打造中国的生物“芯”

科技日报 2006-2-7 记者付毅飞

    “中国应加大在生物芯片研发方面的投资力度,实施强强结合,尽快建立国家级生物芯片工程研究中心,迅速研究开发出一批具有我国自主知识产权的专门技术,积极参与到国际竞争的行列中去。”2000年2月29日,程京在为朱镕基等国务院及有关部委领导作报告时如此呼吁。

    他的建议引起了国家对生物芯片技术的高度重视。2000年9月30日,北京博奥生物芯片有限责任公司正式成立,并承担起生物芯片北京国家工程研究中心的投资建设和运营管理任务。

    作为博奥生物总裁兼技术总监、生物芯片北京国家工程研究中心主任,程京没有辜负期望。自2002年1月承担了国家“863”功能基因组和生物芯片重大专项生物芯片的研究与开发课题后,他带领课题组成员经过三年研发,终于圆满完成规定任务,建立了与我国生命科学研究、医药研究及生物技术发展密切相关的生物芯片系统技术平台,为我国的生命科学基础研究、新药开发、医学诊断和生物检测等行业提供了有力的核心技术支撑和产品服务,为我国生物芯片制作装备及检测仪器的产业化打下了基础,实现了我国生物芯片从无到有,从弱到强的飞跃。

  5项产品将实现规模化出口

    “生物芯片技术是在后基因组和蛋白质组学时代的一个关键性技术,在未来的生物医学和生物检测应用方面都有广泛的前景。生物芯片平台是一套综合的技术和知识体系,它除了生物芯片本身以外,还需要配套的生物材料、仪器设备、生物信息学软件系统等的支持。这包括分子生物学、光机电和力学、材料学、医学等各种相关学科的知识,是目前生物学研究中最复杂的一项。”程京向记者介绍说。他表示,博奥生物经过5年来的努力,已经建成了“生物芯片,生命科学仪器,软件与数据库,生物试剂与耗材”四大系列共计100多项产品和服务。截至2005年9月,博奥生物已经有5项产品开始进入美国、欧洲、日本和韩国等生命科学主要市场,并将在2006年实现规模化的出口。博奥生物应用自有技术和知识,正与国际最大的基因芯片公司Affymetrix合作,研制和生产下一代基因芯片扫描仪。

    经过几年的努力,博奥生物已经开发出了包括基因分型芯片、表达谱芯片、蛋白芯片和细胞芯片的一系列具有自主知识产权的微阵列核心技术。博奥生物构建了各种cDNA和寡核苷酸文库及预制芯片以及按照基因功能分类的6类微阵列生物芯片产品,其中包括世界唯一的HLA基因分型芯片;家蚕寡核苷酸微阵列芯片;可用于多种自身免疫性疾病的快速鉴别检测、为临床医生提供更丰富的辅助诊断信息的自身免疫疾病检测芯片;用于细胞电生理检测的细胞电旋转检测芯片和神经细胞网络电生理监测芯片等多种芯片产品、覆盖临床绝大多数革兰氏阳性细菌及其重要的耐药基因;可同时进行细菌鉴定与耐药基因检测的细菌鉴定与耐药检测基因芯片以及可检测近20种重要致病性分枝杆菌和针对5种抗结核“一线药物”的42种常见耐药基因类型的分枝杆菌菌种鉴定和结核耐药性检测基因芯片。

  食品安全芯片检测系统填补国际空白

    除研发以外,程京还非常注重让产品更好地服务于市场。
 “我们通过自己的研发,结合客户的市场需求,开发出系统解决方案。”他说,“比如专门针对食品安全检测开发的兽药残留检测蛋白芯片和人体内兴奋剂检测蛋白芯片,从样品处理、芯片设计、检测仪器到检测软件,整套系统都是我们自己开发的,分别获得了专利保护,并填补了国际芯片检测领域的空白。”

    他介绍,兽药残留检测蛋白芯片第一代产品已通过了国家质检总局组织的专家鉴定和验收,该试剂盒可在三小时内对待检样品中多种兽药同时进行残留检测,是一种高效的兽药残留初筛分析工具。目前已经研制出能够检测磺胺类、喹诺酮类等9种兽药残留的第二代蛋白芯片,每套试剂盒可检测24个样品。通过对大量实际样品的检测表明,兽药残留蛋白芯片检测平台系统操作简单、检测速度快、检测通量高,能在同一张芯片上并行检测多份样品中的多种兽药残留,且检测灵敏度达到了欧盟和国家最高残留限量的要求,检测结果与确证方法相比有很好的符合率。

    中国成功申办2008年北京奥运会后,时任国务院副总理的李岚清于2001年9月先后两次就国产化兴奋剂检测生物芯片装置的开发工作做出了专门批示。2001年11月,博奥生物联合清华大学、国家体育总局兴奋剂检测中心等机构,在程京博士的带领下,正式启动了高通量兴奋剂检测蛋白芯片项目的研发工作。博奥生物基于芯片平台的兴奋剂检测技术可在一片芯片上同时对16种违禁药物进行检测,具有通量高、速度快、成本低和操作简单的优势,解决了现有方法检测费用过于昂贵、检测人力需求巨大等问题,可以最终实现运动员大规模的筛查。2005年3月,英国NatureMethods杂志在其科研亮点专栏名为《生物芯片———奥林匹克的希望》的文章中指出,“生物芯片北京国家工程研究中心(暨博奥生物)研制的新型、高通量兴奋剂检测蛋白芯片正在成为反兴奋剂斗争中的有力武器。”

    此外,博奥生物还在临床检测、芯片教学等诸多应用领域开发出了相应的整体解决方案,他们都可以与自主研制的激光共焦扫描仪相结合,从芯片荧光扫描图像直接给出检测结果并生成报表,无需人为统计数据和计算。

 程京表示:“这样的整体系统,充分考虑到了顾客的需求和便捷,同时在技术上有很大提高。与传统设备相比,我们的检测速度可提高5倍。”

 中国应发展自己的生命科学仪器工业

    谈及我国今后生物芯片领域的发展,程京认为:“中国是时候,也有能力发展自己的生命科学仪器工业。”他说:“以前我们在仪器设备方面做的很少,主要是小打小闹做点试剂盒什么的。863实施过程中很大一部分经费,都用来购买了国外的设备,这对中国来讲是个很危险的信号。一旦受到国外的限制,将给我国带来很大的威胁,因此很多东西都应该自己做。”

    说到自己的产品,他显得信心十足:“其实现在我国已经具备了做这些仪器和设备的能力,而且做的时候完全可以有一些创新。我们已经出口的产品,如激光扫描仪,在同类产品中,我们是相当优秀的。跟同一档次的产品比,我们绝对是数一数二,即便跟价格超过我们数倍的高档产品比,我们在性能上也不比他们差,因此我们现在很有信心。”但他认为,政府还应加大支持力度:“要逐步树立消费者对国产品牌的信心,政府应该加大力度进行引导。如果自己的政府都不通过政府采购这样的手段来扶持民族工业,我们用几年时间跟人家几十年的基础竞争,谈何容易?”

  ■专项备忘
    课题组建立了包含240种化合物和400种提取物的天然药物化合物库,开发了一系列生物芯片创新技术,包括芯片检测技术、基片材料、微型全分析系统、信息处理平台技术等,研制开发了我国第一代可工业化生产的生物芯片制备和检测设备。

    已申请的国际国内版权认证总数量为7项,其中国际3项,国内4项。已获授权的国内版权认证总数量为3项。

 课题共发表论文48篇,其中英文论文37篇,中文论文11篇;SCI收录36篇,EI收录1篇。主编著作6部,参编著作8部。

 该项目开发了包括生物芯片、生物自动化仪器、软件与数据库、生物材料与试剂、对外技术服务等五大类共40项产品和服务,目前已实际应用或商品化的产品共36项。

 2003年至2005年,课题累计产生产值1956万元,累计利润653万元,累计税收218万元。随着产品的产业化进程逐步加快以及营销体系的建立健全,本课题成果产生的经济效益将会在未来1—2年内呈现高速增长态势,预计2006年产品销售收入将达到6000万元。

 引进留学归国技术人才14人,累计培养博士后3人,博士9人,硕士16人。现有在读博士生33名、硕士生19名。本课题的子课题共培养博士后5人,博士16人,硕士16人。

    课题经费共使用33663.05万元,其中863计划经费7051.16万元,课题依托单位博奥公司自筹资金26611.89万元。

2006年02月16日 11:46:23  清华新闻网

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