打造中國的生物“芯”

“中國應加大在生物芯片研發方面的投資力度，實現強強結合，盡快建立國家級生物芯片工程研究中心，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。”2000年2月29日，程京在為國務院及有關部委領導作報告時如此呼吁。

他的建議引起了國家對生物芯片技術的高度重視。2000年9月30日，北京博奧生物芯片有限責任公司正式成立，并承擔起生物芯片北京國家工程研究中心的投資建設和運營管理任務。

作為博奧生物總裁兼技術總監、生物芯片北京國家工程研究中心主任，程京沒有辜負期望。自2002年1月承擔了國家“863”功能基因組和生物芯片重大專項生物芯片的研究與開發課題后，他帶領課題組成員經過三年研發，終于圓滿完成規定任務，建立了與我國生命科學研究、醫藥研究及生物技術發展密切相關的生物芯片系統技術平臺，為我國的生命科學基礎研究、新藥開發、醫學診斷和生物檢測等行業提供了有力的核心技術支撐和產品服務，為我國生物芯片制作裝備及檢測儀器的產業化打下了基礎，實現了我國生物芯片從無到有，從弱到強的飛躍。
 
5項產品將實現規模化出口

“生物芯片技術是在后基因組和蛋白質組學時代的一個關鍵性技術，在未來的生物醫學和生物檢測應用方面都有廣泛的前景。生物芯片平臺是一套綜合的技術和知識體系，它除了生物芯片本身以外，還需要配套的生物材料、儀器設備、生物信息學軟件系統等的支持。這包括分子生物學、光機電和力學、材料學、醫學等各種相關學科的知識，是目前生物學研究中最復雜的一項。”程京介紹說。他表示，博奧生物經過6年來的努力，已經建成了“生物芯片，生命科學儀器，軟件與數據庫，生物試劑與耗材”四大系列共計100多項產品和服務。截至2005年9月，博奧生物已經有5項產品開始進入美國、歐洲、日本和韓國等生命科學主要市場，并在2006年實現規模化的出口。博奧生物應用自有技術和知識，正與國際最大的基因芯片公司Affymetrix合作，研制和生產下一代基因芯片掃描儀。

經過幾年的努力，博奧生物已經開發出了包括基因分型芯片、表達譜芯片、蛋白芯片和細胞芯片的一系列具有自主知識產權的微陣列核心技術。博奧生物構建了各種cDNA和寡核苷酸文庫及預制芯片以及按照基因功能分類的6類微陣列生物芯片產品，其中包括世界唯一的HLA基因分型芯片；家蠶寡核苷酸微陣列芯片；可用于多種自身免疫性疾病的快速鑒別檢測、為臨床醫生提供更豐富的輔助診斷信息的自身免疫疾病檢測芯片；用于細胞電生理檢測的細胞電旋轉檢測芯片和神經細胞網絡電生理監測芯片等多種芯片產品、覆蓋臨床絕大多數革蘭氏陽性細菌及其重要的耐藥基因；可同時進行細菌鑒定與耐藥基因檢測的細菌鑒定與耐藥檢測基因芯片以及可檢測近20種重要致病性分枝桿菌和針對5種抗結核“一線藥物”的42種常見耐藥基因類型的分枝桿菌菌種鑒定和結核耐藥性檢測基因芯片。

食品安全芯片檢測系統填補國際空白

除研發以外，程京還非常注重讓產品更好地服務于市場。

“我們通過自己的研發，結合客戶的市場需求，開發出系統解決方案。”他說，“比如專門針對食品安全檢測開發的獸藥殘留檢測蛋白芯片和人體內興奮劑檢測蛋白芯片，從樣品處理、芯片設計、檢測儀器到檢測軟件，整套系統都是我們自己開發的，分別獲得了ZL保護，并填補了國際芯片檢測領域的空白。”

據他介紹，獸藥殘留檢測蛋白芯片第一代產品已通過了國家質檢總局組織的專家鑒定和驗收，該試劑盒可在三小時內對待檢樣品中多種獸藥同時進行殘留檢測，是一種高效的獸藥殘留初篩分析工具。目前已經研制出能夠檢測磺胺類、喹諾酮類等9種獸藥殘留的第二代蛋白芯片，每套試劑盒可檢測24個樣品。通過對大量實際樣品的檢測表明，獸藥殘留蛋白芯片檢測平臺系統操作簡單、檢測速度快、檢測通量高，能在同一張芯片上并行檢測多份樣品中的多種獸藥殘留，且檢測靈敏度達到了歐盟和國家最高殘留限量的要求，檢測結果與確證方法相比有很好的符合率。

中國成功申辦2008年北京奧運會后，時任國務院副總理的李嵐清于2001年9月先后兩次就國產化興奮劑檢測生物芯片裝置的開發工作做出了專門批示。2001年11月，博奧生物聯合清華大學、國家體育總局興奮劑檢測中心等機構，在程京博士的帶領下，正式啟動了高通量興奮劑檢測蛋白芯片項目的研發工作。博奧生物基于芯片平臺的興奮劑檢測技術可在一片芯片上同時對16種違禁藥物進行檢測，具有通量高、速度快、成本低和操作簡單的優勢，解決了現有方法檢測費用過于昂貴、檢測人力需求巨大等問題，可以最終實現運動員大規模的篩查。2005年3月，英國NatureMethods雜志在其科研亮點專欄名為《生物芯片——奧林匹克的希望》的文章中指出，“生物芯片北京國家工程研究中心（暨博奧生物）研制的新型、高通量興奮劑檢測蛋白芯片正在成為反興奮劑斗爭中的有力武器。”

此外，博奧生物還在臨床檢測、芯片教學等諸多應用領域開發出了相應的整體解決方案，他們都可以與自主研制的激光共焦掃描儀相結合，從芯片熒光掃描圖像直接給出檢測結果并生成報表，無需人為統計數據和計算。

程京表示：“這樣的整體系統，充分考慮到了顧客的需求和便捷，同時在技術上有很大提高。與傳統設備相比，我們的檢測速度可提高5倍。”
中國應發展自己的生命科學儀器工業談及我國今后生物芯片領域的發展，程京認為：“中國是時候，也有能力發展自己的生命科學儀器工業。”他說：“以前我們在儀器設備方面做的很少，主要是小打小鬧做點試劑盒什么的。863實施過程中很大一部分經費，都用來購買了國外的設備，這對中國來講是個很危險的信號。一旦受到國外的限制，將給我國帶來很大的威脅，因此很多東西都應該自己做。”

說到自己的產品，他顯得信心十足：“其實現在我國已經具備了做這些儀器和設備的能力，而且做的時候完全可以有一些創新。我們已經出口的產品，如激光掃描儀，在同類產品中，我們是相當優秀的。跟同一檔次的產品比，我們絕對是數一數二，即便跟價格超過我們數倍的高檔產品比，我們在性能上也不比他們差，因此我們現在很有信心。”但他認為，政府還應加大支持力度：“要逐步樹立消費者對國產品牌的信心，政府應該加大力度進行引導。如果自己的政府都不通過政府采購這樣的手段來扶持民族工業，我們用幾年時間跟人家幾十年的基礎競爭，談何容易？”

程京簡介

男，1963年7月生。教授、博士生導師。長江學者計劃特聘教授。
1983年畢業于上海鐵道大學（現同濟大學）電氣工程系，獲學士學位。
1992年在英國史查克萊大學獲司法生物學博士學位。先后在英國史查克萊大學、阿伯丁大學細胞及分子生物學系、美國賓夕法尼亞大學病理及實驗室醫學系作博士后研究。
1996年后曾任美國賓夕法尼亞大學病理及實驗室助理教授；美國Nanogen公司資深科學家／資深工程師、首席科學家／首席工程師以及首席研究員；美國AVIVA Biosciences公司技術總監。
1999年3月受聘于清華大學生命科學與工程研究院任教授、博士生導師、生物芯片研究開發中心主任、教育部“長江學者計劃特聘教授”。

2000年9月起至今任生物芯片北京國家工程研究中心主任。主要從事DNA芯片、細胞芯片和芯片縮微實驗室的研究開發。在生物芯片領域中目前承擔國家自然科學重點基金、863高技術項目、國家重大基礎研究項目（973）以及科技部功能基因組與生物芯片重大專項各一項。

其在司法鑒定、分析化學、醫學分子生物學等領域作了許多開拓性的研究工作，曾發明了兩種分別用于動、植物DNA快速萃取的方法；完成了生物芯片中細胞的過濾分離與介電電泳分離、細胞芯片及芯片實驗室等多項前沿性研究項目。

現已獲得7項歐美ZL，正在國外申請的ZL50項，發表在書、刊上的論文有70多篇，有關生物芯片的論文44篇，其中1998年在Nature Biotechnology上所報道的縮微芯片實驗室為世界首創，被1998年Science評選出的十大科技突破所引用。

曾獲得國家杰出青年基金，并曾獲Nanogen公司頒發的杰出成就獎NanoAward、首都防治非典型肺炎工作先進個人獎和回國留學人員成就獎。在美國出版了世界上第一本關于生物芯片的專著《Biochip Technology》。 

程京：從“四不像”到高精尖人才

正是這位44歲的年輕學者，在司法鑒定、分析化學、醫學分子生物學等領域作出了大量開拓性的研究工作，曾發明兩種分別用于動、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、細胞芯片及芯片實驗室等多項前沿性研究項目，目前正在生物芯片領域中承擔國家自然科學重點基金、863高技術項目、國家重大基礎研究項目（973）以及科技部功能基因組與生物芯片重大專項各一項。

談及當初如何走進生物芯片領域，程京表示：“是偶然向必然的過渡。”

1983年，20歲的程京從上海鐵道大學電氣工程系拿到了工學學士學位，進入一家生產內燃機車的國營工廠。沒過幾年，他放棄了穩定的工作赴英國深造，成為我國派出留學生中的第一個司法生物學博士。隨后，又完成了細胞及分子生物學博士后研究。“當時感覺自己‘四不像’，什么都學了一點，但是都不精。”為了將來的發展，他開始尋找一個能把自己所學知識融會貫通的領域。

一個偶然的機會，他看到美國賓夕法尼亞大學刊登的一則招人廣告，內容很玄，要求本科學工程，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。能符合如此“怪異”要求的人不多，程京卻恰巧是其中之一，于是，1994年，他來到美國賓夕法尼亞大學，從此邁入生物芯片領域。

1999年3月，已在美國某公司任首席科學家的程京回到祖國，受聘于清華大學生命科學與工程研究院任教授、博導、生物芯片研究開發中心主任。當時，我國在生物芯片領域的研究剛剛從零開始，與國外差距非常大。

經過幾年的研究，他的才華得到了證實。他帶領研究人員開發的細胞膜片鉗芯片技術獲得了美國生物工業大會頒發的“科學突破發明獎”，同時跟美國一家公司簽訂了合約，“對方拿350萬美金來換回在全球對我們芯片的銷售權，芯片利潤的70％歸我們。”
 
如今，我國的生物芯片研究已取得令人滿意的成績，他說：“有些芯片技術我國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，還有一小部分存在一些差距。”
 
據了解，程京除了搞科研外，對商業操作也頗有研究，曾專門花時間強化學習企業經營，他表示對學生的要求也是如此。“我希望培養兩棲人才，在科研、商務兩方面都對學生進行專門培訓，現在畢業的學生有三分之一都留在我的公司從事科研管理工作。”