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程京院士:中国生物芯片“第一人” 以“方寸空间”探索生命奥秘

2023-09-12   央广网   阅读量:152

    央广网北京9月12日消息(记者雷妍)日前,中国残联发布数据显示,我国新生儿听力筛查率已达到97.1%。取得这一成就,与一款基因检测芯片的诞生密不可分。而这款芯片的研发者——中国工程院院士、清华大学医学院讲席教授、生物芯片北京国家工程研究中心主任程京,被誉为中国生物芯片“第一人”。做“第一人”是什么滋味?生物芯片能给我们的生活带来哪些改变?央广网记者带着这些问题,走进了程京在北京昌平的办公室。

    生物芯片:方寸空间处理大量生命信息

    随着芯片技术在生活领域越来越广泛的应用,很多人都有所耳闻。但它到底是什么、又会给我们的生活带来什么变化?

    程京介绍,生物芯片就像一个微型实验室,如同信息时代的电子芯片。生物芯片具有微型化、集成化、并行化、自动化和数字化等特性,能在方寸空间处理大量与生命相关的信息。这样,原本需要在专业实验室中才能完成的样本制备、反应和检测等整个检测过程在一张拇指大小的生物芯片上即可快速完成,大大提高了研究和工作效率。

    近些年,生物芯片技术已经广泛应用到健康评估、临床诊断、个体化诊疗、生命科学研究、药物开发、分子育种、食品安全、司法鉴定等众多领域,一大批针对出生缺陷防控、临床诊断、老年慢病管理等的生物芯片产品和服务已经为国家和百姓带来了巨大的经济和社会效益。

    所谓的第一都有时限性,过去了就过去了

    作为一种前沿技术,生物芯片受到各界广泛关注。然而,在1999年,我国生物芯片还是“一穷二白”的状态。当年,程京带着自己的梦想,作为清华大学“百名人才引进计划”第一人回国,领导研制了多种生物芯片,主持建立了国内急需的疾病预防、诊断和预后分子分型芯片技术体系。

    2001年10月,由他主持的全球第一枚电磁生物芯片研发成功;

    2004年6月,由他主持研制的专门用于微阵列生物芯片检测的激光共焦扫描仪出口到美国、韩国,成为我国首台出口到国外的高精密生物仪器;

    2009年,程京带领团队成功研发出全球首款遗传性耳聋基因检测芯片,让中国成为了国际上规模最大的遗传性耳聋基因筛查国;

    2019年新冠肺炎疫情暴发初期,程京带领团队仅用一周时间,就成功研发出了全球首款可在1.5小时同时检测多种病毒(含新冠病毒)的“呼吸道多病毒核酸检测芯片系统”,实现了对新冠患者的精准诊断、有效分流;为抗击新冠疫情,他带领团队快速研发出全球第一个无空间隔离要求的车载式全集成新冠病毒核酸检测移动实验室,可实现多种需求场景下的快速检测,45分钟即可完成全程实验,最快35分钟报告阳性结果……

    20余年时间,程京带领生物芯片技术团队已创造了多个世界第一。其自主研发的生物芯片及其配套试剂、仪器,广泛应用于遗传病、肿瘤、个体化用药、感染性疾病、生化多指标检测、大健康管理等领域,已经实现了我国生物芯片“惠及世界”的跨越。

    面对众多的“第一”,程京只是淡淡地说:“所谓的第一都有时限性,过去了就过去了,总会有新的第一出来。”

    无论“东方”“西方”,知识没有非此即彼的选择

    中医药是中华民族的宝贵遗产,在我国医疗卫生体系中发挥着重要作用。但是中医药的理论体系和西医为代表的现代医学截然不同。

    中医从本质上说是实践医学,更看重最终结果;现代医学则是实验医学,不仅重视结果,更看重过程及原理的理论解释。程京表示,“知识没有非此即彼的选择。它们可以是各有千秋、各有所长,我们取长补短,最终能够圆满解决问题,就是最好的结果。”

    正是在这种思路下,分子本草技术应运而生。

    程京带领团队,“通过现代科学方法来验证中医药的疗效和作用机制,用西医听得懂的科学语言来解读和评价中医药。”结合现代生命科学、人工智能、大数据等,首次构建了国际上超大规模的中药分子功能基因表达谱数据库和AI组方系统,通过设定符合现代医学体系的评价指标,对传统中医药处方进行客观的评价打分,并在创新药物开发方面展现出了巨大的潜力。从经典理论和经验用药入手,分子本草技术开发了针对国际医疗难题——慢性心力衰竭的创新药物,并在中国中医科学院广安门医院进行的前期临床观察中表现出令人欣喜的结果,在改善气短、喘憋、乏力、水肿等典型症状上具有很好的临床疗效,该药物目前正在进行多中心临床研究。无论从效果,还是评价体系,分子本草技术都更易被“西医思维”所接受,为新时代中医药传承创新发展,以及国际化探索提供了有益的新思路和新策略。