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陈楠生:揭开基因面纱,解译生命编码

陈楠生:揭开基因面纱,解译生命编码

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  • 发布时间:2015-06-25 01:47
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【概要描述】人物名片:陈楠生,西蒙菲沙大学(加拿大)终身教授,武汉菲沙基因公司首席科学家,生物信息学和基因组学专家,华中农业大学特聘教授。

陈楠生:揭开基因面纱,解译生命编码

【概要描述】人物名片:陈楠生,西蒙菲沙大学(加拿大)终身教授,武汉菲沙基因公司首席科学家,生物信息学和基因组学专家,华中农业大学特聘教授。

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人物名片:陈楠生,西蒙菲沙大学(加拿大)终身教授,武汉菲沙基因公司首席科学家,生物信息学和基因组学专家,华中农业大学特聘教授。是加拿大迈克斯密司卫生研究基金会学者,加拿大卫生研究院新研究员,武汉东湖高新区第六批“3551光谷人才计划”入选者。长期以来一直从事生物信息学、基因组学和遗传学等方面的研究,先后在Science、Nature Communication、Nature Neuroscience、PNAS、Genome Research、Genome Biology等有影响力的刊物上发表70余篇SCI论文,参与构建大型生物信息学平台 Worm Base。

 

执着选择

 

陈楠生与生物学的结缘,要从三十多年前说起。

 

上世纪80年代初,刚入高中的陈楠生还是一个瘦弱且内向的少年。当年非常流行一句话,“学好数理化,走遍天下都不怕。”少时的陈楠生,却对生物世界和生物学有着强烈的好奇心,生物技术的出现让他感到新鲜而奇妙。那时既没有互联网,书店的资料也很有限,能找到的信息非常零碎。所幸,当时教生物的吴传秉老师于文革前毕业于武汉师范大学生物系,是地道的生物科班生,有扎实的基础和独到的见解,给了他许多正面的影响。

 

有一次,陈楠生偶然看到父亲订阅的一期《半月谈》杂志,封面上印着1983年毕业的中国文革后第一批博士的照片。其中有一位叫徐功巧,获得博士学位的专业是生物物理学。他马上觉得这可能就是生物学的最前沿,这让他兴奋不已。

 

虽然生物学当时只占高考总分的50分,他依然对生物课情有独钟,后来还担任了班级的生物科代表。不曾想,这一任命竟然确立了一生的学术方向。后来,陈楠生从大学、研究生、博士、博士后,再到当教授,虽然具体方向有些调整,生物学这个大方向一直没有改变。

 

1984年,陈楠生考入复旦大学生物系生物物理专业。时值复旦大学成立生命科学院,由著名遗传学家谭家桢院士任首任院长。那时的学术气氛特别活跃,经常有校外包括国外的专家去讲学。在复旦的五年,他系统地学习了生物、化学、物理等方面的知识。

 

毕业前夕,陈楠生进入罗祖玉教授实验室做毕业论文。罗教授思想活跃,为人豁达,诲人不倦。她似乎有用之不尽的精力,查阅文献、写文章、写课题申请报告、参加国际会议、主持讲座。陈楠生帮助她处理了许多具体事宜,这些机会和经历为他后来开创自己的学术生涯,走上科研道路打下了良好的基础。

 

大学毕业后,陈楠生被推荐进入中国顶级的海洋研究机构——位于青岛的中国科学院海洋研究所攻读硕士学位,师从孙海宝研究员;一年后转为博士研究生,增加两名导师李光友研究员和吴超元研究员。由于文革十年给研究设施和学术气氛造成了毁灭性的打击,方方面面都处于复兴阶段,举步维艰。

 

到海洋所以后,虽然有种种困难,但是各方面都很支持,海洋所人也雄心勃勃,积极地进行研究工作。研究资料不够,去北京查资料;生化试剂短缺,到上海购买试剂。有些资料实在找不到,就直接写信到国外向专家索取。这样既获得了宝贵的学术资料,也建立起一些国际交流。在导师组的指导和大力协助下,陈楠生的第一篇学术论文就入选了中国科委首届青年学术年会。这期间,他还和同学们翻译出版了《海洋科学研究译刊》、《对虾生物学》。

 

博士研究生后期,时任海洋所所长秦蕴珊院士和海洋所支持陈楠生参加了在日本扎幌召开的世界化学感觉大会。海洋所奠基人之一、曾呈奎院士还亲自给中国科学院写信,推荐他申请中国科学院院长基金。

 

海外寻梦

 

在日本出席国际会议并发言的经历,以及与国外同行的互动,使陈楠生博士迫切感到自己需要进一步提高。无巧不成书。恰在这时,他收到美国犹他大学生理系教授Mary T. Lucero博士写来的邀请信。原来,她有一位参加过日本会议的同事,推荐了陈楠生。

 

就这样,陈楠生启程前往美国大盐湖畔的犹他大学,开始了留学生涯。从1994年到美国做博士后开始,至今整整20年。绝大部分时间里,他穿梭于美国和加拿大之间,先后在盐湖城、温哥华和纽约学习、工作,现已是加拿大西蒙菲沙大学终身教授。

 

谈起这些年的经历,陈楠生感慨良多。初到美国的时候,中国和西方国家还有较大的差距。当时在国内做学术报告,需要准备幻灯片或投影胶片,而国外已经普遍使用电脑操作了。那时的美国,互联网开始普及,搜索研究资料非常方便,医学院图书馆的资料也相当丰富,实验室的配备先进且齐备。他非常珍惜学习和工作的机会,经常工作到深夜,有时甚至通宵达旦。

 

进入生物信息学和基因组学领域,对于陈楠生来说,既有偶然性,又有必然性。

 

从研究生时期起,他的研究方向大致是神经生物学,以神经生理、形态学和行为学为主,后来在博士后期间以电生理、神经化学和分子生物学为主。再后来,开始引进计算机模拟的概念和方法来研究神经信号传导机制,以及病理状态下的神经信号传导。

 

在计算机模拟方向完成了几篇学术论文以后,发现再深入下去有些困难。于是,陈楠生放下手上的研究工作,申请了计算机软件系统学科,并取得了硕士学位。恰逢人类基因组计划飞速发展,产生了大量的基因组数据,急需全新的方法和兼有生物学及计算机能力的人才。计算机学科的系统训练,打开了一扇意想不到的大门,使他踏入了一个全新的领域——生物信息学。

 

在读计算机硕士期间,陈楠生曾浏览生物信息学权威、位于美国纽约的冷泉港实验室的Lincoln Stein博士的研究网页。有一句话吸引了他:“当林肯有空余时间的时候,他去喝一杯咖啡。”他想,生物信息学肯定很有意思,不然,Lincoln  Stein博士为什么这么投入,甚至连喝咖啡的时间都没有!

 

陈楠生给Lincoln  Stein博士写了一封电子邮件,希望加入研究组做实习,很快就收到了肯定的答复。

 

冷泉港实验室是举世闻名的生物研究所,有一百多年的历史,由DNA双螺旋结构的发现者詹姆斯·沃森长期担任实验室主任。在冷泉港实验室,陈楠生最大的收获是了解了大型基因组项目的运作过程。基因组学项目往往有若干团队合作,形成一个很大的科学联盟,共同完成一个项目。每个团队的成员负责某一方面的研究,联盟成员之间定期交流。这种合作方式非常有效,能使一个项目快速、高质量地完成,让所有参与者学到很多知识。

 

情系故土

 

基因组学是在经典遗传学基础上发展起来的。在上世纪70年代,英国科学家桑格(Fred Sanger)开发出一种技术,让人类首次有机会准确地读出脱氧核糖核酸(DNA)所携带的遗传信息。这个划时代的发明使桑格获得了他的第二个诺贝尔化学奖,更重要的是,他开启了基因组学时代。

 

人们开始使用桑格方法测各种生物的基因组,到了80年代末,桑格测序方法不断成熟,并开始实现自动化操作,这些进展促使科学界于2003年完成了一个可以与登月计划相媲美的人类基因组计划。随后的几年里,第二代DNA测序技术如雨后春笋般涌现,开启了个性化基因组时代。现在,第三代DNA测序技术正在涌入市场,即将进一步改变基因组学的研究和应用领域。

 

陈楠生博士最感兴趣的研究方向是比较基因组学,通过开发有效的生物信息学方法,比较不同基因组的异同,从而发现基因的功能。在西蒙菲沙大学,他主要致力于基因识别、基因家族和操纵子、秀丽线虫基因组结构变异、疟原虫基因组的结构和功能、转录调控、基因相互作用网络等方面的研究。

 

比较基因组学可以应用于人类健康研究,包括癌症基因组学以及罕见遗传变异的研究和诊断;农业方面,可以应用于遗传育种的研究;环境保护方面,可以用于赤潮的动态研究和饮用水的质量监控等。基因组学和生物信息学正在渗透很多传统行业,比如医学、农业、林业、环境保护等。由于DNA测序技术和相关计算机技术突飞猛进的发展,基因组学和生物信息学也在改变着我们的生活方式。

 

虽然身在他乡,依旧有一颗火热的中国心。陈楠生始终关注祖国的发展,一直致力于和国内的交流,曾任复旦大学、清华大学和中国科学院海洋研究所访问教授。2012年,武汉菲沙基因信息有限公司成立,并入驻光谷生物城生物创新园。菲沙基因是一家集第二代、第三代基因测序、生物信息软件开发、生物信息分析、基因组数据库搭建、开发分子标记、基因检测技术等集生物信息上下游产业于一体的高新技术企业。陈楠生受邀成为菲沙基因首席科学家,并入选东湖高新区第六批“3551光谷人才计划”。

 

2013年起,陈楠生还受聘为华中农业大学讲座教授。他表示,非常高兴菲沙基因将农业确定为一个主要的发展方向,将基因组技术应用于动植物的抗病、抗逆、高产等优质性状的筛选和利用,同时建立专业农业生物信息数据库。希望菲沙基因能够通过与华中农业大学的合作,将最新的基因组学和生物信息学技术应用到农学研究,并将研究成果迅速推向市场。

 

陈楠生说,还记得初到美国的时候,他就有一个强烈的愿望,希望中国的生活也变得和美国一样方便,达到同样的生活水平和品质。可喜的是,中国在过去20年里发生了翻天覆地的变化,特别是近5年,几乎每年回国都看到显著的变化。进步之大、速度之快是当年无论如何也想不到的,这值得所有中国人骄傲!

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