45年致追梦人｜刘畅：练就“纳米级捕手”精准拿捏细胞

初夏，深圳盐田梅沙尖。汗珠顺着刘畅的额角滑落，登山杖叩击石阶的声响在山间回荡。行至云端观景台，他驻足远眺：盐田港的巨轮吞吐不息，晨光为群山镀上金边。手机震动，一条新消息映入眼帘——团队全球首创的细胞组学技术Stereo-cell研究成果，被国际顶级学术期刊《科学》（Science）正式接收。

这位华大生命科学研究院生物技术副研究员深吸一口气，望向远方。五年前那个南下深圳、决心投身生命科学核心技术攻关的选择，此刻在他心中泛起欣慰的回响。

▲刘畅。

抉择

从“使用者”到“破壁者”

2015年从中国科学院生物物理所博士毕业后，土生土长的湖北人刘畅选择留在了武汉高校任教，潜心钻研神经干细胞分化和发育相关研究，这段经历让他接触到了细胞组学技术。

他以使用者的身份，探讨如何将这项技术应用到科学研究中。当时，全球单细胞测序市场被一家外国公司垄断，国内实验室清一色使用进口耗材，从事细胞组学技术研发的机构凤毛麟角，更别提产业孵化。

他开始思考科研转型，希望参与到细胞组学技术研发中。但当他向这家国外巨头投递简历时，发现对方在国内只有市场及技术支持等相关岗位，“接触不到核心技术，就是空中楼阁。”

后来经过咨询和调研，他发现位于深圳的华大生命科学研究院正布局细胞组学技术研发，并且已经有了单细胞测序平台V1版本。是继续等待外国公司的垂青，还是选择参与国产技术攻关？刘畅果断选择了后者。

2020年3月6日，科技部、国家发改委等五部委联合印发的《加强“从0到1”基础研究工作方案》首次明确将深圳列为综合性国家科学中心。深圳成为我国第四个综合性国家科学中心，加码基础性科学研究。同年5月，刘畅登上了南下的列车，直奔深圳。

刘畅的选择让不少师友意外。放弃高校编制，投身企业研究院，在传统科研评价体系里堪称“冒险”。但深圳抛出的人才橄榄枝和要做生命科学“破壁者”的决心，让他最终破釜沉舟。

突围

在“卡脖子”处凿光

单细胞测序技术能够揭示细胞间遗传信息差异，解析疾病发生和发展过程中的变化。初入华大，刘畅接手了高通量单细胞测序平台V2版的研发工作。

细胞捕获效率是单细胞测序的重要指标之一。起初，刘畅团队采用基于液滴微流控技术的研究路径。然而团队面临残酷挑战：当时的V1版本一万个细胞投入，仅5%能被捕获分析，相当于在用漏网捞鱼。

为了提高检测效率，同时绕过国外技术封锁，经过研究，团队提出引入“辅助微珠”策略，通过引入小微珠实现一个液滴里进入多个细胞，并精准定位液滴里捕获的转录本分别来自哪个细胞，从而将细胞捕获效率提升至50%以上。但为了进一步提升基因检测效率，还需改造核心材料——磁珠。

令刘畅没想到的是，这项科学技术研发，不仅技术自主创新，就连实验工具都要从零开始自主研发和生产。“这在以前不可想象，通常我们直接订购进口磁珠做实验。”他们与内部的磁珠团队碰需求、磕材料，研究如何让磁珠在不影响重量的情况下磁性更强、包裹的捕获探针更多，最终通过了自产磁珠的验证工作，并成功实现国产磁珠全面替代，大幅提升了单细胞测序平台的基因检测效率。

▲刘畅海外会议期间与其他同领域科学工作者交流。

深圳完善的产业链优势在此时凸显得淋漓尽致：这边厢，华大生命科学研究院团队成功研究出国产科研工具；那边厢，华大智造就接力投入到单细胞测序仪器生产中，快速上市售卖到海内外市场。

登峰

从“漏网捞鱼”到“纳米级捕手”

但随着前沿科学研究的不断突破和深入，更大的难题很快浮现。

液滴微流控技术单次实验虽然已经能处理“万”数量级的细胞，但多器官图谱绘制、疾病和健康大人群队列研究等超大规模的科学研究中，细胞检测数量早已达到了百万、千万甚至上亿的数量级。如果还使用以微流控为代表的传统单细胞测序来进行研究，“就像用滴管给游泳池注水。”

同时，这些传统策略又存在丢失大尺寸细胞、无法获取细胞形态信息、无法检测细胞间通讯信息、技术拓展性差等一系列瓶颈。单细胞测序技术的底层工具亟须创新和突破，刘畅又陷入到了新的困境。

2022年，刘畅作为课题负责人，主导斑马鱼胚胎发育时空图谱研究工作。当时绘制该生命时空图谱的核心技术——时空组学技术Stereo-seq，就是由深圳华大生命科学研究院自主研发的。该技术基于DNA纳米球芯片，成为世界上首个纳米级分辨率和厘米级视场的空间组学技术，被喻为“超广角百亿像素生命照相机”，效率显著提高。实际上，中国的时空组学技术已占据全球领先地位。

▲刘畅（左一）团队合照。

这项研究深深启发了刘畅和团队：是不是可以换一种底层工具来突破单细胞组学技术的研发瓶颈？面对质疑，他展示出深圳科研者的魄力：“别人卡脖子的地方，恰是突破的机会。”

于是他们果断转移研发方向，利用华大自主研发的DNA纳米球芯片，跳过微流控专利壁垒，首创全球新一代细胞组学技术——Stereo-cell。

Stereo-cell的核心是高密度DNA纳米球阵列，这种220纳米直径的球体以500纳米间距密布芯片，无需液滴，仅通过静电吸附捕获细胞。“像戴了纳米级手套一样，轻轻‘握住’细胞却不伤其形态。”刘畅解释说，Stereo-cell相当于一位“纳米级高精准捕手”，无偏好地对所有细胞类型实现精准而高效的转录本捕获，让细胞回收率跃升至80%。同时，通过多模态整合，能给细胞拍“立体照片”，推动单细胞组学技术进入了高通量、多维、可操控的新发展阶段。

眺望

奔赴生命科学领域的“星辰大海”

Stereo-cell的诞生，不仅首次摆脱了传统液滴分隔与微流控技术的限制，让科学家能在纳米尺度上看到细胞的“故事”，更是中国科学家为解析生命密码打造的新“钥匙”，将为生命科学和医学带来革命性的突破。

深圳用实干消解偏见。初来时，他对深圳还抱有一些刻板印象：“这里的人是不是都只以赚钱为目标？”但华大的氛围让他惊讶：领导没有独立办公室；跨部门协作时“只论技术逻辑，不论职级高低”；他带领的20人研究小组中，18人是华大与高校联合培养的研究生，“无论是香港中文大学，还是南开大学等高校的学生，都是冲着技术突破来的。”刘畅说。

在深圳，技术突破与论文产出是同一枚硬币的两面。5年间，刘畅在率领团队申请专利软著10项的同时，以第一或通讯作者身份发表SCI论文8篇，并且作为骨干成功申请国内最高级别的研发项目——国家重点研发计划。昔日对他奔赴企业的选择略感惋惜的同窗和师友，如今反倒纷纷主动寻求科研合作——这张反向涌来的“合作地图”，正是对当年他投向深圳的那份简历最生动的回响。

来深圳后，刘畅爱上了健身和爬山。他常站在盐田梅沙尖的观景台上远眺：“这里能看到沙滩、港口、高楼、山峦，如同深圳的缩影——包容着各种形态的存在。”

五年前，他带着推动“技术国产化”的信念南下；如今，他更理解了这座城市的内核：“它鼓励探索，不设边界，就像我们手中的芯片，不仅能精准定位百万细胞，也映照着无数创新者的身影。”他还有一个更长远的目标：“希望未来我们研发的细胞组学技术和产品，都能带有鲜明的深圳印记。”

“这里能看到沙滩、港口、高楼、山峦，如同深圳的缩影——包容着各种形态的存在。”

深圳晚报记者 杜婷