郭國驥：創新生物技術產業

王利平

郭國驥帶領團隊成功研制出低成本、高效率、完全國產化的高通量單細胞測序“Microwell-seq”，并在短時間內利用這一平臺繪制出全球首個哺乳動物細胞圖譜。

郭國驥是浙江大學醫學院干細胞與再生醫學中心教授。2018年2月23日，國際學術期刊《細胞》雜志上刊登了一項生物技術新成果一郭國驥帶領團隊成功研制出低成本、高效率、完全國產化的高通量單細胞測序“Microwell-seq”，并在短時間內利用這一平臺繪制出全球首個哺乳動物細胞圖譜。

不忘初心，堅持回國發展

郭國驥1983年生于湖北武漢。大學時期的郭國驥是典型的文藝青年，當過學校社團文藝部部長、合唱團副團長，組建過話劇團，還有過自己的樂隊，大學畢業后差點做了歌手。

“我一直喜歡音樂，尤其喜歡邊彈吉他邊創作。當年參加武漢高校原創音樂比賽，還進入了總決賽。曾經有演藝公司找我簽約，但經過仔細考慮，我還是決定把科學研究當作人生目標，將音樂視為興趣愛好。現在看來，當初的選擇是正確的。”郭國驥說。

2010年，郭國驥獲得新加坡國立大學理學博士學位，隨后赴美國哈佛大學醫學院從事博士后研究工作，任達納法伯癌癥中心及波士頓兒童醫院研究員。

“在國外求學和工作的時候，我深切地感受到只有祖國強盛了，在外的華人才能獲得更多尊重。”談起回國的初衷，郭國驥感慨地說道。在美國期間，郭國驥就堅定了學成歸國的信念。

2014年，30歲出頭的郭國驥經由浙江大學“高層次人才引進計劃”從哈佛大學醫學院回國，擔任浙江大學醫學院教授、博士生導師，成為浙江大學最年輕的教授、博導之一。

其實，在這之前也有美國和澳大利亞的科研機構向他伸出橄欖枝，但都被他一一回絕。郭國驥說：“堅持回國一方面是考慮到日益年邁的母親需要照顧，另一方面我也希望報效祖國，同樣的成果在自己的國家做出來會比在國外做出來更有意義。”

而之所以選擇浙江大學，他表示，主要是因為浙江大學具有很大潛力，且醫學院制度完善，實驗平臺先進，同時學校又十分看重和支持年輕科學家。在浙江大學醫學院這一平臺上，郭國驥在胚胎干細胞和成體干細胞領域做出了突出貢獻。由于郭國驥成績突出，2015年入選“國家青年千人計劃”，2016年和2017年分別成為“浙江省杰出青年基金”“國家優秀青年基金”獲得者。

當被問及回國4年來最大的感受時，郭國驥感慨地說：“現在回國的人越來越多，腳踏實地做事的人也越來越多，加之國內科研環境和氛圍也越來越好，我十分慶幸當年的選擇。”

創新生物技術

長久以來，生命科學的研究主要針對群體細胞樣品進行處理、分析和統計，進而獲得均值水平的實驗結果。直到近十幾年單細胞組學技術的出現，才使人們能夠從單細胞的水平更加精確地解析每個細胞究竟在表達哪些基因，在機體分化、再生、衰老以及病變過程中，這些基因的表達又發生哪些變化以及變化的幅度有多大等問題。

早在新加坡攻讀博士期間，郭國驥就開始對單細胞組學進行探索和研究。回國后，他發現中國單細胞測序，尤其是高通量單細胞測序這一領域尚待開發。

出于強烈的使命感和創新熱情，他迅速組建起一支研究團隊，并開始了高通量單細胞測序系統國產化的自主研發。“建立起一套國產化的系統，就意味著不是利用國外的儀器，而是自己去搭建一個平臺。”為此，郭國驥和團隊以實驗室為家，經常“白加黑”通宵工作。

單個細胞核酸物質太少、容易丟失、分析成本高，一直是傳統測序技術面臨的難題。對此，郭國驥帶領團隊憑借敢為人先的精神，率先利用實驗室一種普通的材料瓊脂糖來大規模制備捕獲單細胞的微孔板，同時利用微孔矩陣、分子標記和擴增技術，實現高通量、高精度的單細胞水平分析。

功夫不負有心人。經過4年時間，郭國驥就帶領團隊搭建起了低成本、高效率、完全國產化的高通量單細胞測序平臺“Microwell-seq”。

在郭國驥看來，這一平臺有一個明顯的技術優勢，即傳統的測序技術“看”的是一組一組的、成群的細胞，“讀”到的是一堆細胞遺傳信號的均值，因此單個細胞的特異性表現容易被忽略；而高通量單細胞測序，則通過“讀”取單個細胞的遺傳信息，來很好地應對細胞群體異質性的問題。“未來，在疾病診斷上也可以利用這項技術，且結果更為精確。”

郭國驥說，“未來，我們團隊會繼續努力，不斷研發更好、更接地氣的技術，為中國生物技術產業的發展貢獻力量。”

科技創新既要“頂天”，面向世界科技前沿，致力于未來發展，又要“立地”，面向市場需求，服務人類需求。基于“Microwell-seq”平臺，郭國驥團隊對來自小鼠不同生命階段的近50種器官組織的40余萬個細胞進行了系統性的單細胞轉錄組分析，并在短時間內構建出了全球首個哺乳動物細胞圖譜。

這個圖譜被郭國驥形象地稱為“細胞地圖”。他說，只要點開圖譜的網站，就可以直觀、清晰地看到小鼠的細胞地圖。

2017年10月，美國科學家聯合多國科學家啟動了“人類細胞圖譜計劃”，設想對人體中所有細胞進行分類和測序，系統地描繪人體細胞圖譜，并通過這把“鑰匙”加深對疾病診斷、監測、治療的了解。科學界認為，小鼠細胞圖譜的完成無疑將對人類細胞圖譜的構建帶來指導性意義，并惠及細胞生物學、發育生物學、神經生物學、血液學和再生醫學等多個領域。

“我們團隊在較短的時間內獨立完成了這一浩大工程，因此，希望大家對中國的生命科學技術、產業和科學家有信心。”郭國驥說，“這項技術所有試劑和材料都實現了完全國產，商業前景非常廣闊。未來，我們團隊會繼續努力，不斷研發更好、更接地氣的技術，為中國生物技術產業的發展貢獻力量。”