在刚刚收官的麓邦·启光7月培训营，三十多位学员里，这位一头金发的学员显得有些“特别”。他的本子上写满了课堂笔记，每天午休时间也全程在处理工作消息。

 

小红书@染金发博导

 

他是来自北京生命科学研究所的苏俊。大众熟知的清华大学“染金发博导”，只是他的外在标签。真正影响生殖与活体成像领域的，是他耗时三年完成的工作：市面上没有显微镜能同时满足长时观测、低光毒性、大成像深度、高通量胚胎拍摄的需求，为厘清试管婴儿胚胎大量发育停滞的生物学难题，这名纯生物出身、物理基础薄弱的研究者选择亲手搭建——淘二手底座、搭配光学元件，一步步打磨整套成像系统，做出了全球独有的四物镜双视野光片显微镜。

 

 

依托这台自研设备，团队首次完整记录人类胚胎着床前 120 小时连续高清发育影像，推翻了领域内多年的固有认知，同时找到了干预胚胎发育缺陷的可行方案。培训间隙，我们和他聊起这台独属于实验室的显微镜，以及一名生物研究者，为什么会跨进光路系统搭建的世界。

 

 

第一部分 生命最初的120小时

 

麓邦：您在《细胞》上发表了人类胚胎着床前120小时的研究，这是第一次完整拍到。为什么是120小时？

苏俊：人类受精卵从精卵结合到子宫着床，天然发育周期正好五天，这也是试管婴儿体外培养的标准周期。临床里行业的共识很明确，大概一半胚胎会在这五天停止发育，无数患者反复试管移植失败，却始终说不清胚胎夭折根源。所以我们想知道的是，在这个过程里究竟发生了什么事情，有哪些胚胎层面的变化，从而可以解释为什么人类的胚胎有那么多会天然夭折。

 

苏俊团队拍摄的着床前胚胎高清照片

 

麓邦：如果让您来讲解，这120小时里胚胎到底发生了什么？

苏俊：首先精子会附在卵子上，卵子进入受精状态。精子把遗传物质导入卵子，形成受精卵。头三天是胚胎经历一次次对称分裂：一个细胞变两个，两个变四个，四个变八个。

到了第三天之后，会发生“第一次细胞命运”决定——胚胎细胞从全能性状态开始受限，分成两个谱系：一个是内细胞团，会形成胎儿本身的细胞，也是胚胎干细胞的来源；另一个谱系会形成滋养外胚层，后面会形成胎盘。

到了第五天，滋养外胚层把水分泵到胚胎细胞间，形成液腔，把胚胎“吹大”，形成囊胚结构。这个时候胚胎就可以着床了。

 

麓邦：以前为什么没有人拍到过这个过程？

苏俊：有两个原因。第一个是技术瓶颈。我之前在德国做卵子研究，卵子成熟的过程大概是24个小时，所以当时领域里说“长时程成像”，指的就是能连续拍24到48小时。但人类胚胎要拍五天，这已经超出了当时对“长时程”的定义。荧光信号本身很弱，长时间拍摄需要很大功率的激光，很容易产生光毒性，导致你一边拍，胚胎一边就停止发育了。

第二是样品上也有问题。过往的胚胎研究大多用小鼠等动物模型，但除了灵长类，这些动物模型模拟不了人类发育的异常。所以我们必须经过层层伦理审批，申请用正常的受精卵来做。

麓邦：拍到了完整的120小时之后，你们看到了什么？

苏俊：我们最主要的发现，是可以把胚胎停滞的原因归纳成两类——头三天发生的停滞跟第四天发生的停滞，这两种原因完全不一样。

头三天的发育停滞，主要是染色体在细胞分裂时分配错误。头三次分裂的错误率呈倒U型分布：第一次和第三次只有5%到10%，但第二次高达35%到40% 。这推翻了领域内一个多年的共识——此前学界普遍认为每次分裂的错误率差不多。我们把错误源头追溯到细胞里的一个亚细胞结构：中心体。通过小分子药物干预中心体活性，可以降低错误，拯救这部分胚胎。

而第四天停滞发育的胚胎跟染色体异常无关。我们做了单胚胎蛋白质组分析，发现是因为“内质网应激响应”——细胞的蛋白质合成工厂进入了应激状态，无法合成让胚胎分化的关键蛋白，所以第五天成不了囊胚。

 

研究阐明了人类着床前胚胎停滞的成因 | 图源清华大学

 

麓邦：现在找到干预方案了吗？

苏俊：头三天的已经找到了抑制剂，可以把正常胚胎培养效率从50%提高到70%左右。第四天的目前已有的抑制剂都干预不了，我们正在做全新的小分子筛选。因为头三天跟第四天的停滞发生比例大概是各占一半，如果两部分都解决了，理论上可以把试管效率提高到90%以上。

麓邦：这些发现出来之后，中短期内会对哪些具体的技术领域或者临床应用有帮助？

苏俊：最直接的影响还是在生殖领域。一来是给病人一个医学解释——一直以来试管在临床上面可以做的并不多，很多胚胎发育停滞的原因都是不明的；二来是希望通过找到新的干预手段，结合现有的试管流程，去提高试管的效率和安全性。

 

第二部分 从“使用者”到“系统搭建者”

麓邦：您是做生物研究的，是什么让您决定要自己动手解决光学的问题？

苏俊：在德国读博、做博士后阶段，那边主要是采购商业化的显微镜体系，我就是一个“使用者”的角色。到后面当我的研究脱离了原来德国实验室的方向，要做人类胚胎的长时程成像，这个领域之前没有人做过这么长时间的成像。全球所有设备厂商，没有任何一款仪器能同时满足我需要的硬性需求：极低光毒性、100-300 微米完整成像穿透深度、单次批量同步观测十几枚胚胎。

我开始联系了一家瑞士公司，他们设计了双视野光片显微镜的方案，能实现一次拍多枚胚胎。这个系统当时还没有推出市场，我们是全球第一个把系统搭起来的科研院所。后面我们跟他们做了很多调试，把系统的很多问题都解决了，才推出了更成熟的整体方案。

除了成像的部分，我们还从法国一个公司买了一个特殊的双光子激光器，用来做细胞内部的“纳米手术”。常规双光子激光器频率固定在80兆赫，做细胞手术时产热太高，会把局部细胞煮沸。我们把频率降到了50到500千赫，才能在细胞上做无创手术。

麓邦：那您是什么时候开始觉得，自己不仅只是一个显微镜的“使用者”了？我看到百度百科对您的介绍里有一句是“擅长通过二手平台购置显微镜设备组件”，这里面有什么故事吗？

苏俊：其实我回国后一开始就是“使用者思维”，因为我没有任何光学背景，高中物理还特别差。虽然博士读的是生物物理，上了不少相关的课，但硬件这块确实不熟。所以我找了那个公司，通过他们的工程师给我们设计方案，我们一起讨论、修改，搭了那台显微镜。但从去年开始，随着我们继续深入成像方面的研究，我意识到商业化显微镜无法很好地匹配我们的具体需求。

一个契机是两年前我拿了青橙奖，当时我已经对DIY光路特别感兴趣，就花了部分奖金在闲鱼上面淘了一个二手的底座。淘回来之后我把显微镜拆了个底朝天，看到了里面每一个部件。加上去年暑假，我参加了北大生命科学学院主办的光路搭建培训班，从学习光学元件开始搭建整套系统，所以我慢慢从一个“使用者”到半DIY改造，到现在想从零开始搭建。

 

苏俊于2023达摩院青橙奖答辩现场

 

麓邦：实际搭建过程中有没有印象特别深的困难？

苏俊：技术上最难的其实是数据后处理。系统搭起来后，发现左右拼接的中间位置还是模糊——这是样品散射的问题，硬件上克服不了，因为已经用了双物镜检测的方法，我们只能靠反卷积算法去解决。我没有物理和编程背景，只能靠一步步摸索出一套图像处理流程。从显微镜出图到后面裁剪、降噪、三维可视化，最开始处理一个胚胎的数据要大概两周，现在可以被压缩到四五天。

从样品角度也有困难。我学生丢过两批正常的胚胎，一次是12月31号跨年夜平台断电，学生没有及时远端查看；一次是学生操作的时候把培养基配错了，胚胎很快就不长了。我当时还是蛮生气的，因为胚胎很珍贵。但合作的医院非常体谅，因为有一部分因素是不可控的。经过这个事情之后学生更加上心，我们也加了很多机制去防止同类型的事情发生。

麓邦：跟传统显微镜相比，现在的这台显微镜最大的区别是什么？

苏俊：最主要的差异有三个。第一是上样方式，可以兼容多个样品同时成像，一次不止可以拍一枚胚胎，可以拍18到20枚胚胎，通量上是一个比较大的差异。第二是光毒性非常低。用光片照明，相对于传统的共聚焦、转盘或者双光子，光毒性会非常低。第三是我们用了四物镜的设计。两个物镜在样品底部形成光片，样品左右各放一个检测物镜，在左手边拍150微米，右手边拍150微米，再把左边跟右边最清晰的部分拼接在一起，达到300微米的成像深度。

 

苏俊在实验室

 

麓邦：您之前在国外做研究时，用过一些其他的光学品牌，回国之后接触国内的厂商，整体感受有什么不一样？

苏俊：首先我接触到麓邦的契机，是因为去年北大那个光路搭建培训班，我发现那里用到的很多是麓邦的产品。从那之后，我们实验室搭建光路的元件基本上都是从麓邦买的。用下来之后我发现，麓邦的元件会有一些创新的款式，比如说SM05（透镜套筒），目前在一些海外的品牌是找不到替代的。另外麓邦的性价比会高非常多，质量总体比较稳定，而且基本上都有现货。

但从长远来说，我有一个小建议。对于做生物成像的研究者，大部分未必真的能从头搭建一个显微镜。如果想让更多生物成像的人去用这些光学元件，日后可能要做更多的兼容，比如跟Micro-Manager（开源显微成像控制软件）这些开源软件去做整合。这方面目前国产的光学元件比较难做到，因为没有开放端口或者没有写上对应的兼容包，对于非光学背景的人来说整合就相对比较困难。如果麓邦能在这方面跟进，对于我们会更有帮助。

 

第三部分：“叛逆”科学家的科研选择

 

麓邦：您在本科就会利用假期在多个不同科研机构轮转，对于科研人来说，怎么判断一个方向到底适不适合自己？

苏俊：是的，从本科开始，每个暑假我都去不同国家的科研院所，找不同方向的课题组学习。当时主要是想在决定博士方向之前，先探索一下哪个方向最适合我。我去了癌症研究所、神经发育、艾滋病病毒等方向，最终发现自己对发育生物学最感兴趣。再加上看到德国实验室用着很先进的显微成像，在技术上也很吸引我，就锁定了那个方向。

到了博士阶段，哥廷根大学的博士生培养很特殊——大部分课不是理论课，而是1到3天的培训班。每个实验室要挑一门最独特的技术开课，让不同实验室的研究生互相学。从生物物理到生物化学到编程，什么都有。他们对博士的要求是修10个学分，我修了30个。其实大部分课跟我的课题无关，但我比较喜欢去学新的东西。后面我开始独立做研究时，发现很多东西都可以触类旁通——你只有看过别人怎么解决不同的问题，遇到自己的问题时才可能有不一样的思路。

麓邦：您读博第一年就主动提出换课题，为什么敢做这个决定？

苏俊：第一年我在做导师安排的课题，但并不顺利。德国的博士有严格规定，必须在3到4年内完成。另外还有一个情况是我拿的是香港的奖学金，它的规则是三年内毕业，否则我需要全额退款。所以我当时觉得自己一年时间已经过去了，必须换一个可行的方向。

当时有一个契机，是我发现细胞骨架很有意思——动态非常多，形态也很多样。我导师在2005年拍过小鼠卵母细胞的细胞骨架，但之后没有太多新突破。我就从零开始研究，找了70个蛋白，一个个看它们在卵子里的表现，发现了一个全新的亚细胞结构，再结合生物物理背景，发现这个结构跟液相分离现象相关。

 

苏俊在德国期间照片

 

麓邦：香港、德国、北京，三种科研环境对你而言有什么不一样？

苏俊：我觉得是递进式的关系。在香港时我想着以后要做科学家，去国外有一些比较好的成果后，回到香港当教授也挺不错。

到了德国，马普所是真正世界一流的研究所，技术水平和仪器先进程度让我开拓了眼界。博士毕业我拿了马普所奥托哈奖——其实这是给到博士生最高的荣誉，拿到后意味着可以自己选一个马普所开课题组，所以博士毕业后我有很长一段时间打算完全留在德国。

比较大的转折点是疫情。那期间完全断开了交通，回不了香港也见不到家人。于是我萌生回国的想法，开始看国内的机会。我当时想：既然在国外已经拿到了offer，回国就不能只做到同样的高度，必须做国外做不了的东西——人类胚胎。我跟所长说，如果要我回国，得给我足够的资源把显微镜搭出来。

回国后我完全没有后悔。国内科研配套进步很大，但客观来说，光学成像平台的灵活性还是有些欠缺，国外的平台可以给你去针对特定的需求改造仪器，或者专门搭建新的东西，目前国内还无法匹配。正是因为没人能帮忙，我们只能自己动手，这也让我们进入了“半技术流”的状态。显微成像很多方向还是技术驱动的，如果只依赖商业化的现成体系，别人也能做。只有保持技术领先，才能真正触及最前沿的生物学问题。

麓邦：您现在在小红书上很出圈——“染金发博导”，这个称呼似乎成了一个标签。染头发这件事对您来说意味着什么？

苏俊：染发这个事情，对我来说可能本身就带点叛逆。我本科和研究生期间都没染过头发，因为我爸妈都是广东人，比较传统，他们对染发这个事情很排斥，觉得染了好像就是“不良少年”。回国后因为我没在他们身边，就想试一试，染了后觉得效果还不错，也挺适合我的。同时我觉得自己也比较幸运，我们领域里的前辈们还是蛮开明的，反而会觉得我的金发造型新奇且有特征性。我认为头发颜色只是个人喜好选择，我给自己的定位始终是科研工作者。在工作时间和科研状态里，我还是希望留给大家严谨、认真且专业的那一面。

麓邦：实验室接下来的研究方向能分享一下吗？

苏俊：一是基于现有的发现，继续解决第四天胚胎停滞的干预问题，看能不能把第四天停滞的这部分胚胎救回来。

二是尝试把研究推进到第6到14天——这是国际共识允许的研究窗口上限。这个阶段的难度比前五天更大：胚胎体积更大、细胞更多、更折光，成像难度比前五天高很多。现在已经有技术在体外模拟子宫环境，这给了我们一个窗口去观察植入阶段的变化。我们在考虑搭建一些新的显微镜，专门针对第6到第14天的成像需求，希望把着床之后的发育过程也补全。着床过程也会导致一些胚胎丢失，那部分人的胚胎跟其他物种可能有点不一样，我们也想知道在这个过程中究竟发生了什么。

从香港到哥廷根再到北京，从细胞生物学到生物物理再到光学系统搭建，苏俊的科研之路一直在“跨边界”。他形容自己从一个“用家”变成了“系统搭建者”，而这个转变的驱动力其实很单纯——当你想解决的问题超出了现有工具的极限，要么等待，要么自己创造。苏俊的那台显微镜，就是被一个生物学问题，逼出的物理答案。

 

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在与苏俊的交谈中，我们留意到一些细节：他参与的北大培训班课堂中用到的光学元件来自麓邦，他在麓邦·启光培训营的笔记里写满了自己对于光学知识的思考。一个生物学家被问题“逼”进光学的专业领域，恰好契合了麓邦长期在做的事——让这种"跨界"有一条可以走的路。我们相信，正是这些反复出现的跨界需求，在一次次磨合与对话中，推动着工具与方法的边界不断前移，也让我们有机会与科研工作者一起，共同抵达新的行业高度。

无论是提供光学元件、支持系统搭建，还是协助解决您在科研工具层面遇到的困难，或是其他于跨行业研究者的真诚建议，我们都期待能听到您的声音，希望麓邦能够为您提供切实的帮助。