與病毒賽跑
—— 程京如何開辟中國生物芯片新紀(jì)元

綜合報道//本刊主筆 趙嘉瑋

一枚指甲蓋大小的芯片，竟藏有80 多萬個基因探針，能預(yù)測13 大類、近150 種疾病。神奇的背后，凝聚著一位中國研發(fā)者的心血。他，就是中國工程院院士、博奧生物集團(tuán)有限公司創(chuàng)始人程京。

全球第一款獲批用于臨床的新冠病毒核酸檢測全集成芯片、全球第一個無空間隔離要求的車載新冠病毒核酸檢測移動實驗室、全球首款遺傳性耳聾基因檢測芯片……

短短20年，程京在生物芯片領(lǐng)域創(chuàng)造了多個全球第一。

首戰(zhàn)的勝利——狙擊“非典”

1997年，留學(xué)美國的程京回國參加香山科學(xué)會議。會上，他超前地提出：“我國應(yīng)自主發(fā)展生物芯片技術(shù)?！贝舜伟l(fā)言立即引起了業(yè)界同行和主管單位的重視，也讓程京真切地感受到了國家在科技重大領(lǐng)域重新布局的決心。

兩年后，程京放棄國外優(yōu)渥的待遇，拒絕了國外公司技術(shù)總監(jiān)俯身親吻腳背的挽留，帶著先進(jìn)的生物芯片技術(shù)回到了祖國，以清華大學(xué)第一位“百名人才引進(jìn)計劃”入選者的身份，成為清華大學(xué)生命科學(xué)與工程研究院教授、博士生導(dǎo)師。

中國的生物芯片研制也由此正式起步。

不久，程京在中南海作了主題為《生物芯片——下個世紀(jì)革命性的技術(shù)》的報告，建議國家加大生物芯片研發(fā)方面的投資力度，積極參與國際競爭。

國家相關(guān)部門聽取了他的建議。隨后，由清華大學(xué)等4家單位出資的北京博奧生物芯片有限責(zé)任公司在中關(guān)村生命科學(xué)園成立，程京任總裁。

醉心于生物芯片研究的程京克服資金不足、人才匱乏等重重困難，在公司成立兩年后，研發(fā)出第一臺生物掃描儀。

此時國內(nèi)“非典”疫情爆發(fā)，程京主動請纓，投身于全新領(lǐng)域的研究：研制檢測“非典”的生物芯片。

隨著SARS病毒檢測基因芯片研發(fā)項目的啟動，程京和同事們一起沖到抗擊非典的一線，為北京43所接收“非典”患者的醫(yī)院免費測試病患樣本。

面對著從未見過的病毒和當(dāng)時人人談SARS色變的恐慌，程京承擔(dān)了巨大的壓力?！?003年4月26日凌晨1時43分”，程京至今還清楚地記得成功研制專門用于SARS病毒檢測基因芯片的時間。

芯片馬上被投入到SARS疑似患者的檢測與甄別中。試驗成功后，芯片被派上防疫一線，成為狙擊病毒擴(kuò)散的主力軍，為打贏“非典”立下赫赫戰(zhàn)功。

如何將中國生物芯片推向全世界？是程京經(jīng)常思考的問題。

2005年，全球生物芯片行業(yè)的先驅(qū)、世界著名基因芯片公司“昂飛(Affymetrix)”通過種種關(guān)系主動找到程京尋求合作。也正是抓住了這個機(jī)會，博奧的生物芯片憑借先進(jìn)的技術(shù)優(yōu)勢進(jìn)入國際市場。此后，越來越多的國際合作接踵而至。

在程京的努力下，中國在全球生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域站到了第一梯隊。

平民化應(yīng)用——攻關(guān)“聽障”

“生物芯片的出路在于應(yīng)用”，這是程京始終奉行的理念。

為此，程京和他的團(tuán)隊不斷嘗試改進(jìn)，將研發(fā)的產(chǎn)品送到試點醫(yī)院應(yīng)用，在收集反饋信息的基礎(chǔ)上，不斷進(jìn)行改良，開發(fā)出低中高三個檔次的產(chǎn)品，力求做出讓百姓消費得起的“科技產(chǎn)品”。

為了推進(jìn)生物芯片的平民化應(yīng)用，做到讓更多的患者受益，程京開始在聽力障礙領(lǐng)域攻關(guān)。

聽力障礙是我國第二大出生缺陷疾病。我國現(xiàn)有聽力殘疾人2054萬，其中0-6歲兒童超過80萬人，且每年新增3萬名聾兒。在聽力障礙人士中，有相當(dāng)一部分不是先天性耳聾，而是因為后天注射鏈霉素、慶大霉素等氨基糖甙類藥物致聾。

程京認(rèn)為利用生物芯片解決這一悲劇很有必要。于是，他帶領(lǐng)團(tuán)隊苦心鉆研，運用磁珠分離富集單鏈DNA技術(shù)、人工錯配堿基技術(shù)等生物科技，設(shè)計高精度、高靈敏度、高通量的突變位點檢測芯片。

經(jīng)過3年攻關(guān)，2009年，全球首枚遺傳性耳聾基因檢測芯片在北京誕生。程京說：“芯片靈敏度低就需要采集大量樣本，這對于新生兒來說創(chuàng)傷大且不易實現(xiàn)。磁珠分離富集單鏈DNA技術(shù)將芯片檢測靈敏度提高了25倍。如此一來，一滴足跟血、一點口腔唾液、頭發(fā)毛囊就夠用?！?/p>

這也為后續(xù)預(yù)防遲發(fā)性耳聾、避免聽力損傷的研究提供了科學(xué)依據(jù)。

2012年，北京市應(yīng)用程京的研究成果在全市范圍內(nèi)率先對所有新生兒進(jìn)行遺傳性耳聾基因篩查，并且很快在全國推廣。超過300萬新生兒因此受益，其中超過7萬人避免了因錯誤用藥導(dǎo)致一針致聾。

如今，博奧生物先后獲得10余項國家級獎勵，研制開發(fā)出生物芯片及相關(guān)儀器設(shè)備等上百項有自主知識產(chǎn)權(quán)的產(chǎn)品，商業(yè)轉(zhuǎn)化實施率近60%，其產(chǎn)品和服務(wù)出口北美、歐洲、中東等20余個國家和地區(qū)。

再打遭遇戰(zhàn)——鏖戰(zhàn)“新冠”

程京的生物芯片研制之路并未止步。

新冠肺炎疫情突襲人類，程京再次披掛出征。和抗擊非典相比，這次他帶領(lǐng)研發(fā)團(tuán)隊出擊更加主動?！霸賾?zhàn)疫情，我們從容了許多”，程京說。

受鐘南山院士的委托，程京親自組建團(tuán)隊，就“如何更加快速便捷地檢測新型冠狀病毒”開展攻關(guān)，并和北京大學(xué)教授、美國科學(xué)院院士謝曉亮詳細(xì)討論過團(tuán)隊技術(shù)、生產(chǎn)能力等情況。

快速鑒別出病毒，盡早確診患者，盡早隔離治療，是切斷傳染源、控制疫情傳播的關(guān)鍵，也是精準(zhǔn)治療的前提。

與鐘南山院士、李蘭娟院士商量后，程京從接近開發(fā)成熟的一款呼吸道病毒檢測芯片上，撤下原定19種呼吸道病毒中的一種較罕見病毒，替換上新型冠狀病毒。

每天研究都接近凌晨3時，程京和同事們一家一家醫(yī)院采集樣本，全部采完已經(jīng)是早上7時。采集到的所有樣本還要送回醫(yī)院滅活，之后實驗人員才能對樣本進(jìn)行檢測。

為快速達(dá)到審批要求的臨床試驗樣本量，盡快通過國家藥監(jiān)局的審批應(yīng)用于臨床，院士們幾經(jīng)商討，最終，將檢測的病毒減到了6種。

歷經(jīng)多個晝夜的艱苦奮戰(zhàn)，程京帶領(lǐng)的研究團(tuán)隊研發(fā)出的包括呼吸道多病毒（含新冠病毒）核酸檢測芯片系統(tǒng)、全集成芯片實驗室系統(tǒng)、車載新冠病毒核酸檢測移動實驗室等多項抗疫科技成果，迅速用于疫情防控前線，為我國抗擊新冠肺炎疫情提供了最有效的技術(shù)支撐和科技保障。

其中，車載新冠病毒核酸檢測移動實驗室的應(yīng)用，成功將核酸檢測現(xiàn)場化、隨時化，不再需要配備特殊實驗室和專業(yè)人員，普通大眾也可以自行完成檢測，為疫病防控提供快速、機(jī)動、短程、安全、高效的可移動式檢驗平臺，能有效應(yīng)對新冠肺炎的突發(fā)事件，如聚集性爆發(fā)和我國陸地口岸通關(guān)人員的快速檢測等，保障醫(yī)護(hù)人員的安全，顯著提升了新冠肺炎突發(fā)現(xiàn)場的應(yīng)急處置能力。

在程京看來，生物芯片領(lǐng)域“桂冠上的明珠”是全集成芯片實驗室。目前，博奧生物已在生化、基因兩個領(lǐng)域中實現(xiàn)了這一目標(biāo)，免疫領(lǐng)域的全集成芯片實驗室也即將實現(xiàn)。

“生物芯片，是全國人民的健康福祉所向”，程京說，他將會一直投身于生物芯片，陪著它一步一步走向世界。