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程京“小”芯片書寫“大”人生

2013-05-25 07:37:00 元器件交易網 
程京“小”芯片書寫“大”人生

  他,從一名內燃機工廠設計員到生物芯片研究者,從工程科學跨入生命科學,完成了一個似乎不可能完成的人生跳躍;

  他,用了10年時間,親手打造出生物芯片的“中國速度”,推動和見證了中國生物芯片的快速發展歷程,完成了一個學者的產業報國夢想;

  他,沒有生物專業背景,卻拿到了我國留學生中的第一個司法生物學博士學位,并于46歲那年成為工程院醫藥衛生學部院士。

  程京“小”芯片書寫“大”人生

  一次又一次站在人生的新起點上

  1979年的夏天,16歲的程京違背家人意志,獨立作出了一次重大的人生抉擇。

  程京的家里有著濃厚的醫學氛圍,母親是傳染科醫生,姑姑和嫂子也是醫生,她們都希望程京學醫。于是,程京的10個大學志愿都被填上了醫學院。但志不在此的程京最后填報了上海鐵道大學(現同濟大學),并被該校的電氣工程系錄取。

  1983年,在鐵道部資陽內燃機廠,機車電傳動專業畢業的程京開始了他的繪圖設計生涯。繪圖、裝調和機車柴油機試驗的工作非常單調,日子像平淡的河水一樣,每天按照既定的河道向前流著。20歲的程京不甘這樣度過青春。喜歡武俠小說的他,希望能夠改變日復一日的枯燥生活。1986年,程京辭職了。

  但是,哪個工作能像武俠小說里的情節一樣充滿激情呢?得益于在西南政法大學任教的父親的幫助,程京開始閱讀司法刑偵教科書。很快,機會就來了。西南政法大學要建一個全新的司法鑒定中心,急需理工科人才,程京知道后抱著“試一試”的心態前去應聘,結果被選中!爱敃r接到的第一個任務很滑稽,他們說"你是學電的,我們這里買了一臺很貴的掃描電子顯微鏡,就由你來負責"!庇谑,有強電專業背景的程京,開始研究起電子顯微鏡的原理和操作使用,并被送到英國史查克萊大學作為訪問學者進修一年。這一走,程京開始了一段跌宕起伏、充滿挑戰與傳奇的人生旅程。

  在英國,程京師從國際著名刑事技術專家布萊恩·凱迪教授。以培養科學家為理念的布萊恩·凱迪為程京制定了一年計劃,讓他從事司法化學研究。僅用了9個月時間,程京就完成了既定任務。布萊恩·凱迪很欣賞,于是想留程京繼續攻讀博士學位,完成“DNA指紋鑒定新策略”的博士課題。程京一聽就愣了,因為自己完全沒有生物方面的知識儲備。布萊恩·凱迪鼓勵他說:“我觀察了你一年,你有工程的背景,又學了一年的化學和儀器分析,這個課題就需要用分析化學的方式設計一套工作系統去解決生物學的問題,還需要做儀器的設計。雖然我以前也從沒做過這樣的事情,但是如果你愿意賭,我就愿意賭,咱們賭一把!”

  就這樣,在導師的安排下,程京開始進軍完全陌生的生物學領域。布萊恩·凱迪向他承諾:“這套系統由3個部分組成,只要你完成其中任何一個部分,就可以拿博士學位!被7個月的時間,程京完成了第一個部分,就去找導師:“我是不是可以畢業了?” 布萊恩·凱迪笑了,讓程京再做一部分。5個月之后,第二個部分又宣告完成。導師讓他再接再厲。在兩年半的時間里,好強的程京完成了導師制定的所有研究計劃,拿到了我國派出留學生中的第一個司法生物學博士學位。

  之后,程京又在導師的指導下向更為廣闊的分子生物領域進軍,順利完成了在英國史查克萊大學和英國阿伯丁大學司法生物學博士后和分子及細胞生物學博士后的研究。

  1993年,30歲的程京拿到了工學士學位、司法生物學博士學位證書,并完成了博士后的訓練。離最初的機車電傳動專業越來越遠的他開始迷惘:“感覺自己"四不像",什么都學了一點,但是都不精!

  1994年一天,程京習慣性地打開《科學》雜志,一個看似不可能的機會向程京招手了。

  原來,美國賓夕法尼亞大學醫學院刊登了一則招聘廣告,要求應聘人員“本科必須學工程,研究生學生物學,分子生物學更好,并愿意從事生物芯片研究”。這是一個對學歷要求很“奇怪”的招聘,卻讓程京眼前一亮,因為他完全符合條件。最終,程京從70多名應聘者中勝出了,并師從生物芯片開拓者之一的彼得·威爾丁教授,從此闖入了生物芯片研究領域。

  跳出在國外已有的成績

  為了“中國芯”而回國

  1998年,程京在生物芯片領域的研究開始被國際科學界關注。

  身為美國納米基因公司首席科學家的程京與他的團隊合作,創建了世界上首個“1平方厘米超微實驗室”。這是第一次在國際上研究完成了集血液中細菌分離、胞解及雜交檢測為一體的芯片實驗室系統。該成果發表在《自然·生物技術》(以封面故事“芯片實驗室”的形式發表)上,并被《科學》評選的當年“世界十大科技突破”所引用。

  這個超小型生物實驗室一出現,就引起了科學界的興趣。當時的背景是,生命科學領域對生物芯片這一新技術充滿憧憬!敦敻弧冯s志刊文認為,在20世紀科技史上,有兩種芯片深刻改變了人類的生活:一個是微電子芯片,作為計算機和許多家電的心臟,它豐富和改變了人類的經濟和文化生活;而另一個則是生物芯片,它將改變生命科學的研究方式,進而影響到人類延續生命的方式。

  作為上個世紀末生命科學領域中迅速崛起的一項高新技術,生物芯片主要是指通過微加工技術和微陣列點樣技術在固體芯片表面構建的微型生物化學分析系統,以實現對細胞、蛋白質、DNA等的準確、快速、大信息量的檢測。程京漸漸發現,生物芯片除用于人類基因研究、醫學診斷等方面外,還可應用于新藥開發、農業研究、航空航天、司法鑒定、食品衛生和環境監測等領域,是一個運用前景廣闊的技術領域。

  在國外生物芯片研究方興未艾的時候, 程京卻在尋找機會回國。他敏銳地注意到中國在科技重大領域重新布局的決心,同時也覺得自己應跳出已有的成績。1997年,程京應邀參加了以生物芯片技術為主題的第80次“香山科學會議”,他關于“中國應自主發展生物芯片技術”的發言,引起了科學界和有關部門的重視。1998年,清華大學生物科學與技術系副主任、博士生導師周玉祥教授在美國與程京的一席長談,讓程京最終鎖定清華大學作為自己回國的落點。

  1999年3月,程京成為清華大學第一位“百名人才引進計劃”入選者,受聘清華大學生命科學與工程研究院(職稱為教授、博士生導師),擔任清華大學生物芯片研究與開發中心主任。這一年,他36歲。

  讓程京沒有想到的是,這一回國,自己的名字從此與中國生物芯片技術和產業的發展聯系在了一起。當時,正值中國生物醫藥行業開始布局生物芯片產業藍圖之際。他回國的那年,國家科技部起草了《醫藥生物技術“十五”及2015年規劃》。規劃所列的15個關鍵技術項目中,就有8個項目要使用生物芯片,且生物芯片技術被單列,作為一個專門項目進行規劃。

  2000年2月29日,在北京中南!皣鴦赵恨k公廳第十次科技講座”上,程京作了主題為《生物芯片下個世紀革命性的技術》的報告,并建議:“中國應加大在生物芯片研發方面的投資力度,實施強強結合,盡快建立國家級的生物芯片工程研究中心,以迅速研究開發出一批具有我國自主知識產權的專門技術,積極參與到國際競爭的行列中去!贝私ㄗh引起了國家對生物芯片技術的高度重視。時任國務院總理朱镕基當即拍板:“給你6個月時間準備……”

  于是,在清華生物系一間20平方米的簡陋地下室里,程京帶領研究人員開始了在生物芯片領域的研究。

  2000年,在國家發改委、科技部、衛生部教育部的支持下,以清華大學企業集團為投資主體的生物芯片研發企業北京博奧生物有限公司成立了。這是一支“國家隊”。以博奧為依托,生物芯片北京國家工程研究中心也成立了這是我國第一個以企業化方式運作的國家工程研究中心,程京擔任主任,兼任博奧的總裁。
程京院士院士指導學生
程京院士院士指導學生

  陳列在博物館的破舊桌椅

  見證著程京當初創業的艱辛

  2003年,北京被突如其來的“非典”疫情所襲擊。這年4月,程京團隊第一個生物芯片相關產品激光掃描儀問世。

  當非典肆虐的時候,程京正在成都出差。偶然的機會,他在電視上看到這么一則新聞科研人員成功對SARS病毒基因序列進行了測序,這讓他為之一振!拔覀冇谢罡闪!背叹┝⒖虛芡吮本⿲嶒炇业碾娫。他已經意識到生物芯片在這場戰役中的重要性。之后,程京召開緊急會議,成立了SARS病毒檢測基因芯片研發項目組,并與國家疾病預防控制中心病毒疾病控制研究所建立了合作研究關系,正式啟動了SARS病毒檢測基因芯片研發項目。

  那是一段沒日沒夜的研發過程,70多名科研人員,在與解放軍302醫院建立的聯合實驗室里,度過了高強度的一周。沒人愿意給實驗室送飯,大家天天啃饅頭喝白開水。結果7天之后,4月26日凌晨1時43分,項目組宣布研制出專門用于SARS病毒檢測的基因芯片。程京記得那一夜,所有的同事都在實驗室的陽臺上聊天,興奮地暢想著基因芯片的作用。

  5月,程京和他的研究團隊帶著基因芯片馬不停蹄投入了SARS的戰斗中。他們參與了北京市SARS疑似患者的檢測與甄別工作,在一周的時間內,對404例臨床樣品(血液、痰液、糞便等)進行了檢測和分析。

  程京承認那段時間很煎熬。除了他們,還有中國醫學科學院和軍事醫學科學院也同步對患者的臨床樣本進行檢測,都要求在24小時內提交結果。然而,提交檢驗結果之后,與臨床最終的診斷和治療結果是否符合,卻是誰也不知道。但是,當SARS疫情結束的時候,程京團隊所進行的生物芯片檢測結果已經成了某些檢測的標準。2005年,當年擔任全國防治非典型肺炎科技攻關組副組長的陳竺院士訪問博奧時,解開了這一謎團:在檢測結果中,程京團隊的基因芯片結果是最準確的。雖然只是小范圍試用,但作為一種新興的前沿技術,生物芯片在我國第一次投入臨床應用就開始提供權威的結論。

  此后, 生物芯片北京國家工程研究中心進入了快速的發展階段。2003年,中心遷入北京生命科學園。隨后,中心獲得了第一張國家醫療器械證書、第一項生物芯片外國專利授權,并推出了世界第一張全基因組家蠶芯片、轉錄因子活性譜芯片、細胞活力電旋轉檢測芯片、遺傳性耳聾檢測基因芯片……

  在這段時間,國家科技攻關計劃、自然科學基金等均把生物技術產業列為重點對象,力爭獲得一批有價值的專利,以保障中國生物技術產業發展的空間。這樣的宏觀背景為程京進一步研發生物芯片奠定了堅實的基礎。

  回憶創業的艱難,程京說,當時,實驗室左邊是廁所,右邊是動物房,門窗都是破的,連桌椅都是“撿”來的。一次,寶鋼的負責人來與程京談投資,一屁股坐下去摔了一跤,原來,那些折疊椅的椅腿都是壞的,F在,這些桌椅都陳列在生物芯片北京國家工程研究中心的博物館里,見證著當初創業的艱辛。

  “我們不能輕易妥協,降低標準,放棄自己原來的目標!

  與美國等西方發達國家相比,中國在生物芯片這個全新的生命科學領域可算是一個后來者,卻有著突飛猛進之勢,并已開始嶄露頭角。

  程京說:“在生物領域創業不同于IT領域,不可能很快見到效益,而且生物技術要想被廣為認識和接受比較困難。但我們不能輕易妥協,降低標準,放棄自己原來的目標。要想收獲果實,必須先磨刀!

  實力是對話的籌碼和博奕的前提。僅用9年多的時間,生物芯片北京國家工程研究中心就開發出包括系列生物芯片及相關試劑盒、儀器設備、軟件和數據庫在內的60多項產品。2005年,美國《財富》雜志稱博奧生物“已經成為中國第一家進入世界水平的生物技術公司!

  全球生物芯片行業的先驅、世界著名生物芯片公司昂飛開始關注中國市場,并且通過種種關系主動找上門來。程京原本以為這不過是一次禮節性拜訪,沒想到,昂飛公司的諸位高管一進大門,便不住地感嘆:“在遠東,還沒有見過如此大規模的生物芯片公司!睆南挛1時一直談到晚上6時,外方還興致勃勃,最后干脆談到晚上10時。程京說:“這真是很讓我們意外,雙方居然都沒簽保密協議就開始談……”2005年4月,博奧和昂飛簽署戰略合作協議,這被看做是博奧融入全球市場的重要一步。

  但是程京真正關心的是產業標準。在生物、醫藥等行業,產業標準大多是由歐美國家制定,這不僅使我國缺少在行業內的話語權,更重要的是常常使我們處于受制于人的被動狀態。

  程京說,2005年,全球生物芯片的產值約為23億美元左右,而今年有望達到42億美元。由于美國在全球生物芯片研發中長期居于主導地位,美國的很多著名生物芯片企業在全球市場中不僅享有專利特權,還扮演標準制定等特殊角色。而國內的科研者、管理者最開始只是單純強調發表文章,到后來開始注重專利保護,到今天,大家已經意識到,必須占領一個新的制高點制定標準。

  程京與他的團隊已清醒地認識到這一點。2009年12月,由博奧為主要起草人所起草的生物芯片基本術語、生物芯片用醛基基片、體外診斷用DNA微陣列芯片、激光共聚焦掃描儀等5個臨床診斷行業標準被國家食品藥品監督管理局審定通過。

  2007年,以程京為技術帶頭人的研發團隊自主研發的“系統化生物芯片和相關儀器設備的研制及應用”項目,獲得了國家技術發明獎二等獎。

  2005年,美國《時代周刊》的記者在《中國能創新嗎》一文中寫到:“從北京市中心到位于郊區的中國最重要的一個新興產業的基地大約有45分鐘的車程。一邊是一只腳仍踏在貧困的發展中世界的中國,另一邊是在生物技術和遺傳工程領域接近世界前沿的中國……車子離開主路在這條路上,仍有許多中國人以自行車為交通工具,或者干脆步行,駛入令人眼前一亮的中關村生命科學園,仿佛從20世紀一下子進入了21世紀。在玻璃幕墻建筑里面,年紀輕輕的博士們正在從事DNA研究,克隆小動物……博奧生物具有自主研發能力,所以他們研制生產出的產品和服務兼具創新性和高性價比!

  正如文章最后所描敘的,這正是程京的追求和夢想。(本文照片由程京本人提供)

  對 話

  記者:生物芯片是一個全新的科學領域,您認為中國目前的生物芯片發展在國際上處于什么樣的地位?發展前景如何?

  程京:我國有些芯片技術已占據世界領先位置,相當一部分技術與國外處于同一水平,還有一小部分技術跟國外比存在一定差距。從技術特點上來說, 低密度診斷性芯片如遺傳性耳聾診斷芯片、結核系列診斷芯片,我們做得不錯。

  中國發展芯片,要體現中國國情特色,要發展價格低廉、便于普及推廣的芯片技術。我們一直往這個方向努力。

  記者:目前中國生物芯片市場很“興旺”,可有一些生物芯片打著治療百病的旗號,對醫學界和社會產生了負面的影響,您怎么看待這個問題?

  程京:中國有句古話:欲速則不達。目前,確實有一部分這樣的企業以營利為導向,不注重聲譽,造成科研和臨床出現各種問題,以至醫生對生物診斷芯片產生了質疑,患者也遭罪。

  我們現在做的很多事情是“收拾舊山河”,以一己之力,用高標準來規范生物芯片市場,并選擇最強的醫療機構合作,做更多的實驗樣本量。但是,我們也遇到一些現實難題,比如物價部門仍沒有對生物芯片的產品定價,我們想進入醫院,就必須和每個地方物價部門溝通,這是一個漫長的過程。

  記者:你曾有過挫折感嗎?或者說,也有現實的困難嗎?

  程京:應該叫沮喪。其實,我們本可以發展得很好,但是我們自己制定的政策、行業壁壘阻礙了自己的發展。比如有些“馬后炮”式的政策,設置門檻很高,讓后來的“正規軍”難以過去。

  偶爾也覺得“內外交困”。外部是國外生物企業,向我們展示“經濟肌肉”,經常用高薪挖我們的骨干。內部就是,我們這里集中了很多高層次人才,留住人才需要高薪,但諸多的政策因素使得我們難以用高薪留人,留人全靠感情呀!

  程京小傳

  1963年生于北京,安徽安慶市人。清華大學教授,教育部“長江學者計劃特聘教授”,生物芯片北京國家研究中心主任。中國工程院院士。

  主要從事基因芯片、蛋白芯片、細胞芯片和芯片實驗室,以及配套儀器的研究開發及其在重大疾病的早期診斷、預防和預后、食品安全檢測和藥物開發中的應用研究。2001年在美國出版了世界上第一本關于生物芯片的英文專著《生物芯片技術》。在分析化學、醫學分子生物學等領域做了許多開拓性的研究工作,發明了兩種分別用于動、植物DNA快速萃取的方法;開發出了用纏結溶液毛細管電泳對基因突變進行檢測的多種方法;完成了生物芯片中細胞的過濾分離與介電電泳分離、芯片核酸擴增反應、芯片毛細管電泳、芯片電子雜交等多項前沿性研究項目。獲國外發明專利36項、中國發明專利38項;貒10年,在生物芯片產業化方面做了大量工作,領導開發出相關產品60余項,實現了中國生物芯片技術首次向美國的出口轉讓。

  系國家杰出青年基金獲得者。曾榮獲2003年留學回國人員成就獎、2004年求是杰出青年成果轉化獎和中國青年科技獎、2007年國家技術發明獎二等獎、2008年何梁何利科學與技術創新獎和談家楨生命科學創新獎等。(田樹)

(責任編輯: HN666)
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