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【交大力量】叶凯:到学科交叉的广阔天地中探索新知
来源:交大新闻网 日期 2017-08-20 12:53 点击:

旋状扭动的DNA双螺旋、杂乱无章高噪声的生物大数据、复杂多样的基因“暗物质” ,是叶凯每日打交道的对象。探索这些绚丽奇妙的微观世界,能够推动生命科学及医学的快速发展,为全人类的健康带来福音。

长期投身于生物信息学和基因组学领域研究,叶凯是西安交大电子与信息工程学院教授,国际上较早接触第二代高通量测序技术和数据的研究人员。同时,他还以主要成员的身份参与了国际千人基因组计划、美国肿瘤基因组路线图等国际重大科学项目。

从国内到国外,从生物学跨界信息学,在海外学习工作十二载的叶凯毅然选择回到祖国,扎根三秦。在他敦笃沉稳的外表下,有着一颗赤诚博大的报国心。

从生物实验到信息编码

2016年10月,叶凯团队与来自荷兰、美国、德国的20个科研机构以及麻省综合医院等科研团队共同使人们对人类基因组变异的认识向前推进一大步。他们通过开发新的计算机算法和分析处理流程,分析并报道了在250个健康家庭的基因组中的所有类型变异,其中包括以前从未观测到的大量复杂型变异,即基因组中的“暗物质”。这项突破性成果引起社会各界高度关注。叶凯将这项成果归功于自己所在的国际化团队及高度融合交叉的学科空间。

硕士期间,叶凯就一直专注于生物学领域研究,他常常需要待在实验室进行一个又一个生物实验。善于思索的他不愿仅仅局限于重复性的实验工作中,他渐渐将视线瞄向了一个新的领域——生物信息学。赴欧洲莱顿大学读博后,叶凯第一次进入这个成熟的交叉学科,从那之后,一个纯生物学学生坚定地踏进交叉学科实验室,把生物学过程抽象成信息学编码,而“基因变异”、“二代测序”、“算法设计”、“生物大数据”、“精准医疗”也成为伴随他未来交叉研究的关键词。

自叶凯进入交叉学科研究后,辛苦耕耘,他收获了丰硕的科研成果。最具代表性的即他在生物信息学方法开发及其应用领域发表的57篇高水平研究论文。其中,Nature发表研究论文10篇,PNAS、Nature Genetics、Nature Medicine、Genome Research等高影响因子期刊和Bioinformatics等本领域顶级期刊发表研究论文25篇,论文累计他引超过17,000次,H-index为25。

从2008年始,叶凯将交叉探索的触角延伸到了生物信息学在精准医疗中的应用,对此他开发了一系列基因变异检测方法及分析系统,其中部分研究成果,Pindel检测系统已作为该领域的核心方法之一,在国际上被国际重要基因组项目、各大医院、世界知名高校、研究院等科研机构广泛使用。

为了更好地深入精准医疗中,将理论与实践相结合,叶凯积极参与国际重大科学工程,如国际千人基因组计划(1000 Genomes Project)、美国肿瘤基因组路线图计划(The Cancer Genome Atlas,TCGA)以及国际肿瘤基因组计划(The International Cancer Genome, ICGC)等。

去年三月,叶凯风尘仆仆回到交大,四月份,西安交大为其成立了具有鲜明特色的“叶凯青年科学家工作室”,激励他在较为宽松的组织氛围下继续开拓大数据挖掘、算法设计、细胞工程等多领域交叉研究。这位擅长在交叉领域发现真知的带头人,很快与学科领域有所交叉的机构建立了良好的联系。“为了更好地结合临床经验与病人基因数据,我们在附属医院建立了分工作室。”叶凯说,“这将有助于我们进一步构建大数据基础,研究地方病、癌症等重大疾病。”

将青年科学家工作室建设为国际化高水平团队

“叶凯青年科学家工作室”是西安交大第一个青年科学家工作室,也是最吸引叶凯的创新型研究模式。国内在学科交叉研究方面存在诸多机制体制方面的障碍,叶凯感概道,“一直以来,我都想在国内组成一个跨学科研究团队,建立起一个独立的研究方向,是交大给我这样一个好的平台。”

在团队建设方面,叶凯独有建树,他主张为学生留出广阔的探索空间,而导师的职能更多倾向辅助和服务。在叶凯的团队中,导师与学生不是上下级关系,他们的关系更趋向于平行,每次的组会中叶凯总是鼓励学生先提想法,然后再为学生的创意和思想做补充,并为他们搭建实现创意的平台。叶凯表示,他希望把团队成员的积极性调动起来,激发研究自主性,让每一个成员都可以成长为独当一面的“帅才”。

温馨有爱的文化建设也是叶凯凝聚团队的秘诀。在他读博期间,导师对他生活上的鼓励与帮助,就使他快速融入到团队中去。叶凯在带领团队时也积极主张“除工作外还应该有其他的交流”。“我们现在的工作室也经常在一起组织活动,在爬山、骑行等等需要团队合力完成的活动中,团队成员很快就会熟悉,有助于尽快形成一个充满干劲与凝聚力的科研团队。”叶凯说。

“国际化”是叶凯青年科学家工作室最为突出的特色之一。在叶凯看来,培养一个优秀的团队必须要开拓视野,积极与国际接轨。叶凯根据自己的学习经历,深刻体会到“国际化”是开展前沿研究必须重视的环节。他说,“无论是参加国际重大科学工程计划,还是参加国际会议,都可以了解到当前领域比较火热的话题,而不是闭门造车。多走出去听听看看,能获得快速的进步与成长。”

推进实质性国际化合作,还要注重“走出去”和“请进来”。去年刚回国的叶凯就开始着手与国际各大平台建立联系,积极推进工作室向“国际化”发展。目前,正在开展与英国Graham院士团队合作药用植物基因组的研究。在学生培养方面,已经和荷兰莱顿大学建立了双硕士双博士的长期项目培养方案,短期项目也在大力推进。此外,叶凯还经常派出团队的教师和学生参加国际国内会议。他强调,我们现代科研人一定要有全球视野,应该以独特视角与科研线路,力争探索出一条新的科技创新之路。

目前,叶凯正带领工作室团队开展关于序列模式挖掘算法及其在生命医学中的应用等方面的研究。此外,还在为基因测序数据提供高效、灵敏、准确的变异模式挖掘新架构,实现百万人群级别的基因组变异检测,推动精准医疗和高性能计算的交叉研究和发展。

“团队的目标是聚焦国家‘一带一路’倡议,开展种群研究,特别是种群遗传疾病研究。”正因为认识到自己所学能够在生物医疗大数据挖掘、地方病、精准医疗等重大研究中发挥重要的作用,叶凯义不容辞地选择走进西安交通大学,扎根在西部做前沿科学研究。“我是一名党员,出国之日起,我就想在学有所成之后回到祖国,把自己的研究成果应用到祖国大地。”叶凯深情憧憬。

作者:张琢悦
编辑:星 火

 
 
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