由生物谷、中科院基础医学与肿瘤研究所、梅斯医学联合主办的《2023合成生物学与细胞智能制造大会》将于4月底在杭州隆重举办,大会将共聚前沿领域同行,围绕行业政策标准、前沿科学技术及应用、未来发展趋势及投融资等热点话题进行深入探讨,共促合成生物学技术助力我国医疗材料、生物医药等各领域的全方位发展。

季泉江教授将作为特邀报告嘉宾出席本次大会,为与会听众带来他最新的研究成果分享《微型CRISPR-Cas12f基因编辑系统:机制与研发》。作为合成生物学领域的专家,季泉江教授主要从事Cas核酸酶挖掘、机制、分子进化等研究,致力于开发易于疾病治疗应用的新颖基因编辑系统。近年来,开发了目前具有最小尺寸的CRISPR-AsCas12f1基因编辑系统,为临床基因治疗提供了易于递送的新颖工具;清晰阐明了Cas9蛋白精准切割底物DNA的化学机制,利于Cas9改造与进化;开发完善的人类病原菌CRISPR基因编辑系统,极大简化了病原菌的遗传操作。相应成果发表于Nature Chemical Biology, Nature Catalysis, PNAS等期刊,并申请(或授权)多项发明专利。


(资料图片仅供参考)

在会议筹备期间,生物谷有幸与季教授围绕合成生物学的发展研究展开了探讨。

问题1:从您的个人履历中,了解到您于2009年获得南京大学化学系理学学士学位;2014年获芝加哥大学化学系化学博士学位;2014年-2016年在加州大学伯克利分校化学系从事博士后研究,归国直接选择上科大,并建立课题组自主开发多项全新的微型CRISPR基因编辑系统。从您过往的经历来看,您可以算是从化学“跨界”生物学吗?

季泉江教授:其实不算“跨界”。虽然我毕业于南京大学化学化工学院化学专业,但是毕设课题研究方向是生化结合的,研究内容涉及细胞表面糖的表征分析,逐渐接触了一点生化内容,后面在芝加哥大学化学系博士阶段、伯克利分校博士后阶段的课题研究方向也都是生化结合的。

问题2:请问当时从您个人的角度来说,选到生化结合的课题研究有多少主观巧合?

季泉江教授:我本科毕业后,通过前期调研了解到芝加哥大学何川教授学术研究能力很强,而且对学生也很认真负责,所以我当时义无反顾地就进了何川教授课题组。至于选择从事生化结合的研究的原因,一方面是自己的兴趣使然,另一方面跟导师也有很重要的关系。

问题3:请问您如何培养学生科研工作?

季泉江教授:我刚回上科大的时候,也就是课题组刚建立之初,我会和学生一起在实验室做实验,可以亲自带学生做实验。但后面随着课题组成员壮大,以及我自己上课的教学任务增加,所以,现在基本没有时间亲自带学生做实验。所以,我们课题组一般会让高年级的学生带低年级的学生(做实验),但我对每个学生的课题都非常了解,他们在实验的过程中碰到问题的话,我都会想办法引导学生解决难题的。

提问4:季教授,您做的是合成生物学比较前沿的技术,您在研发剪辑工具的时候可能会存在失败的一些经历,在这个过程当中,如果遇到了怎么做都可能不出结果的时候,请问您是怎么去克服这些困难的?

季泉江教授:如果学生怎么反复实验做都不出结果的话,我觉得首先要分析可能会存在的原因。如果学生在实验操作过程中碰到了问题,然后怎么进行实验,但都没有效果,如果是新生遇到类似的问题,我可能会建议让新生多重复几次关键的步骤,确认是操作系统存在问题还是实验设计的底层逻辑上的一些问题。如果不是新生,学生怎么做都没有效果,我相信实验系统本身应该是有问题的,这时候,我可能会考虑换个类似的系统,来实现实验目的,就不一定要使用原来的实验系统啦。

提问5:在您做金黄色葡萄酒球菌,还有鲍曼不动杆菌里边,分别都建好了质粒系统,还有单碱基编辑技术这些平台,您可以描述一下这些技术的优势吗?

季泉江教授:其实我在回国前研究比较多的就是病原细菌里面的基因编制,我博士阶段做过很多病原细菌的研究。博后我从事CRISPR相关的研究,我当时觉得CRISPR能够非常方便地应用到这些病原细菌里面去,首先因为效率比较高,其次速度比较快。所以,在回国之初,我们课题组大概在2018年之前,就在以往的研究基础上,把这些基因编辑系统都建好了,现在正在致力于新的CRISPR系统的开发——miniCas,但将来要在疾病治疗领域应用,可能我们的研究还需要更往后端走一些。

提问6:目前,咱们国家正在倡导产学研互相有效转化,请问在这方面您有什么分享的内容吗?

季泉江教授:我们在2021年9月份发表的文章,其中报道了我们开发的目前最小的一个基因编辑系统——CRISPR-Cas12f,是迄今发现最小的有编辑活性的Cas蛋白,仅422个氨基酸,比传统的Cas9小一半以上,目前已经申请了专利。由于考虑时机因素,我们现在的工作重点可能还是更倾向于先把技术做得更好。

提问7:合成生物学采用工程学“自下而上”的理念,从系统表征自然界具有催化调控等功能的生物大分子,使其成为标准化“元件”,到创建“模块”“线路”等全新生物部件与细胞“底盘”,构建有各类用途的人造生命系统。请您结合您已经发表的研究成果,简单阐述一下您是怎样在科研研究中运用这种工程化、标准化、模块化思维推进微型基因编辑系统的研究的!

季泉江教授:我们目前主要还是开发工具,因为我们研究的工具本来就已经是很小的单位。但是碱基编辑系统开发是比较工程化和模块化的,比如说碱基编辑系统,包括一个脱氨酶、一个Cas蛋白等,其实就是各种模块的连接,能够组成一个比较好的碱基编辑系统,比如脱氨酶是插在N端还是C端,还是插在蛋白中间。“工程化、标准化、模块化”的思维在合成生物学细胞层面可能会更适用一些。

会议推荐RECOMMENDATIONS

点击了解详情

推荐内容