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我国是糖尿病发病大国,而糖尿病的核心问题之一,便在于胰岛β细胞因不同原因导致的缺乏。

曾经,人类胰岛再生仿若天方夜谭,如今,这一“科幻”已在上海迈出走向临床的步伐。中国科学院分子细胞科学卓越创新中心(生物化学与细胞生物学研究所)曾艺研究员向记者分享道,目前团队基于在成体干细胞领域的长期研究,已在胰腺组织发现成体干细胞,并成功在体外培育出人工胰岛,当前,相关临床研究已在瑞金医院等机构快速推进。

近日,曾艺团队项目“成体干细胞在器官发育和疾病的研究”荣获2025年度上海市自然科学一等奖。

瞄准根本问题,

寻找体内“维修特种兵”

手指划伤后会愈合、每天都会有新的血液细胞生成……这些稀疏平常的现象背后,隐藏着一个关于再生的秘密——成体干细胞,“成体干细胞是我们器官组织里未分化的细胞,头发毛囊、神经、血液,这些都有对应的成体干细胞。”曾艺向记者介绍道,与胚胎干细胞不同,成体干细胞通常“专职”服务于所在组织,它们不像一支随时可以调往任何地方的“万能部队”,更像分散在不同器官中的专业维修队。

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成体干细胞示例

在科研起步阶段,曾艺长期接受发育生物学训练,从时间和空间中观察细胞命运:一个细胞如何在胚胎发育过程中逐渐形成组织和器官,又如何在成年之后继续参与组织维持。加入分子细胞卓越中心成立研究组后,她继续顺着这条路线溯流而上,并提出了研究组的两个核心问题:干细胞身份是什么?调控这些干细胞的微环境是什么?

在曾艺看来,要实现成体干细胞的所蕴藏的能力,一切都需要从这两个问题入手,“只有理解了这些基础知识,才能发现新的关键调控机制,做有用的转化研究。”

因此,团队没有一开始就把目光只放在干细胞本身,而是先研究它所处的“微环境”。干细胞并不是孤立存在的。血管内皮细胞、免疫细胞、成纤维细胞,以及激素、生长因子等,都可能成为它的“邻居”或“信使”。它们共同构成一个小型生态系统,决定干细胞能否维持特性、能否正常完成修复。

在这一过程中,团队发现Wnt信号对维持干细胞特性十分关键。顺着这条线索,团队筛选Wnt信号的下游靶基因,找到了蛋白C受体Procr。这枚分子标记,像是一张“身份证”。有了这张身份证,研究者才有可能在复杂组织中辨认出特定成体干细胞,并进一步通过谱系示踪等方法,观察它会产生哪些后代、参与怎样的组织发育和修复。

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筛选发现Wnt新的靶基因-蛋白C受体Procr

团队率先发现,Procr可标记多潜能乳腺成体干细胞,并通过谱系示踪证明了其多潜能性。之后,这一标记又被用于血管、卵巢、胰岛等多种组织的成体干细胞研究。

对标重要需求,

走出科研舒适区

这些成体干细胞既是“维修兵”,也可以是“破坏者”,“若过度激活,就会引起肿瘤、衰老以及退行性疾病。”曾艺介绍到,若“维修兵”的增殖开关关不上,就会不停分裂,形成异常组织,这就是癌症的源头之一。在对乳腺组织的长期研究中,曾艺团队发现三阴性乳腺癌这类癌症的干细胞表面也带着Procr这张“身份证”,这一发现让设计抗体武器成为了可能,为治疗三阴性乳腺癌提供了新方向。

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发现乳腺成体干细胞分子标记及发明靶向其治疗乳腺癌策略

如果说乳腺癌研究呈现的是干细胞“失控”的一面,那么胰岛研究则指向另一种可能:当修复潜力被识别并合理利用,它能否成为治疗慢性疾病的新资源?

长期以来,胰岛损伤和β细胞缺失,是糖尿病治疗中绕不开的问题。现有治疗能够帮助患者控制血糖,但要恢复更接近正常的生理调节,仍需要面对细胞来源不足等难题。曾艺团队在胰岛中发现,Procr标记的一类细胞可分化形成四种内分泌细胞。目前,团队已从小鼠胰岛细胞的体外扩增,推进到人的胰岛扩增,并持续迭代相关方法。相关研究已获得国家卫生健康委备案,并在多家医院推进临床研究。

曾艺谈到,尽管目前该项目的短期目标是把干细胞拿出来、培养好、放回去,但在未来,或将能促成体内实现胰岛再生。这部分的工作也获得了国际同行的高度评价。Cell Stem Cell对此评论:“体现了胰岛素发现者的创新精神,是对胰岛素发现100周年的致敬之作”。

在曾艺看来,从乳腺到血管、卵巢,再到胰岛,这条研究路径并不是预先画好的一张路线图。乳腺是团队最早的“舒适区”,而在发现Procr并建立起相应工具之后,团队才有机会向更多器官延伸。每进入一个新的组织,意味着要重新理解新的发育过程、新的细胞关系和新的疾病问题,而这正是基础研究的美妙,顺着基本问题追根溯源,并最终为重大需求的解决奠定坚实基础。

践行基础研究的长期主义

从探索Wnt微环境,到发现Procr这张“身份证”,再到将研究拓展至器官再生,这条线索如今看来层层相扣,真正走起来却并不轻松。

曾艺研究组的第一篇文章,从投稿到最终被接收,经历了18个月。那段时间里,曾艺和学生一次次修改、一次次再投。作为刚建组不久的研究组负责人,她不愿把焦虑传递给学生,便在自己的笔记本上写下“祸兮福所倚,福兮祸所伏”,提醒自己:一次拒稿未必是坏事,审稿意见能把研究推向更完整的方向。文章终于接收后,审稿人给予了“作者已充分回应所有问题”的肯定评价,她把写给自己的那句话和审稿人的肯定一起装进相框送给学生,也让这段经历成了实验室的一个小小注脚。

“每一篇文章都是像战斗一样,杀出一条血路的。”回望过去的科研历程,她这样总结道。

这并非夸张,生命科学研究周期长,技术更新快,一项重要工作往往需要同时使用多种实验方法。另一方面,新的技术又不断涌现,研究者既要学习新工具,也要反复回到经典实验中验证问题。很多成果并不是一次设计就能完成,而是在不断质疑、修正和补充中,才逐渐长出完整的样子。

在外界目光中,基础研究往往需要面对“坐冷板凳”,但在曾艺看来,这个板凳并不“冷”——“任何职业要做好都需要长期投入;真正重要的是,研究者是否愿意长期面对问题,把好奇心变成稳定的工作方式。”曾艺说道,而在这一过程中,体制机制的赋能也为科研人员安心做重要的工作、长期的工作提供了重要帮助,“研究组一位博士,毕业一年后,才将论文发表出来,这在不少科研单位是很难想象的。”曾艺谈道,是中国科学院的机制为科研人员“松了绑”。

基础研究“高风险”,也“高回报”,在个人兴趣支撑、环境松绑赋能之外,曾艺认为,研究组本身的建设也是推进科研工作的关键一环——科研并不总是“灵光乍现”,真正把一个课题推向前进的,是一套长期积累下来的“系统”。

“人并不会自动达到自己设定的目标,而会落到日常系统所能支撑的水平。”曾艺用这句出自詹姆斯·克利尔《原子习惯》的话,来向记者解释研究组建设的重要性,在她看来,对科研工作者而言,研究组便是这一“日常系统”,建设好这个“日常系统”,需要研究方向的长期积累、实验平台的持续建设,以及鲜明的问题意识,也包括容忍失败、鼓励独立判断的团队文化。因此,曾艺也特别看重学生的内驱力,鼓励他们在组会上挑战观点、展开争论,而不是只执行既定答案。

有些课题成功,有些课题仍在路上。走在科研路上,从小就想做科学家的曾艺从不觉得辛苦,基础研究的价值,一方面来自好奇心,另一方面则在于不断为后来者铺路。“我们的工作就像是为科学共同体铺砖,通过不断发现新知识,让后来的人站在上面,继续走向更远的地方。”

2025科技奖励成果展示

项目名称:成体干细胞在器官发育和疾病的研究

完成单位:中国科学院分子细胞科学卓越创新中心

完 成 人:曾艺 等

奖励等级:自然科学奖一等奖

编者按:2025年度上海市科学技术奖榜单日前正式揭晓,206项(人)成果与个人脱颖而出。这不仅是一份镌刻着智慧与勇气的荣誉册,更是上海这座科创之城加快建设国际科技创新中心的铿锵足音。

过去一年,上海科技界在强化原始创新中“寻路”,在激励企业创新中“强体”,在深化区域合作中“聚力”,在加速成果转化中“赋能”。获奖名单如同一面棱镜,折射出上海科技创新从“点的突破”向“系统能力”跃升的壮阔图景。本专栏集合全市媒体报道视角,记录上海科技工作者的奋斗故事,与公众共享上海推进国际科技创新中心建设中的丰硕成果。

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