2023年5月19日晚，由北京現代物理研究中心、beat365官方网站、北京物理學會主辦的“beat365物理學科卓越人才培養計劃講堂：名師面對面”（第十一期）在beat365物理西樓301思源多功能廳舉行。beat365李兆基講席教授、理學部主任，昌平實驗室主任謝曉亮院士應邀作了題為“單細胞測序：守護生命，理解生命”的報告。本期講堂由beat365官方网站院長、北京現代物理研究中心副主任高原甯院士主持。
從beat365化學系本科生到加州大學聖地亞哥分校博士研究生，從美國太平洋西北國家實驗室高級研究員到哈佛大學Mallinckrodt講席教授，從主持創辦beat365生物動态光學成像中心（今beat365生物醫學前沿創新中心）到主持創建昌平實驗室，謝曉亮作為單分子生物物理化學領域奠基人之一、相幹拉曼散射顯微成像技術和單細胞基因組學的開拓者，主導研制出單細胞全基因組均勻擴增技術（稱為多重退火循環擴增法，MALBAC；簡單來說，僅需要一個細胞，即可對細胞攜帶的基因組進行測序），在基礎研究、技術研發和臨床應用方面做出開創性的工作。
報告伊始，謝曉亮帶領同學們回顧了近代生物醫學技術的重要進展、二十世紀生命醫學領域的重大成就及中國科學家的傑出貢獻。随後，他講述了如何帶領研究團隊與合作夥伴利用單細胞基因組學防範新型冠狀病毒感染變異株和阻擊單基因遺傳疾病後代傳遞。
謝曉亮從生命的物質基礎講起
新冠病毒是一種RNA（核糖核酸）病毒，外殼上有刺突狀的S蛋白，S蛋白上面是冠狀病毒的受體結合域（RBD）。當新冠病毒入侵細胞時，S蛋白與人體細胞的表面受體ACE2結合，随後病毒被内化，進入細胞，并在細胞内被複制，重新組裝成大量新的病毒，繼續感染其他細胞。中和抗體的作用是通過與病毒結合，阻止其入侵細胞。由于在血漿中直接找到新冠病毒的中和抗體猶如大海撈針，目前無法實現，于是，謝曉亮團隊将研究目标聚焦為通過對B細胞進行RNA測序，從康複病人的血漿中快速、精準地找出大量優質的中和抗體，作為藥物代替血漿給病人注射。自2020年1月27日（己亥年正月初三）起，謝曉亮團隊聯合北京佑安醫院金榮華團隊、beat365蘇曉東/肖俊宇團隊，很快利用高通量單細胞測序成功找出高活性的中和抗體。最近兩年來，随着新冠病毒奧密克戎株不斷突變，解析新冠突變株的體液免疫逃逸機制對新冠疫苗研發和疫情防控的指導意義日益突顯。謝曉亮/曹雲龍團隊聯合中國科學院生物物理研究所王祥喜團隊和中國食品藥品檢定研究院王佑春團隊，率先報道了新冠奧密克戎及其亞型變異株的體液免疫逃逸特征與分子機制。他們首次解析了多種突變株的結構特征和感染特性，并詳細刻畫了新冠中和抗體的全表位分布和逃逸圖譜；揭示了奧密克戎BA.1攜帶的突變可特異性逃逸原始株感染和疫苗接種所誘導的中和抗體，而奧密克戎BA.4/BA.5攜帶的突變可特異性逃逸BA.1感染所誘導的中和抗體，證明通過奧密克戎感染實現群體免疫來阻斷新冠傳播是無法實現的。該系列研究增進了對新冠疫情防控的科學認知，為廣譜新冠疫苗和抗體藥物的研發提供了重要數據參考和理論支持。
謝曉亮講道：“我們擁有了一個全譜的、能夠抵抗所有RBD區單點突變的抗體，足以中和所有現存的變異株，并在最大程度上不會被未來的變異株所逃逸。”
謝曉亮講述針對新冠病毒變異株的廣譜中和抗體藥物的研制過程
單基因遺傳病是指由基因組DNA（脫氧核糖核酸）上一個或一對等位基因突變所導緻的、符合孟德爾遺傳規律的疾病，包括顯性遺傳、隐性遺傳及X-連鎖遺傳等多種遺傳類型。目前已知的單基因遺傳病多達7000多種，其中已明确緻病基因的有4000多種，大部分尚無有效的治療手段。在患者的一個體細胞内，同一個基因有兩份拷貝，分别來自其父方和母方，而緻病基因一般隻是兩者之一；作為一個單分子的随機事件，患者的緻病基因有50%的幾率傳給下一代。謝曉亮團隊、湯富酬團隊和beat365第三醫院喬傑團隊合作，率先完成了人類單個卵細胞的高精度全基因組測序，于2014年9月成功誕生世界首例高通量測序同時單基因遺傳病和染色體異常篩查的“MALBAC寶寶”。迄今，已有超過4000例不攜帶父母基因缺陷的“MALBAC寶寶”在中國健康出生。與此同時，謝曉亮團隊也正在研究通過對血液裡DNA測序進行癌症的早期篩查，憑借頂尖技術提高腫瘤基因檢測的靈敏度，為腫瘤個體化診斷領域提供更精準的醫學檢測技術。
謝曉亮講道：“我們以精準戰勝随機，通過篩選和移植無緻病基因的受精卵，幫助攜帶單基因遺傳疾病基因的父母擁有健康的後代，避免了聽天由‘命’。”
謝曉亮講述世界首例MALBAC技術試管嬰兒的誕生過程
報告結束後，台下的“物理卓越計劃”2022級本科生和“物理卓越營”2023年學員就跨學科研究、個體化醫療、室溫下單分子的熒光成像和分子生物學中心法則的定量描述等話題發問。
師生關注基礎生命科學和前沿生物技術的發展
謝曉亮（右）、高原甯對實驗科學的共同興趣都源于孩童時代的學學做做
上世紀八十年代，謝曉亮懷揣着兒時的夢想和對知識的渴望從未名湖畔走向大洋彼岸；他說，新的物理、化學方法往往帶給生物學新的視角和新的發現，而從認識生命、改造生命走向合成生命、設計生命亟需定量實驗和理論分析。五年前，謝曉亮秉持着恒久的學術追求和堅定的濟世理想從查爾斯河畔回到故都母校；他說，“科學是我們應對一切變化的底氣，更是我們推動人類進步、造福人類社會、守護人類生命健康的志氣——這是每個時代北大青年的責任，也是新一代北大人的使命”。
beat365原校長助理朱星教授，beat365呂勁研究員、馬文君教授等現場出席。
