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InVisor科研项目体验:科研实验室里的“00后”

进入实验室做科研在挣扎于课程日常的本科生眼中似乎是件高大上的事,可一些“00后”早已在实验室内独立完成研究,其中更有甚者已有在实验室内900小时的工作经历。

申请欧美顶尖学校研究生的赛道从几年前的志愿活动、名企实习转到了如今的科研实验、论文发表上,申请者们正在通过更多的途径来为大学入学申请添加筹码。在欧美国家,越来越多的青少年(高中生)也正在走进一线科研人的“战地”——实验室,出于对科学的热爱与好奇,也出于为申请补充亮点的考量。

青少年身上十足的干劲和满满的好奇心可以弥补缺少正规训练的不足,InVisor芳老师也相信实验室愿意让年轻人接触科学,为科学事业发掘好苗子,成为后备人才资源,一起为科学事业拓宽发展之路。我们也希望让中学生可以在还有机会改变学业的时候,了解真实的科研工作,缩短科研与学生的距离

InVisor芳老师今天邀请报名了InVisor一对一定制科研项目S同学来分享他在实验室两周的点点滴滴。

动机 · Motivation

刚开始想到要做科研是为了填补我文书的空白,和文书老师brainstorm的时候觉得自己在想要申请的生物化学专业上的学术经历一片空白,急切需要这样一个经历,所以找到了这个在上海的实验室。

项目开始前做了一个兴趣点和方向以及知识储备的面试,最后推荐给了我项目库里的两个题目作选择——3D打印和抗菌肽无细胞表达。我当时其实不知道抗菌肽是什么,对这个题目就很好奇,觉得很专业、很独特便选了它。后来做起来也发现专业知识上的跨度还是蛮大的。

S同学在做实验

大学本科我想走生物化学、分子生物这个方向,这个课题给到我参考的课表里面列了很多实验,像抗菌肽的合成、基因编辑、PCR(Polymerase chain reaction,聚合酶链式反应)、琼脂糖凝胶电泳等等,想来在大学里面都会用到,有一种提前预习大学生活的感觉,挺不错的。

我对生物化学很感兴趣,未来也希望在这两个领域发展。我觉得生化走下去有两条路吧,在大学里做科研或者和再学一些商科的知识,未来与医药公司合作,用几年时间了解医药市场行情后,或许再去开个公司。

经历 · Experiences

我的热情在每次实验的小失败后倒是更加高涨了,心里总是想做更多的实验去把这个步骤完成好。

项目名称:

无细胞系统合成抗菌肽(The synthesis of antimicrobial peptides by cell-free system)

研究背景:

自抗生素发现以来,抗生素滥用的现象普遍存在,细菌产生了抗药性,抗生素没法用了,人得了病治不好。使用抗菌肽可以杀死有抗药性的细菌,也不会产生有抗药性的细菌。

抗生素耐药性在美国产生极大威胁;图源:The Threat of Antibiotic Resistance in the United States

实验原理:

抗菌肽通过连接细胞膜来破坏其结构从而使细胞破裂,致使整个细菌无法正常工作。使用的是无细胞表达这种相对新颖先进的技术。无细胞表达系统与活体内表达系统的对比可凸显出无细胞表达系统的优点——减少了转化的步骤。

无细胞表达和活体内表达;图源:A User's Guide to Cell-Free Protein Synthesis

研究结果:

最终在进行抑菌实验时,我没有成功杀死培养的大肠杆菌,后来把得到的基因拿去公司测序,发现有一对碱基配对错了。因为实验步骤的限制,导致我没法得到更高浓度的混合溶液,所以它的杀菌效果不是很好。从结果上看,我的实验失败了,但是后面通过文献查阅和与导师的讨论、自我反思找到了原因。如果再做一次,用更多的时间、以更加严谨的方式去做,我有信心可以成功。

抑菌性实验

科研心得:

这次的科研经历很有趣,我学到了很多东西。我一开始对于科研没有太清楚的概念,到实验室的时候,看到时间表上写着9:00-18:00,以为是朝九晚六的实习生活,科研团队的导师和其他人告诉我做什么就做什么。但事实是当我写完课题的可行性报告后,发现做研究完全是靠我自己自觉

我的导师李老师是这个领域的专家,中科院博士毕业,在Cell Research,ACS Synthetic Biology这些明星期刊上发过不少文章,还有六项国家发明专利,在植物产物的微生物异源合成、基因编辑技术的研究和开发上造诣很深。他为了让我明白真正的科研是什么样的,让我自己去设计课题和做实验,只是给我讲了各个必要步骤的原理,回答我在实验中遇到的问题。

我设想中朝九晚六的生活变成了早上九点到午夜十二点的生活,最晚的一次做实验甚至做到凌晨一两点。不过在实验室待的时间很长,所以有很多研究的可能性可以自己尝试(aka.经历了不少失败,比方说,我在准备电泳的凝胶时常出差错)。有时候弄到太晚还是会分心,有一次很晚还在做抑菌实验,我忘记把培养皿倒置过来呈密封状态,后来我回到自己住的实验室附近的宾馆时,才想起来这件事,又马上冲回实验室把它翻过来,还好对实验没有产生太大的影响。

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收获 · Gain

我在文献查找和筛选文献信息上收获很大

实验开始前导师说要找文献来读,去了解抗菌肽的研究背景,看文献综述,选定用哪种抗菌肽去进行生成。我发现文献真心难找,于是我去问导师为什么一篇关于抗菌肽的文献都没有,导师说可能是关键词打错了,可以多试一些关键词,同时也不要死磕一个渠道去查,谷歌、pubmed、NCBI、Bing Academic、Sci-Hub等都可以去搜一下。他建议我先用谷歌查,我尝试了一下确实点出来不少是有DOI号的文献,不过我的搜索技能还不够娴熟。导师给我演示的时候,一分钟查了二十多篇,而我一小时才查到了一篇,还和抗菌肽关系不大。

查文献上道之后,我搜到了一百篇,就开始做信息的筛选。先读摘要(abstract)提取信息,筛去了一半,之后根据文献内直观的图片和其注释再筛选,最后去读Methods和Conclusion,比较快而有效地限定了有参考价值的文献。

我读的多是英文文献,只有一两篇中文的。因为我现在在英国公学念书,读起来没有太多的障碍。不过我觉得文献和文学作品的差别很大,逻辑比较简单,没有文学作品那么曲折,它会直接给你介绍背景和方法。另外,我给大家分享一下我的小技巧——直接在文献内搜索关键字非常有用,只要读那一句话就可以,不用整一段整一篇都读下来。

S同学(右)与导师讨论问题

第二个大的收获是初步了解了科研的日常和实验成果的来之不易

我知道了科研原来不是一下就成功了,也明白了科研为什么那么困难。生物实验中,时间特别重要,把控好剂量也很重要。有时候会觉得有些失败很莫名其妙,不可控因素太多,可能是无菌台上出了问题,又可能是酒精灯有小毛病,只能去重新做。虽说有不少接连的小失败,但是我倒是一直都很有热情,觉得这些失败让这次经历变得更加有趣、有价值了。在一串失败中的一次成功就会让你特别高兴,像中间1-2天,蛋白跑不出来,不停地重新做,后来有一天突然跑出来了,超级高兴!

而且实验室氛围比较轻松,大家都会来帮我,科学家们没有我原本设想的那样“死板”。有这次项目的经历后我对科学家的尊敬又上了一个台阶,觉得科研人员真的厉害的。很多研究是基于高中、大学所学到的知识,然后再在研究生和博士中去基于基础理论研究上才达到的一个高度。现在我还有很多不知道不了解的东西,不过我觉得去探索这些未知很有趣。

实验室的经历和学校课程设置非常不一样。学校里比较按步就班,所有的事情都是安排好的,比如说考试给出固定的一些题目来考你,考前老师会画范围、告诉你要看什么复习资料。但是在真实的科研中,我们并没有一本教科书可以去翻,需要从很多地方去找需要的信息,自己去找资料、限定范围。而且实验室里的实验比学校的更加复杂,实验中能操作使用到的仪器更多,我在这次的项目中接触到了不同规模的移液器、无尘工作台、PCR机、离心机、酶标仪等等,还有有关分子克隆或蛋白质合成的大量材料。

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反思 · Reflection

我知道可以用编程对实验结果进行统计检验(Statistical hypothesis testing),去检验实验结果是不是有普遍性。但是因为我的实验结果是失败的,所以没有去做。另外,我还打算在大一的暑假去学Python、C++和其他语言来协助我的研究,也希望未来有机会可以做成功相关的实验,巩固写立项报告的技巧和学习学术论文的写作,最后在国际期刊上发表一篇论文。

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最后,希望各位知友可以赞同,点赞,收藏哦~点击三连,感谢三连鸭!!如果你对于学术科研有任何想法的话,非常欢迎来狂撩InVisor芳老师哟~(一般人不会告诉他的客服微信:invisor003,备注“学术科研”齁)❤️❤️

参考:

Gregorio, N., Levine, M. and Oza, J., 2019. A User’s Guide to Cell-Free Protein Synthesis. Methods and Protocols. 2(1), p.24.

Multivu.com. 2020. [online] Available at: <https://www.multivu.com/players/English/8627551-cdc-antibiotic-resistance-threat-report-2019/docs/DataGraphic_1573583674337-1745586819.pdf > [Accessed 12 August 2020].

Woolston, C., 2020. Teen Spirit In The Lab. [online] nature. Available at: <https://www.nature.com/articles/d41586-018-02176-x > [Accessed 12 August 2020].

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