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仰望夜空，閃閃的星辰讓人心馳神往，在生命科學領域，瀚如星海的細胞世界更是科學家們孜孜不倦的追求。
中國科學院青島生物能源與過程研究所研究員、單細胞中心主任徐健便是萬千“追星”科學家中的一員，他堅持原創服務社會的理念，潛心國產原創儀器研制，矢志探索微觀世界的“功能之光”，在仰望星空的同時腳踏實地，為國產儀器的振興、為微觀世界的探索而不斷奮進。
徐健應邀在2023中國腸道大會主持交叉技術大會并做學術報告 青島能源所供圖
原創儀器，追逐產業振興之光
2008年，中國科學院青島生物能源與過程研究所時任所長王利生和黨委書記趙汐潮遠赴美國為早期的研究所尋找初始科研力量。在中國科學院使命的感召下，在研究所創始團隊奮斗不息、創新不止的精神感染下，徐健很快放棄美國圣路易斯華盛頓大學的永久職位和綠卡，全職回國，依托中國科學院優勢資源及高層次人才引進政策的大力支持，開始了自己科學報國、服務社會的科研之路。
“在實驗工作中，我發現大部分的高端科學儀器都是國外的品牌，我國是制造業大國，為什么高精尖的科學儀器我們不自己造呢？”徐健回憶道，自此“自己造儀器”這個想法便在徐健心里悄悄生了根。
2012年，美國萊斯大學博士馬波全職加入青島能源所，他背后蓬勃發展的微流控技術，讓徐健“自己造儀器”的想法有了落地的支撐。他們一拍即合，組織同事們圍繞國家重大戰略部署，從國家需求中確定科研課題。他們創建了單細胞中心，開啟了從“買國外儀器”、到“用自己研制的儀器”、再到“推廣自己研制的儀器”的無比艱辛卻又無限光榮的歷程。
十年磨一劍，單細胞中心提出了拉曼組等單細胞代謝表型組學概念，并研制成功了FlowRACS、RACS-Seq、CAST-R、EasySort等一系列原創的微生物組/單細胞分析科學儀器，服務于細胞工廠篩選、微藻分子育種、生物資源挖掘、生物制造過程監控、抗感染精準用藥、藥物篩選等廣闊領域。在研究所的支持與鼓勵下，這些“首臺套”生命科學高端儀器正在通過青島星賽生物科技有限公司進行產業化推廣。
“我們暢想著自己孕育的這些‘機械寶寶們’，能夠走向國內外的每一個實驗室和廠房，從而建立地球上每個細胞的“功能身份證”系統，以無損、實時、深入地探測與挖掘自然界和人體中蘊含的細胞資源！”徐健興奮地說。
徐健在實驗室指導學生做實驗。 青島能源所供圖
感染診療，探索生命健康之光
在人類疾病中，感染性疾病的發病率位列第一，而死亡率位列第三。發病率、死亡率，這些冷冰冰的數字的背后，是一個又一個支離破碎的家庭。徐健意識到抗擊超級細菌對于人民健康和公共衛生的重大意義，而耐藥微生物感染這頭灰犀牛如何及時、準確地發現，具有非同尋常的臨床價值。突破現有臨床困境，打破現有藥敏儀器方法學的原理性局限，是徐健為團隊定下的目標。
開發更加靈敏快速的檢測技術，研制原理樣機，儀器關鍵器件實現國產化……徐健帶領團隊朝著目標艱難前行。
“我們從2015年開始成立了微生物藥敏快檢的原理開發與儀器研制的突擊隊”徐健回憶道，“歷時兩年的探索與努力，2017年我們終于在SCI期刊上發表了全新的單細胞精度藥敏快檢方法，這是我們心血的結晶，也是第一個階段性的小勝利。”
方法學的建立為突擊隊打了一劑強心針，短暫的歡欣之后，他們更加堅定地投入到第二、第三階段的研發工作中。查閱資料、對比品牌、篩選部件、核對參數，連續不斷地試用，形成的是數千張圖片、數萬組光譜數據……在那從早到晚徹亮的燈光下，他們一張張草圖的改，一個個部件的試，一次次實驗的重復。“設計-嘗試-失望-振作-再嘗試-欣喜”，研發的艱辛不斷地循環往復，最終迎來了苦寒中的梅香。
徐健帶領的單細胞中心在2018年底研制出針對臨床病原快檢的單細胞拉曼藥敏快檢儀CAST-R原理樣機。隨著不斷升級優化，團隊基于拉曼組策略，推出了單細胞精度的病原菌鑒定、活性判斷、活力測量、藥敏表型測定和全基因組溯源技術體系SCIVVS，其中藥敏檢測時長僅為傳統方法的1/10。通過與多個臨床團隊合作，單細胞中心建立了“微生物藥敏單細胞技術臨床示范網絡”，開始了業界推廣。
徐健在博鰲亞洲論壇全球健康論壇上做報告 青島能源所供圖
國之所需，鑄造探微設施之光
微生物無處不在，且蘊含著無窮的寶藏與魅力。挖掘復雜微生物組的功能并加以利用，亟需高通量、大規模、一體式的微生物組探測科學設施。
“我的導師是美國科學院、醫學院院士Jeffrey Gordon，他在腸道菌群領域做出了奠基性、開拓性的工作，我有幸成為他最早的微生物方向研究生之一，”徐健回憶，“在微生物組領域二十多年的科研經歷，讓我逐漸產生了建設微生物組探測設施的想法。”在美國的學習工作經歷，培養了徐健在微生物組基礎研究的科學思維，而在青島能源所的十余年工作經歷，則賦予了徐健基于單細胞分析儀器自主創新來建設微生物組探測設施的底氣與自信。
單細胞中心多年的研究積累與奮斗方向不斷吸引著年輕科研力量的加入。美國貝勒醫學院博士孫魯陽、美國能源部大湖生物能源研究中心博士沈威、德國萊布尼茨光子技術研究所博士鄭曉姍等陸續回國，拓展了團隊在單細胞測序、生物拉曼成像等方面的科研力量，自此匯集多學科、多領域的MEx建設團隊基本形成。
徐健帶領團隊提出了“原位功能”靶向性的單細胞多組學新思路，打通了“菌群單細胞代謝表型組+基因組+培養組”總體技術路線，證明了在復雜微生物組樣品中，在單個微生物細胞精度進行代謝功能探測、高質量全基因組測序、活體細胞“先篩后養”等的可行性。
同時，團隊在全球范圍內積極尋找具有優秀技術和資源的合作伙伴，成立企業聯合實驗室、啟動國際大科學計劃、建立了技術與裝備水平領先的微生物組單細胞分析技術服務網絡，目前中心的技術與裝備已經服務18個國家重點實驗室和多個世界500強企業。
“我們計劃建設世界首個微生物組探測設施，”徐健憧憬道，“我們期望從新儀器、新數據、新智能的角度，推動微生物組研究向“單細胞多組學”邁進，并通過建立快速、精準、全景式、低成本的菌群質檢質控技術以及相應的標準體系，突破目前臨床、工業、環境、資源和安全等諸多場景中微生物組難以快速“體檢”與“調控”這一共性瓶頸，以充分發揮和盡情釋放這些“微小巨人”的磅礴力量。”
君子素其位而行，不愿乎其外。徐健帶領單細胞中心團隊，懷著科學儀器原始創新的初心，向著微觀世界的耀眼光芒繼續前行。