最美科技工作者 | 程京：在生物芯片世界里求索

原创史诗科普时报

他“沉迷”在医学生物物理学研究的世界，他的贡献为中国生物芯片发展带来一次次的喜讯——开发出全球首款遗传性耳聋基因检测芯片，为全国600万以上新生儿开展免费筛查；带领团队快速实现SARS病毒检测基因芯片研发，为SARS病毒快速早期临床诊断提供了可靠高效的方法和途径；成功研发出可以快速检测病毒的基因芯片，在抗击新冠疫情期间发挥重要作用……

近日，在北京市委宣传部、北京市科协等部门组织开展的遴选活动中，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当选2023年北京“最美科技工作者”。

作为我国生物芯片领军人物，程京带领团队实现了我国生物芯片从“一穷二白”到“惠及世界”的跨越式发展。

第一个“吃螃蟹”的人

清华大学老生物学馆地下一间不足30平方米、四处漏风的简陋房间，是程京刚回国时的第一间实验室。

回国后的创业过程波折而艰苦。程京经常要到国外购买大量的实验器材，过海关时常被拦下，被误以为是“走私的”。“学校确实没有实验室，连桌椅板凳都是学校走廊里捡回来的。”程京说，省下来的钱用来买仪器、部件、试剂。

2000年，在“国务院办公厅第十次科技讲座”上，回国不久的程京作了题为“生物芯片——下个世纪革命性的技术”的专题报告，呼吁中国要加大生物芯片研发投入，尽快建立国家级工程研究中心，迅速研发出一批具有我国知识产权的专门技术，积极参与到国际竞争的行列中去。

正是这次掷地有声的呼吁，奏响了我国生物新品征程的序曲。同年9月，welcome海洋之神-首页(中国)有限公司暨生物芯片北京国家工程研究中心正式成立。

当时，我国正处于产业结构的变革时期，基础科研水平已经有了巨大飞跃，科学论文数量排在世界前列，但科技成果转化率却并不理想。如何突破这一瓶颈，使高科技企业凭借自身的造血能力健康发展，程京无疑是第一个“吃螃蟹”的人。

虽早有心理准备，但创业的艰辛还是犹如巨石，压在年仅36岁的程京身上。“压力非常大，因为还没有人把国家中心做成企业这个先例。”程京感慨。

用芯片利器对抗疾病

程京坚信，生物芯片要走出实验室，才能真正造福人类。

程京在观察芯片。（受访者供图）

2003年，博奥生物第一台生物芯片相关产品激光扫描仪问世。同年，“非典”暴发。程京心里清楚，只要病毒的全基因测序结果一出来，就意味着这场抗击“非典”的斗争找到了突破口。于是，他第一时间启动SARS病毒检测基因芯片研发项目，力图找到快速、早诊SARS的有效途径。

2003年4月26日凌晨1时43分，程京对这个时间记忆犹新。他和团队利用快速研发的基因芯片首次成功地实现了对“非典”病人临床样本的检测和确认。“结果表明，SARS病毒检测基因芯片在技术方法的严谨性、发病早期检测、检测准确率和灵敏度等方面均具有明显的优势。”程京说。

后来，解放军总医院耳鼻喉科主任戴朴曾找到程京，希望他们可以针对耳聋基因的诊断研发出一种又快又准、还不贵的检测方法。

在研发过程中，如何实现高精度、高灵敏度、低成本的检测是巨大的挑战。实验室里，15个基因位点跳得七上八下，“信号”都很好，但很难调平衡。光这个细小的工作，就耗费了半年时间。

投入了巨大心血后，终于迎来了突破性的成功。2009年，程京团队推出全球首张“遗传性耳聋基因检测芯片”，覆盖了能够检测先天性耳聋、药物性耳聋、迟发性耳聋相关的致聋基因位点，实现了耳聋从被动康复到主动预防的重大突破。

“成本和利润控制得都很好，摆脱对进口产品的依赖。” 程京带领团队，解决了这个看似矛盾的市场需求。迄今这项精准医疗的标志性成果已为全国600万以上新生儿进行了免费筛查，使16万多名新生儿及其母系家庭成员免于药物致残。

2019年底，在新冠疫情暴发初期，程京主动请缨，带领团队仅用一周时间就研发出全球首款可在1.5小时内同时检测包括新冠病毒在内的多种病毒的“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和有效分流。产品获批后，1.2万人份芯片试剂盒第一时间被送往武汉疫区，在一线危重病人的抢救中发挥了重要作用。

与病毒赛跑，分秒必争。那段时间，身边的工作人员偷拍过一张程京就餐的照片，一碗泡面一包榨菜就是他“丰盛”的晚餐。

让世界读懂中医

打赢新冠疫情这场仗，离不开中医药的广泛参与。程京常常想，中国传统中医药学蕴含无数宝藏，但如何用科学的语言向世界阐释中医原理，是个巨大难题。

“西医是实验医学，要用实验证据支撑其做法；中医是实践医学，更注重结果。”在程京看来，中医需要用科学手段，拿出科学的实验证据，给出科学的解释，中医西释势在必行。

分子版《本草纲目》就是程京口中所说的“用西方人听得懂的科学语言解释中医”。程京带领多学科交叉团队研发了“分子本草技术”，即基于现代生命科学和人工智能技术首创世界超大规模的中药分子功能基因表达谱数据库，在“中医循证”的方向上走出了一条探索创新之路。

“通过这些技术，让国际同行更清晰地理解中医治病的原理。”程京介绍，目前，中药功能组学数据库已经涵盖了900多种中药、300多种食物，包含了10亿级基因表达实验数据和2500多万条信号通路分析结果。

从传统的经典理论和经验用药入手，结合现代生命科学和人工智能技术，这是“分子本草技术”的精髓所在。“我们和中国中医科学院广安门医院王阶教授团队合作，开发了针对慢性心力衰竭的创新药物，并在前期开展的临床观察实验中发现，这个方剂对于慢性心衰患者心肌细胞、心成纤维细胞和肾细胞的疾病信号通路改善率达到90%以上。”程京说，目前该方剂已在7家权威医院开始进行多中心临床研究，在水肿、喘憋、疲倦乏力等症状表现出了很好的临床疗效。

来源：科普时报

作者：史诗

编辑：吴桐

审核：王飞

终审：尹传红

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