从高淳漆桥镇走出来的神经生物学家
叶明
医者心中的圣地----波士顿长木区(Longwood Medical and Academic Area),该地区包括哈佛医学院与波士顿儿童医院等在内的19个机构组成了医学学术与科学界组织(masco)。长木医学区空间布局超高度集中,医疗机构的密度非常高,拥有医疗机构及学术机构达27.9家/平方公里,拥有医疗与研究人员约5.07万/平方公里,医疗产业区年营收约80亿美元。如果你做金融,你想去华尔街;如果你做医学,你的华尔街就是长木!
波士顿生命科学中心(Center for Life Science Boston)
在充满年代感的建筑群中,最高的那幢现代化玻璃幕墙大楼——波士顿生命科学研究中心里,哈佛大学医学院教授何志刚正领导着一项可能改变人类命运的革命——神经修复再生。何志刚发现了一个很重要的调节神经再生的通路,历史上第一次在动物模型身上实现了促进神经再生。这就证明了哺乳动物神经再生的可能性,便给设计神经修复提供了理论基础。而在此之前,全球医学界一致公认中枢神经的损伤是不可逆的。何志刚在人类历史上首次发现了神经再生抑制分子和作用机理,让神经修复的假设变为了可能。这项成果打开了人类攻克神经系统疾病的大门,也让许多过去无法治愈的疾病有了康复的可能,无疑给包括脊髓损伤、视神经损伤、老年痴呆等众多疾病患者带来了康复的希望。
2021年10月,哈佛医学院神经内科和眼科何志刚教授当选美国国家医学科学院院士,以此表彰他在中枢神经系统损伤后轴突再生和功能修复机制方面取得的突出贡献,他的发现为开发治疗脊髓损伤、中风、青光眼和其他神经退行性疾病提供了基础知识和分子靶点。
一个很“土”的高淳人
这位从高淳漆桥镇走出来的普通农家子弟,秉持着高淳人与生俱来的淳朴气质,十几年如一日沉浸在他的科学研究中。何志刚十分朴实,就像我们80年代的那样装束,身穿一件再平常不过的黑色背心,略有些泛旧,可能因为洗的次数多了;黑发中已有些许白发,脸上却没有太多岁月的痕迹;明亮的眼睛透出深深的笑意,更显得神采奕奕而富有活力。
何志刚(1965年1月---)
何志刚1965年1月出生在高淳县漆桥公社(现南京市高淳区漆桥街道)。漆桥因地濒河,架木为桥,施以丹漆,因此得名。老家高淳民风淳朴,大家都朴实求真,这给了他很大的帮助,是做科学最基本的素质之一。
何志刚与小学同学(右1是何志刚,左1是何玉宏,后排是芮红富)
出身于农村的何志刚有着不一般的求学经历,他的中学四年,却经历了三个学校。
墙围中学旧址
何志刚的初中两年与高中一年在墙围中学,该学校没有像样的校园,除了三排校舍,剩下来的便是泥巴地的操场与学校的菜地,俨然一派“共产主义劳动大学”的气概。但风水不错,位于西墙围村不远的一个山坡上。天好的时候可以看得很远,包括近处的田野村庄与遥远的山脉 (如今的慢城)。
在墙围中学的几年,何志刚经历过很多现在不可想象的事。比如,每年借春游之名,全校师生要步行到二十几里的溧水石臼湖畔,帮学校背沙子回来用于校园建设。农机课的考试,由老师把学生带到稻田,谁抓的虫子多,谁的分数就高。可怕的莫过于上课的时候突然看到头顶梁上在爬行的大蛇,许多年以后何志刚有时梦到这些夜里还被吓醒。
何志刚家所在的村庄离学校大约六七里,每天早出晚归。那时的龙墩河上靠黄连山的桥还没修,只有一条地势很低的小路连接河的两岸。一下大雨,路就被淹没了,同学们必须赤脚蹚水过河。平时不要紧,冬天可成问题了。天气特别冷的日子,同学们必须绕道走十几里才能到学校。尽管如此,每天还得赶到学校做早操。李校长每天早上都站在操场的入口,随时准备惩罚迟到的学生。何志刚曾经因为绕道几次迟到,李校长严厉的眼神至今历历在目。
墙围中学形成了一片沙漠中的绿洲,有许多美好的回忆,特别是那里有同甘共苦的老师。有本地的,还有几位外来的让人耳目一新的“知青”老师。幸运的是,何志刚数理化老师都很优秀,特别是理化老师孔祥炯与数学老师李萁䘵,李老师是何志刚的班主任。他上课很注重推理,深入浅出,把初等代数与平面几何教得特别生动。对十来岁的孩子,是第一次体会到知识可以让我们理解世界。不仅书教得好,李老师一表人才,谈吐脱俗,是何志刚年少时期的偶像。何志刚感恩道:“我到现在都非常感谢我的中学数学老师李箕禄老师,他从初一一直教到我高一,让我对数学产生了强烈的学习兴趣。我的数学成绩非常好,虽然高考政治只考了20多分,也还考上了大学。而且,我现在虽然做生物,但数学是必不可少的。”
何志刚有一班特别聪明好学的同学。何裕宏博古通今,几乎是自学考上大学文科(也许是全漆桥公社文革后第一个文科大学生)。何志刚和裕宏家靠得很近,经常在放学回家的路上讨论各种各样的问题。芮贤良,一个非常谦虚的天才,1979年高淳县数学竞赛第一名。那个时候,芮贤良是何志刚经常请益的小兄长。年轻时遇到许多好老师、好同学,被何志刚看作是一生的“幸运”,不仅是拓展了知识面,而且培养了好眼光,形成了看问题的独到视角。
左起:孔秋云(79届)、何志刚(79届)、宋卫星(89届)
1978年初秋,墙围中学的老师们为同学们着想,帮助他们转到漆桥中学上高二,也就是高考前的最后一年。通过考试,漆桥中学录取了四个,让何志刚有幸成为漆桥中学的学生。漆桥中学有典雅的校门,不管是建筑,还是绿化,都让人有高深学府的感觉。何志刚第一次去漆桥中学,那真的是像刘姥姥进了大观园。
1978年12月何志刚转到高淳县中,1979年7月,何志刚毕业于高淳县中。
十年南医的修炼
1979年,年仅14岁的何志刚,参加高考,因数学成绩优异,在《政治》考分仅得20多分情况下,还是考上南京医学院(现在的南京医科大学),成为一名临床医学专业本科生。不过,何志刚“对做医生兴趣不大,更想做的是生物医学研究。”1984年何志刚毕业于南京医学院临床医学专业,获医学学士学位(MD)。
南京医学院临床医学系同学(1981年)
杨金奎教授,现任北京市糖尿病研究所所长,首都医科大学附属北京同仁医院内分泌科主任,曾经是何志刚南京医学院医学系79级同学,撰文“以大学同学为傲”介绍过何志刚。
杨金奎与何志刚(2021年)
1984年本科毕业后,何志刚考入南京医学院的病理生理学专业,攻读硕士学位,导师是蔡海江。
南京医学院84届医学系毕业合影
蔡海江,女,陕西扶凤人,教授。1986年获国家级有突出贡献专家称号,1991年获全国高校先进科技工作者称号。南京医学院的病理生理学科创建于20世纪50年代,为国内首批建立的病理生理学科,学科带头人蔡海江教授是中国病理生理学会动脉粥样硬化专业委员会主要创始人。1988年被江苏省教委遴选为重点学科,1994年晋级为江苏省重点学科。
蔡海江自1973年开始从事动脉粥样硬化的研究,主持过“七五”、“八五”国家重点科技攻关及国家自然科学基金等多个研究项目,发表科研论文百余篇,取得了多项科研成果:(1)首先建立血清HDL测定方法,发现我国人群HDL水平较欧美白人为高、冠心病发生率则较之为低,两者可能有一定关联。(2)在国内率先建立放射配体法LDL受体功能测定技术,于1982年在我国首次从LDL受体水平确诊五个家族性高胆固醇血症(FH)家族,后又在山东、安徽、内蒙古、上海等地陆续发现FH患者。(3)在国内最早制备成功apoB-100单克隆抗体;在国际上首次采用人胎肝分离纯化LDL受体,成功制备高特异性单克隆抗体;完成对中国人群LDL受体基因限制性片段长度多态性与血脂水平关系的分析研究、LDL受体基因表达调控和LDL受体基因cDNA在受体缺陷CHO细胞的表达研究。
蔡海江是中国病理生理学会动脉粥样硬化专业委员会主要创始人之一、长期担任该委员会主任委员兼任国际动脉粥样硬化学会理事和《中国动脉硬化杂志》名誉主编,长期担任南京医科大学病理生理学教研室和动脉粥样硬化研究室(中心)主任。
回忆起那时在南京医学院读研究生的美好时光,何志刚对导师蔡海江印象深刻:“她对我们非常严格,也很有批判精神。虽然我当时偶有不满,可现在回想起来对我是很有帮助的,实际上老师对我们也是非常好的。我的操作动手能力不是很强,还记得有一次做实验时,把一个盐酸罐子打翻了,蔡老师为了帮我,把自己衣服都烧了个洞。当时我们那个实验室很不错,同学之间互相问问题,学术氛围浓厚,为我后来到加拿大和美国搞研究铺了很好的底子。一路走过来,那些经历都非常重要。”
南京医学院病理生理学专业1987届研究生合影
1987年获南京医学院病理生理学硕士学位后,何志刚留在南京医学院的病理生理学教研室任助教工作了三年(1987.—1990年)。同门师兄弟的陈琪也留在病理生理学教研室。陈琪,1958年10月出生,江苏南通人。南京医学院本科(1978--1982年),后留校任教(1982--1984年)。三年研究生(1984-1987年)后,在本教研室工作三年,后来去奥地利格拉茨大学攻读生物化学专业博士学位(1990.09-1993.09)。1993年回国后担任南京医科大学动脉粥样硬化研究中心主任,主要从事动脉粥样硬化相关基因、受体及其信号调控机制等方面的研究。2002年1月起,陈琪先后担任南京医科大学校长、书记。
何志刚在工作期间,发表论文5篇,其中第一作者5篇:
1.何志刚,蔡海江,陈秀英,王南. 大鼠Kupffer细胞对肝细胞高密度脂蛋白受体的调控作用应用 [J] 中国科学(B辑 化学 生命科学 地学)》1989年03期
2.何志刚,蔡海江 .刺激单核巨噬细胞对肝实质及非实质细胞脂蛋白代谢的影响 [J]《中国病理生理杂志》,1989年06期
3. 何志刚,蔡海江,范乐明,王南,王嘉玺,于曼人. LDL受体cDNA在受体缺陷CHO细胞中的表达[J]自然杂志,1990年09期
4. 何志刚,蔡海江,范乐明,王嘉玺,于曼.人LDL受体cDNA在中国仓鼠卵细胞中的表达 [J] 《南京医学院:自然科学版》, 1993 年04期
第二作者1篇,第一作者是导师蔡海江
1.Cai, Hai Jiang,He, Zhi Gang,Ding, Yi Ning - 《Biochimica Et Biophysica Acta》 1988 Effects of Hai-Jiang Cai Zhi-Gang He年 Yi-Ning Ding monocyte macrophages stimulation on hepatic lipoprotein receptors.
Biochimica et Biophysica Acta 19 February 1988
可以说,在高淳和南京的学习为何志刚后来的研究打下了坚实的基础。
海外求学十年
1990年,何志刚到美国做访问学者,1992年到加拿大多伦多大学分子遗传学系,攻读博士学位。在博士期间 ,何志刚以一篇《细胞》论文的优异成绩,顺利拿到博士学位,并帮助自己的指导教师如原地晋升为教授。
2009年,在多伦多大学分子遗传学系成立40周年庆典上。何志刚作为优秀校友,何志刚应邀回母校做学术报告。他是该系最优秀的博士之一,何志刚当年博士论文的成就至今仍是多论多大学博士研究生难以企及的。
1996年获得博士学位后,何志刚随后在美国加州大学旧金山分校(UCSF)Department of Anatomy/霍华德休斯医学研究所研究员(1994–2003)的著名发育神经生物学家马克•特榭-勒温(Marc Tessier-Lavigne)实验室做博士后研究工作。
斯坦福大学第11任校长拉维涅
拉维涅是公认的学术界与产业界的明星,马克·泰西耶·拉维涅(Marc Tessier-Lavigne),加拿大裔美国神经科学家。他1959年出生于加拿大,1977-1980年在加拿大麦吉尔大学读物理学专业。1982年曾在《物理化学杂志》发表论文,双层膜上脂质介导的分子间相互作用。1980年至1982年获英国罗德奖学金资助在牛津大学读哲学和生理学第二本科学位。1983年至1987年在伦敦大学学院读生理学,研究视觉电生理,获得博士学位。1987年至1991年在美国哥伦比亚大学医学院做博士后,开始研究神经纤维连接的关键步骤—-轴突导向,以1988年一篇《自然》论文引人瞩目,一举找到了轴突跨越中线的吸引性指导分子(netrin)。
1991年,拉维涅加入旧金山加州大学(UCSF),他在助理教授期间的研究蜚声科学界,他和他实验室的博士后于1994年在《细胞》发表两篇论文,用生物化学方法分离提纯吸引性轴突导向的蛋白质(netrin),公认为达到诺奖程度的研究成果。
1999年,他实验室的博士后何志刚与当时在伯克利加州大学的Corey Goodman、华盛顿大学的饶毅同时在《细胞》分别发表论文,报道他们三个实验室发现排斥性轴突导向蛋白质(Slit)。
2001年,拉维涅转任斯坦福大学人文与科学学院Susan B. Ford教授、生物科学以及神经学和神经病学教授。2003至2011年曾任基因泰克公司(Genentech)研究执行总副总裁,基因泰克首席科学官。他于2001年入选英国皇家学会,2005年当选美国国家科学院院士,2011年当选美国国家医学科学院院士。拉维涅曾任洛克菲勒大学第10任校长(2011年-2016年)、斯坦福大学第11任校长(2016年10月至2023年8月31日)。
2023年4月起,拉维涅出任Xaira Therapeutics公司的首席执行官。 Xaira是一家综合性生物技术公司,致力于利用AI推动生命科学的进步,并改变疾病治疗的方式。该公司旨在通过汇聚顶尖人才,推动AI与机器学习模型的开发,从端到端重新思考药物发现和开发过程,将生物学靶标和工程化分子与人类的疾病体验联系起来。
哈佛工作25年
何志刚以优异的成绩结束博士后训练,成功拿到哈佛大学医学元的教职,历任助理教授(1999.12–2005.07)、副教授(2005.07–2012.01)、教授(2012.01–2015.12)。在哈佛大学十年“非升即走”体制下,何志刚也是用12年时间才拿到终身教职。2016.01以后,何志刚一直任哈佛大学干细胞研究所研究员、哈佛大学医学院教授。
何志刚在获得终身教职(教授)后,仍继续努力,获得多项奖项:2014年,入选“2014世界最具影响力科学家” ;2019年,获美国Reeve- Irvine 奖章 克里斯托弗·里夫-欧文奖;2002年:获美国McKnight神经生物奖;2021年,当选美国国家医学科学院院士;2020年,获“桑福德和苏·格林伯格终结失明奖”。
鉴于加州大学伯克利分校在生物医学研究领域的世界主导地位,2005年6月,香港著名慈善家李嘉诚通过其基金会捐赠四千万美元,帮助该校设立生物医学及健康研究中心,早日攻克人类疾病的难题。李嘉诚中心总造价为一亿六千万美元,其余资金来自私人捐款和政府基金。李嘉诚中心在2011年10月21日正式落成。
除以聘请本校十四位教授之外,从落成开始,李嘉誠生物医学与健康科学中心就致力为新聘教授提供空間。十分荣幸地在再生医学領域享有盛名的 Zhigang He 和 Andrew Dillin 两位教授接受了聘請,加入中心的研究工作。
Zhigang He(何志刚)的早期研究在伤处神经重生阻礙方面贡献良多。在神经中枢中枢系統损伤之后如何重新“架桥”修复神经功能的很多新想法都是基于他的研究。与此同時,何志刚的研究也使他认识到只是创造一种所謂过于神经再生的环境是不够的。有某些因素导致中枢系統中的神经在发育時成長,到了成年期就停止再生。何志刚发现有一些分子像“开关”一样在控制着神经的生長。這一发現可以說是神经再生領域几十年未有的重大突破。何志刚研究志在拓展前面的发現,开发能誘使神经自身在損伤之后再生的药物。2011年12月,何志刚获得了加州再生医学研究院的560万美元的研究经費,条件是他接受伯克利的聘請。在接受伯克利的聘請之后,何志刚表示很有兴趣与Helen Wills神经科學研究院的研究者們,以及与中心的干細胞培養与組織工程的研究者們合作。后来,不知什么原因何志刚没有正式入职。但是他已经与Helen Wills 神經科學研究院的伯克利研究中心有兩个合作項目。其中一個項目由干细胞研究中心主任、化學工程學家David Shaffer帶头。其他研究人員包括结构生物學家Daniela Kaufer和分子与細胞生物學家John Ngai。這個團隊正在寻找用細胞替換的方法治疗帕金森症与阿茲海默症的手段,也作何志刚的脊柱康复方面的研究。与此同時何志刚也在与开展再生神经生物學家蒲慕明以及生物工程学家Song Li合作,探索用納米技术創造能使被隔断的神经再生的新材料,以推进神经科學的进步。
何志刚现任哈佛大学神经病学教授与眼科教授,哈佛大学干细胞研究所研究员,波士顿儿童医院神经再生研究实验室主任,香港研究资助局生物学及医学学科主席。主要从事神经科学研究,发现神经再生的关键机制,为开发治疗脊髓损伤,中风及其他中枢神经系统疾病新方法提供重要基石。
最近几年,何志刚在科学研究上依然精力旺盛、成果卓著:
为了阐明促进或限制神经元存活和轴突再生的途径及分子效应,哈佛大学何志刚和Joshua R. Sanes教授等人专注于三种干预措施,分别为细胞质磷酸酶(Pten)的条件缺失,阴性调节因子信号传导(Socs3)的条件缺失以及细胞因子和神经营养因子(CNTF)的OE。文章发表在2020年1月的《神经元》上。该研究主要探究了促进损伤后视网膜神经节细胞的存活和再生的干预措施。通过scRNA-seq分析表明,这些干预措施下调了与细胞死亡相关的基因表达程序,并上调了与生存和再生相关的程序。过表达一些再生模块基因可增强体内RGC存活和轴突再生,为临床提供了新的治疗策略。
2022年6月,何志刚和Joshua R. Sanes教授等人将相关研究以“Overlapping transcriptional programs promote survival and axonal regeneration of injured retinal ganglion cells”为题,发表在《神经元》杂志上。该文章详细阐明了促进或限制神经元存活和轴突再生的途径及分子效应,为调控神经元存活和轴突再生的分子机制提供了深入的见解。
2023年12月,何志刚团队和Allen脑科学研究所Hongkui Zeng团队合作在Nature期刊上发表题为“A transcriptomic taxonomy of mouse brain-wide spinal projecting neurons”的文章。作者利用病毒介导的逆行标记和snRNA-seq来建立脊髓投射神经元(SPN)的统一解剖和转录组图谱。研究人员使用高效的病毒介导的逆行标记,WB成像和高通量的单核转录组学,在单细胞分辨率下构建了整个小鼠脑内SPN的统一解剖和转录组图谱。对共65002个SPN进行了转录组分析,确定了76种区域特异性SPN类型,并将这些类型映射到整个小鼠大脑的伴随图谱中。该分类揭示了SPN的三个组成部分:(1)具有适合点对点通信的来自皮层、红核和小脑的分子同质兴奋性SPN;(2)具有广泛的脊髓终止模式,适合于传递与整个脊髓活动相关的网状结构中的异质性细胞群体以及(3)作为脑-脊髓信号的“增益设置”的在下丘脑、中脑和网状结构中表达慢效神经递质或神经肽的调节神经元。此外,该研究还揭示了一种LIM同源盒转录因子编码,该编码将ReSNs分为五个分子不同且空间分离的群体。总之,这项研究建立了全脑SPN的详细分类,并深入探究了SPN在介导大脑对躯体功能的控制中的分子机制。
2024年05月,何志刚课题组在Cell上发表了题目为“Spinal projecting neurons in rostral ventromedial medulla co-regulate motor and sympathetic tone ”的研究。该研究揭示了延髓头端腹内侧区(Rostral Ventromedial Medulla,rVMM)中的SPNs可以共同调节躯体肌肉和交感神经活动,而同一区域的兴奋性和抑制性群体表现出相反的结果。在不同的唤醒状态下,这些特定的SPNs群可以互补地控制骨骼肌的张力和交感神经的活动,从而调节依赖于状态的行为表现。
何志刚与妻子、两位女儿
何志刚一家目前都定居在波士顿,但却又是一个非常标准的江苏家庭。他和同样来自南京的妻子平时都很忙,工作之外的时间通常就是围着孩子转。虽然到美国已经很多年,但他们最钟爱的仍然是家乡菜的味道。两个女儿都在何志刚的鼓励下学习中文,她们会经常利用假期跟着父母回到江苏,也爱上了家乡的风景和味道。
感念家乡的何志刚还提笔为家乡写下祝福:我叫何志刚,老家是高淳漆桥镇的一个小村庄,靠慢城很近。这个地方非常漂亮,有山有水,离开老家很多年了,不过这几年回去,发现家乡越来越美,祝愿家乡以后发展更加兴旺,人民更加幸福!
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