文章累计引用数超过4500次。

读到这里,看起来似乎又是一篇令人艳羡的“别人家孩子”的故事,而靓丽履历背后的科研之路却远比我们想象得还要曲折。

历经挫折最终走向逐梦之路

“我曾经数次被研究生院拒之门外。”刘洋扶了下眼镜,笑着说,“本科绩点不够,很难获取保研的资格。”

回忆曾经的风风雨雨,刘洋已经波澜不惊。

2006年本科毕业后,他辗转于香港、深圳、北京的各大科研机构,一边工作一边申请读博。终于,刘洋在2013年通过清华-北大生命科学联合中心(CLS)的博士生项目,加入程功实验室从事梦寐以求的病毒学研究。

失而复得,所以更加珍惜。重返校园的刘洋铆足干劲,在研究寨卡病毒时,很快完成前期的体外细胞实验,发现了美洲世系寨卡病毒感染能力强于亚洲世系寨卡病毒的关键因素。为了在动物体内进一步验证实验结果,他需要干扰素受体敲除的转基因小鼠。从国外进口流程较长,会严重影响实验进度。刘洋与同事们开始地毯式查阅国内研究论文,终于找到上海一研究所使用过该小鼠品系。在导师的帮助下,课题组顺利获取了该转基因小鼠。该项研究成果于2017年发布在Nature 杂志上,这是刘洋人生中的第一篇CNS。

“当时很激动,同时有一种如释重负的感觉,心理上完成了自我的救赎!”回忆过去,刘洋感慨万千:“这段经历对我的影响很大,它帮助我建起了自己的一套科研思路和体系,更重要的是坚定了对自己的信心。”

“路漫漫其修远兮,吾将上下而求索。”刘洋在自己的个人主页里写下了这句话。学术生涯不会因为一次挫折就结束,也不会因为一次辉煌而永生。“我与生物学的缘分,从童年就开始了。”

从小立志探索生命奥秘

“我喜欢观察各种不同的植物和动物,思考为什么世界上会有这么多五颜六色的花草,为什么会有各种形态各异的动物。小时候在外婆家的院子看不同种类的蚂蚁为了争夺食物而争斗,会用不同的食物去引诱蚂蚁,并在它们的行进路线上设置各种障碍,观察它们的反应。有时候一蹲就是一个下午,等回过神来,腿已经麻了,太阳也落山了。”

兴趣是最好的老师。刘洋高中时参加全国生物奥林匹克竞赛,拿到了一等奖的好成绩,也因此获得了复旦大学生命科学学院的优先录取资格。

大学本科阶段,他有机会进入实验室,接触到显微镜下的微观世界。

“我被微观尺度的各种组织、细胞和单细胞生物深深吸引住了。”这些简单的细胞,被什么神秘力量驱使着搭建出了姿态各异的动植物,并且最终形成丰富多彩的生物圈?带着这样的好奇,刘洋投入了分子生物学、细胞生物学和微生物学的研究,并更加惊叹于微观尺度上核酸和蛋白的精妙配合,是它们共同组成了大自然生命的基石。

“随着生物学知识的积累,我有了去探索生命终极奥秘的想法。病毒是世界上最简单的生物,它们已经将生命的基本要素利用到了极致,想要寻找生命的奥秘,应该以病毒为切入点。”那时起,刘洋坚定了自己的目标,在病毒学研究之路上执着前行,虽历经波折,却始终如一,只为那个心中的答案努力探索。

发现新冠病毒遗传进化规律

2020年新冠病毒肆虐,为了研究新冠病毒的致病机理,获得疫苗研发的第一手信息,全球的病毒学实验室都在争分夺秒进行攻关。

正在德克萨斯大学医学分部从事博士后工作的刘洋,当即着手搭建新冠病毒的反向遗传学系统,拯救基因背景干净的新冠病毒活毒,用于病毒遗传进化和疫苗接种后保护效率研究。

为了与病毒赛跑,课题组的同伴们三班倒,夜以继日地推进各项实验工作。然而,前期拯救出的新冠活毒总是出现各种随机突变,无论怎样改变构建策略,他们始终无法拿到和预期病毒序列完全一致的病毒。不停地重复和高强度的实验令人神经紧绷,团队里陆续出现了动摇的声音。

刘洋冷静下来,认真反思实验过程——这个实验本身目的明确、思路清晰,并没有很高的技术难度,为什么始终无法获得令人满意的结果?反复思考后,他决定重新排查整个实验的所有细节。

通过对实验记录的仔细比对,以及和实验室人员的沟通交流,他发现在2个月前,实验室其他人在寨卡病毒的构建中也遇到了类似问题。再仔细发掘,原来在那个时间段,实验室更换了一个新品牌的核酸染料。他推断是新的核酸染料里含有某种化学成分杂质,在实验过程中造成碱基损伤,导致了数据异常。他立即更换核酸染料,最终一切实验回到了正轨。

经过数百个日夜孜孜以求,课题组探明了新冠病毒在流行过程中发生的多个影响病毒感染和传播的重要突变位点,阐明了新冠病毒的遗传进化规律;并检测了新冠疫苗免疫者的抗血清对多种不同新冠变种病毒中和能力的变化,为疫苗的研发和改进提供了第一手的信息。相关研究成果也顺利发表在了Nature、Cell、New England Journal of Medicine 等顶级刊物上。

这次事件让刘洋深深意识到,做科研除了严谨,还需要非同一般的定力和耐心。“每临大事有静气”,在挫折面前,临危不乱,坚持到底,山重水复之后,一定会迎来明媚的阳光。

开发新型病毒传染病防控策略

2021年,刘洋加入深圳湾实验室传染病研究所,担任特聘研究员,继续在病毒学领域深耕。课题组着眼于重要人类病毒传染病,研究高致病性病毒的遗传进化规律和致病机理,解析病毒感染和传播能力变化的原因和分子机制,并针对性地开发新型的病毒传染病防控策略。

课题组会尝试借助各种生物信息学分析手段,筛选和鉴定潜在的病毒上和宿主中影响病毒适应性的因子,再通过尽可能模拟病毒自然界真实生活周期的动物模型进行功能学验证,利用反向遗传学手段,搭建各种病毒的活毒、减毒和无毒的基因工程学工具,并引入需要的突变及报告系统,用于开展病毒致病机理的基础研究和病毒中和抗体、疫苗和药物的筛选和评估。

“我希望在组内尽快搭建好本领域研究的多个实验平台,建立一支搭配合理的科研队伍,开展病毒学相关的基础研究和转化应用。团队里的每个人,相互信赖,相互帮助,成为在战场上愿意将自己后背交给对方的战友。”提及对未来的展望,刘洋满怀期待:“我希望能通过深入研究各类病毒的生存策略,解析数百万年来病毒和多个宿主协同进化的规律,开发多种适用于不同基础科研和临床治疗场景的病毒学工具和手段,最终以病毒为切入点,去探索细胞和生命的奥秘。”

深圳湾实验室里,汇聚着来自各个学科的全职青年PI。在会议室里、咖啡厅中,思想碰撞迸发出创新灵感,自由探索的乐趣和交叉研究的前景似一幅画卷在这里舒展开来。人头攒动的学术沙龙中,经常能够看到刘洋的影子。每每谈及生物学基础研究和应用转化,他眼里的光,依然如昔。三十年光阴荏苒,他宛如外婆家后院里的那个小男孩,正如痴如醉地观察着生命的奥秘,为大自然奇迹而兴奋地手舞足蹈。

(受访者供图)

(原标题《战略科技力量-深圳湾实验室科技创新人物巡礼 ④  | 刘洋:三十年步履不停,从自然观察家到病毒学斗》)

见习编辑 葛墨含 审读 刘春生 二审 关越 三审 甘霖

(作者:深圳特区报首席记者 闻坤 通讯员 王筝 鲍文旭)
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