【北京科技報】2023年北京“最美科技工作者”｜程京：中國生物芯片“第一人”

生物芯片作為一種前沿技術(shù)近年來(lái)受到各界廣泛關(guān)注。在這方面，中國工程院院士、清華大學(xué)醫學(xué)院講席教授、生物芯片北京國家工程研究中心主任程京，被稱(chēng)為中國生物芯片“第一人”。

1994年，程京進(jìn)入美國賓夕法尼亞大學(xué)開(kāi)始從事生物芯片這一新領(lǐng)域的研究，直到1999年回到清華大學(xué)，從回國到現在二十多年的科研生涯，程京帶領(lǐng)團隊實(shí)現了我國生物芯片從“一窮二白”到“惠及世界”的跨越。

5月30日“全國科技工作日”來(lái)臨之際，程京院士獲評2023年北京“最美科技工作者”。談及自己多年來(lái)的科研心得，他說(shuō)：“我們做科研，經(jīng)常會(huì )面臨各種煩惱和問(wèn)題，但越是解決不了的，就越需要較勁，白天黑夜咬定青山不放松！”

生物芯片技術(shù)上世紀80年代興起于歐洲，后來(lái)傳入美國，科研人員將做集成電路芯片的光刻工藝移植到了生物芯片上，使其技術(shù)水平突飛猛進(jìn)。到上世紀末，美國科研級的生物芯片就已問(wèn)世，并開(kāi)始對“生物芯片”這一概念進(jìn)行科普，十分看好這種技術(shù)在未來(lái)的前景。

1999年，程京成為清華大學(xué)“百名人才引進(jìn)計劃”啟動(dòng)以來(lái)第一位被邀請回來(lái)的科學(xué)家。在當時(shí)，國內的生物芯片研究可謂“一窮二白”，清華大學(xué)也沒(méi)有現成的生物芯片實(shí)驗室，只能先給他騰出不到30平方米的半地下室作為過(guò)渡。盡管條件簡(jiǎn)陋，但程京并沒(méi)放在心上，他著(zhù)急的是趕緊把生物芯片的研究做起來(lái)，開(kāi)始緊鑼密鼓地籌建清華大學(xué)生物芯片研究與開(kāi)發(fā)中心。

2000年，在中南?！皣鴦?wù)院辦公廳第十次科技講座”上，程京給國務(wù)院及各部委領(lǐng)導作了題為《生物芯片——下個(gè)世紀革命性的技術(shù)》的報告。程京建議國家加大生物芯片研發(fā)方面的投資力度，實(shí)施強強結合，盡快建立國家級的生物芯片工程研究中心，以迅速研究開(kāi)發(fā)出一批具有我國自主知識產(chǎn)權的專(zhuān)門(mén)技術(shù)，積極參與到國際競爭的行列中去。同年9月，在中央及北京市等各相關(guān)部門(mén)的協(xié)調和支持下，以清華大學(xué)為依托，聯(lián)合中國醫學(xué)科學(xué)院、華中科技大學(xué)、軍事醫學(xué)科學(xué)院組建成立生物芯片北京國家工程研究中心暨博奧生物集團有限公司，程京出任中心主任。為了促進(jìn)科技成果更好地轉化落地，研究中心開(kāi)創(chuàng )了我國首次以企業(yè)化方式運作的創(chuàng )新模式。

與此同時(shí)，在程京的帶領(lǐng)下，中心的生物芯片科研成果接踵而至。2001年10月，由程京主持的全球第一枚電磁生物芯片研發(fā)成功；2002年4月，他主導研制的“縮微芯片實(shí)驗室”樣機搭載神舟三號飛船在太空進(jìn)行了可靠性實(shí)驗，并安全返回地面；2004年6月，由他主持研制的專(zhuān)門(mén)用于微陣列生物芯片檢測的激光共焦掃描儀出口到美國、韓國，成為我國首臺出口到國外的高精密生物儀器……

2003年，中華大地非典肆虐。程京迅速組織團隊啟動(dòng)SARS病毒檢測基因芯片研發(fā)項目，帶領(lǐng)研究團隊與解放軍302醫院、中國疾控中心病毒病預防控制所、清華大學(xué)第一附屬醫院等單位協(xié)作攻關(guān)，利用基因芯片首次成功地實(shí)現了對非典病人臨床樣本的檢測和確認，研發(fā)出來(lái)的芯片隨即就被用于北京市43家定點(diǎn)醫院所有非典病人的樣本檢測。最終北京對外宣布非典解禁，所依據的就是這些芯片對最后有基礎病出不了院的近百號病人的樣本進(jìn)行檢測后出具的陰性報告結果。

2020年初，新冠肺炎疫情暴發(fā)初期，程京主動(dòng)請纓，帶領(lǐng)團隊僅用一周時(shí)間就成功研發(fā)出了全球首款可在1.5小時(shí)內同時(shí)檢測多種病毒（含新冠病毒）的“呼吸道多病毒核酸檢測芯片系統”，在武漢一線(xiàn)危重病人的搶救中發(fā)揮了重要作用。

隨后，程京帶領(lǐng)團隊繼續攻關(guān)，研發(fā)出了一系列檢測新冠病毒的新技術(shù)，其中就包括全球第一個(gè)無(wú)空間隔離要求的車(chē)載式全集成新冠病毒核酸檢測移動(dòng)實(shí)驗室，搭載自主研發(fā)的“樣品入-結果出”全集成芯片系統，實(shí)現多種需求場(chǎng)景下的高靈敏度不開(kāi)蓋快速檢測，45分鐘即可完成全程實(shí)驗，最快35分鐘報告陽(yáng)性結果，不僅提高了新冠檢測效率，更提高了準確性。這項技術(shù)成功保障了2022年北京冬奧會(huì )、冬殘奧會(huì )各國首腦、政要的落地核酸檢測，并執行了印尼總統、德國總理訪(fǎng)華代表團停機坪現場(chǎng)快速放行檢測任務(wù)，以及全國兩會(huì )、央視春晚等國家重大活動(dòng)的防疫保障，為國家用高科技守護了國門(mén)，樹(shù)立了強國形象。

2009年，程京帶領(lǐng)團隊刻苦攻關(guān)，成功研發(fā)出全球首款遺傳性耳聾基因檢測芯片。目前，這種芯片已應用于全國 20 多個(gè)省區市開(kāi)展的新生兒及高危人群遺傳性耳聾基因篩查民心工程，為全國600多萬(wàn)名新生兒進(jìn)行了免費篩查，直接避免了16萬(wàn)多名新生兒及其母系家庭成員藥物致聾，也讓中國成為了國際上規模最大的遺傳性耳聾基因篩查國，在防聾事業(yè)上走在了世界前列。這項研究成果榮獲了2018年度的國家技術(shù)發(fā)明獎二等獎。

中醫藥是中華民族的寶貴遺產(chǎn)，在我國醫療衛生體系中發(fā)揮著(zhù)重要作用。但是中醫藥的理論體系和西醫為代表的現代醫學(xué)截然不同。

程京表示，中醫從本質(zhì)上說(shuō)是實(shí)踐醫學(xué)，更看重結果；而西醫則是實(shí)驗醫學(xué)，不僅重視結果，更看重過(guò)程及原理的理論解釋?！拔覀兙鸵朕k法，通過(guò)現代科學(xué)方法來(lái)驗證中醫藥的療效和作用機制，用西醫聽(tīng)得懂的科學(xué)語(yǔ)言來(lái)解讀和評價(jià)中醫藥，簡(jiǎn)單說(shuō)就是‘中醫西釋’?！?

近年來(lái)，程京帶領(lǐng)團隊發(fā)揮多學(xué)科交叉創(chuàng )新優(yōu)勢，打造出以分子本草技術(shù)、中醫智能診療裝備和情志調理等中醫藥現代化為核心的大健康智能管理平臺，研制出了用于中醫智能診療的一批相關(guān)儀器和設備，為新時(shí)代中醫藥傳承創(chuàng )新發(fā)展，以及國際化探索提供了有益的新思路和新策略。

尤其是其中的分子本草技術(shù)，結合了現代生命科學(xué)、人工智能、大數據等，首次構建了國際上超大規模的中藥分子功能基因表達譜數據庫和AI組方系統，通過(guò)設定符合現代醫學(xué)體系的評價(jià)指標，對傳統中醫藥處方進(jìn)行客觀(guān)的評價(jià)打分。由于是由計算機系統打分，最大限度地避免了人為因素的干擾，使得其準確性更高，也更易被西醫思維所接受。