我一直是一个充满好奇心和野心的人,在卢旺达这个千山万水的国家长大,我喜欢接受科学的挑战。在我的人生道路上,一系列不寻常的童年经历鼓励着我,让我的好奇心带我去哪里。

来源:玛丽·洛尔·马洛

我的科学家生涯从年轻时就开始了。在我的成长过程中,我开始了各种创新的尝试,比如在家里养兔子,探索近亲繁殖对这些兔子的影响。通过观察一些由于养兔活动导致严重畸形的动物,我不知不觉地接触到了动物进化中的亲缘关系的影响,而没有潜在的知识。我对快速繁殖以提高生产力很感兴趣,但我缺乏遗传学的科学知识,这并没有帮助我思考隔离定律,也没有帮助我利用这一原理来防止这类畸形。随后,我在卢旺达大学攻读医学的过程中了解了血缘理论,这促使我后来继续我的科学之旅,进入分子生物学和人类遗传学,以更好地理解这些令人着迷的现象。

在此期间,在1994年对图西族的种族灭绝之后,每一个卢旺达人都面临着许多挑战。尽管如此,我从未失去继续塑造我的职业生涯的勇气和承诺。2003年,我在卢旺达大学(University of Rwanda)获得医学博士学位,在完成医学学业后,我决定攻读人类遗传学博士学位,以在卢旺达大学读本科时,已故人类遗传学领域公认的领袖卢西安·库利舍尔(Lucien Koulischer)教授教我的基本遗传学知识为基础。在我的博士研究中,我在比利时利弗莱奇大学的人类遗传学中心工作,该中心由文森特·鲍尔斯教授领导,他在许多激励我的科学家中是早期的杰出人物。我花了几年时间研究非洲人群中囊性纤维化的因果突变,在那里这种疾病一直没有得到充分的诊断。这项研究首次在非洲囊性纤维化样疾病患者中发现了编码囊性纤维化跨膜传导调节因子(CFTR)和阿米罗胺敏感上皮钠通道(ENaC)基因的因果突变1。我于2009年获得博士学位,之后从事博士后研究,研究与囊性纤维化样疾病相关的enact编码基因因果突变的病理生理作用和功能效应。

在完成研究生学业后,我决定回国,用我的知识和努力帮助卢旺达重建。从那时起,我发起了许多项目,这些项目不仅对卢旺达的经济产生了积极影响,而且对卢旺达人民的健康也产生了积极影响。值得注意的是,我回国的动机得到了该国领导层和远见卓识的大力支持,他们鼓励流散的卢旺达人回国。卢旺达国家元首保罗·卡加梅总统不断组织被称为“卢旺达日”的外联项目,呼吁流散的成员提供他们的专业知识,帮助重建他们的国家。

在我成为一名医生的过程中,我从未放弃过对生命世界中事物如何运作的强烈好奇心。当国家的优先事项只集中在重建种族灭绝后的国家和防治疟疾、艾滋病毒/艾滋病和结核病等对公共卫生造成重大影响的疾病时,从零开始一个人类遗传学项目并非易事。这让我开始了在卢旺达建立第一个人类遗传学学术中心的旅程,以建立分子技术和人类在遗传学和基因组学方面的能力。

在我的整个职业生涯中,我一直密切参与卫生部门的临床服务、学术、研究、能力建设和管理。我最初在基加利大学教学医院担任临床生物系主任,这是卢旺达最大的转诊医院。后来,我被任命为卢旺达生物医学中心医学研究司经理,在那里我协调所有国家医疗机构与健康有关的研究活动,以建立人类进行研究的能力。

在我从事基因研究的职业生涯中,我开创了临床遗传诊断和咨询的新发展和实施。我主张为卢旺达病人的基因检查提供医疗保险,目前大多数医疗保险包括核型,通过细胞遗传学和分子检测来识别染色体异常。通过每周会诊,父母现在可以获得卢旺达主要大学教学医院提供的临床遗传服务。在过去的十年里,自从我们开始提供基因诊断,我们已经看到患有唐氏综合症或21三体的人的生活得到了改善,21三体是最常见的染色体异常之一。当怀疑患有唐氏综合症的儿童出生时,向父母提供多学科医疗计划,包括系统的心脏超声检查,核型和临床心理支持。由于人们对这种疾病的认识日益提高,我和我的同事们支持父母们创建了卢旺达唐氏综合症组织(https://rdso.org.rw/wp/),该公司目前在其数据库中追踪了1000多名唐氏综合症患者。该组织致力于通过医疗援助、教育和宣传来改善唐氏综合症患者的生活。

在过去的十年里,我参加了几项旨在推进非洲人类遗传学和基因组学的国际研究和培训合作。由于缺乏足够的基础设施和财政支持,在非洲发展此类服务面临巨大挑战。美国国立卫生研究院(NIH)的非洲人类遗传与健康(H3Africa)项目来得正是时候,它促进了对非洲大陆疾病的基础研究,同时也发展了基础设施、资源、培训和伦理准则,以支持可持续的非洲研究事业2。我们目前的h3非洲研究基金由美国国立卫生研究院的国家心理健康研究所授予,旨在描述卢旺达种族灭绝的女性幸存者及其后代中种族灭绝暴露和创伤后应激障碍(PTSD)的表观基因组影响的跨代传递。1994年4月至6月期间,几乎有100万人死于卢旺达对图西族的种族灭绝。27年后,卢旺达成年人PTSD患病率(26.1%)表明了长期影响。5有强有力的证据表明创伤后应激障碍是跨代传播的。创伤后应激障碍有一个已知的病因:暴露于涉及生命威胁的极端创伤性应激源,这诱发了生物级联反应,包括基因座的表观遗传修饰,其活动有助于精神病理发展3.。我们在卢旺达的试点研究表明,创伤后应激障碍向遭受种族灭绝的母亲的后代的传播与下丘脑-垂体-肾上腺(HPA)轴的生物学改变和编码糖皮质激素受体(NR3C1)基因的表观遗传修饰有关,NR3C1是糖皮质激素受体调节网络(GRRN)的关键角色。4。在这些发现的基础上,我们目前的工作使用了基因组规模的技术,并将重点放在GRRN和相关HPA轴基因的调控上,这些基因在全表观基因组关联研究(EWAS)中已经与PTSD相关。6

在当前的COVID-9大流行期间,我了解到我回国的努力和承诺是正确的决定。在观察了我的研究实验室在应对COVID-19方面的作用,特别是在专业知识和测试能力方面,我意识到我的遗传学和基因组学知识现在可以用于支持国家控制大流行的努力。

2020年3月14日,卢旺达报告了该国首例COVID-19确诊病例:一名无症状旅行者于2020年3月8日抵达基加利,于2020年3月13日出现症状,第二天检测呈阳性。像世界上大多数国家一样,卢旺达做好了迎接挑战的准备,预计如果不实施密集的公共卫生措施,它将经历流行病迅速蔓延和随之而来的死亡。许多因素预测,由于卫生系统薄弱、合并症发生率高以及住房条件过于拥挤,卢旺达和其他非洲国家将经历比欧洲和美国更具破坏性的流行病。然而,通过各种本土解决方案和技术,以及卢旺达科学家和政府领导层的承诺,COVID-19大流行得到了控制,卢旺达已成为有效应对大流行的国家之一。我们与我在卢旺达大学人类遗传学中心的研究小组一起,并与卢旺达生物医学中心的国家参考实验室(NRL)合作,为疑似病例和病例接触者制定了广泛的检测策略,并通过使用RT-PCR检测算法进行随机社区抽样,该算法于2020年3月启动。SARS-CoV-2感染监测最初集中在NRL,该实验室每天检测1,000-1,500个样本。自那时以来,检测能力已经下放,并增加到每天多达10,000个样本——首先扩大到四个主要的公共实验室,三个在基加利,一个在南部省,然后扩大到北部和东部省份的另外七个地点。

尽管在全国各地建立了这些RT-PCR平台和能力,但由于资源稀缺,在大流行期间检测能力仍然是一个挑战。因此,我们与我的研究小组一起,并与Wilfred Ndifon教授领导的非洲数学科学研究所(AIMS)的一个科学研究小组合作,探讨了在卢旺达建立一种称为“SARS-CoV-2集中检测”的大规模检测技术的选择7。基于AIMS开发的超立方体数学模型7,我们验证了在测试之前对样本进行分组的策略。我们使用数学算法来改进这种混合方法,该方法分析来自受测试人群的样本池,然后只有当某个样本池的SARS-CoV-2呈阳性时,才对一个人进行单独测试。合并检测方法在病毒流行率相对较低的环境中最为有效,这大大降低了卢旺达RT-PCR检测的成本。检测SARS-CoV-2的RT-PCR检测每个样本的成本约为50美元,例如,通过将20个样本汇集在一起,我们节省了大量资源。这一战略经科学证实在国家大规模检测期间具有成本效益,这在资源有限的国家尤为重要。

此外,集合测试策略使我们能够将结果交付的周转时间从平均48小时减少到8小时。到目前为止,该方法已在全国范围内推广,用于社区、机场入境旅客和大型集会活动的大规模筛查。今天,这种汇集技术极大地改变了我国以及资源匮乏的整个非洲大陆对COVID-19大流行的监测。

出于我的好奇心和实现自己解决方案的动力,我还与合作者一起在该国开创了一个基因组学项目。我们启动了SARS-CoV-2本地基因组测序平台,作为基于基因组和生物信息学分析跟踪传播动态的可持续方法,以识别新出现的变体8

最后,在回顾我的职业生涯时,作为一个受到伟大导师启发的人,我意识到榜样在科学和指导中至关重要。这促使我支持从本科到研究生课程的年轻人。目前,我有近40名博士生在从事各种研究项目,包括遗传学和基因组学、表观遗传学、艾滋病毒、疟疾、听力损失、心血管疾病、法医学、癌症、被忽视的热带病和COVID-19等,我仍然认为,在国外接受培训的非洲科学家应该激励非洲的年轻科学家在追求梦想的同时,时刻想着自己的家。