与病毒赛跑—— 程京如何开辟中国生物芯片新纪元

综合报道//本刊主笔 赵嘉玮

一枚指甲盖大小的芯片，竟藏有80 多万个基因探针，能预测13 大类、近150 种疾病。神奇的背后，凝聚着一位中国研发者的心血。他，就是中国工程院院士、博奥生物集团有限公司创始人程京。

全球第一款获批用于临床的新冠病毒核酸检测全集成芯片、全球第一个无空间隔离要求的车载新冠病毒核酸检测移动实验室、全球首款遗传性耳聋基因检测芯片……

短短20年，程京在生物芯片领域创造了多个全球第一。

首战的胜利——狙击“非典”

1997年，留学美国的程京回国参加香山科学会议。会上，他超前地提出：“我国应自主发展生物芯片技术。”此次发言立即引起了业界同行和主管单位的重视，也让程京真切地感受到了国家在科技重大领域重新布局的决心。

两年后，程京放弃国外优渥的待遇，拒绝了国外公司技术总监俯身亲吻脚背的挽留，带着先进的生物芯片技术回到了祖国，以清华大学第一位“百名人才引进计划”入选者的身份，成为清华大学生命科学与工程研究院教授、博士生导师。

中国的生物芯片研制也由此正式起步。

不久，程京在中南海作了主题为《生物芯片——下个世纪革命性的技术》的报告，建议国家加大生物芯片研发方面的投资力度，积极参与国际竞争。

国家相关部门听取了他的建议。随后，由清华大学等4家单位出资的北京博奥生物芯片有限责任公司在中关村生命科学园成立，程京任总裁。

醉心于生物芯片研究的程京克服资金不足、人才匮乏等重重困难，在公司成立两年后，研发出第一台生物扫描仪。

此时国内“非典”疫情爆发，程京主动请缨，投身于全新领域的研究：研制检测“非典”的生物芯片。

随着SARS病毒检测基因芯片研发项目的启动，程京和同事们一起冲到抗击非典的一线，为北京43所接收“非典”患者的医院免费测试病患样本。

面对着从未见过的病毒和当时人人谈SARS色变的恐慌，程京承担了巨大的压力。“2003年4月26日凌晨1时43分”，程京至今还清楚地记得成功研制专门用于SARS病毒检测基因芯片的时间。

芯片马上被投入到SARS疑似患者的检测与甄别中。试验成功后，芯片被派上防疫一线，成为狙击病毒扩散的主力军，为打赢“非典”立下赫赫战功。

如何将中国生物芯片推向全世界？是程京经常思考的问题。

2005年，全球生物芯片行业的先驱、世界著名基因芯片公司“昂飞(Affymetrix)”通过种种关系主动找到程京寻求合作。也正是抓住了这个机会，博奥的生物芯片凭借先进的技术优势进入国际市场。此后，越来越多的国际合作接踵而至。

在程京的努力下，中国在全球生物医学领域站到了第一梯队。

平民化应用——攻关“听障”

“生物芯片的出路在于应用”，这是程京始终奉行的理念。

为此，程京和他的团队不断尝试改进，将研发的产品送到试点医院应用，在收集反馈信息的基础上，不断进行改良，开发出低中高三个档次的产品，力求做出让百姓消费得起的“科技产品”。

为了推进生物芯片的平民化应用，做到让更多的患者受益，程京开始在听力障碍领域攻关。

听力障碍是我国第二大出生缺陷疾病。我国现有听力残疾人2054万，其中0-6岁儿童超过80万人，且每年新增3万名聋儿。在听力障碍人士中，有相当一部分不是先天性耳聋，而是因为后天注射链霉素、庆大霉素等氨基糖甙类药物致聋。

程京认为利用生物芯片解决这一悲剧很有必要。于是，他带领团队苦心钻研，运用磁珠分离富集单链DNA技术、人工错配碱基技术等生物科技，设计高精度、高灵敏度、高通量的突变位点检测芯片。

经过3年攻关，2009年，全球首枚遗传性耳聋基因检测芯片在北京诞生。程京说：“芯片灵敏度低就需要采集大量样本，这对于新生儿来说创伤大且不易实现。磁珠分离富集单链DNA技术将芯片检测灵敏度提高了25倍。如此一来，一滴足跟血、一点口腔唾液、头发毛囊就够用。”

这也为后续预防迟发性耳聋、避免听力损伤的研究提供了科学依据。

2012年，北京市应用程京的研究成果在全市范围内率先对所有新生儿进行遗传性耳聋基因筛查，并且很快在全国推广。超过300万新生儿因此受益，其中超过7万人避免了因错误用药导致一针致聋。

如今，博奥生物先后获得10余项国家级奖励，研制开发出生物芯片及相关仪器设备等上百项有自主知识产权的产品，商业转化实施率近60%，其产品和服务出口北美、欧洲、中东等20余个国家和地区。

再打遭遇战——鏖战“新冠”

程京的生物芯片研制之路并未止步。

新冠肺炎疫情突袭人类，程京再次披挂出征。和抗击非典相比，这次他带领研发团队出击更加主动。“再战疫情，我们从容了许多”，程京说。

受钟南山院士的委托，程京亲自组建团队，就“如何更加快速便捷地检测新型冠状病毒”开展攻关，并和北京大学教授、美国科学院院士谢晓亮详细讨论过团队技术、生产能力等情况。

快速鉴别出病毒，尽早确诊患者，尽早隔离治疗，是切断传染源、控制疫情传播的关键，也是精准治疗的前提。

与钟南山院士、李兰娟院士商量后，程京从接近开发成熟的一款呼吸道病毒检测芯片上，撤下原定19种呼吸道病毒中的一种较罕见病毒，替换上新型冠状病毒。

每天研究都接近凌晨3时，程京和同事们一家一家医院采集样本，全部采完已经是早上7时。采集到的所有样本还要送回医院灭活，之后实验人员才能对样本进行检测。

为快速达到审批要求的临床试验样本量，尽快通过国家药监局的审批应用于临床，院士们几经商讨，最终，将检测的病毒减到了6种。

历经多个昼夜的艰苦奋战，程京带领的研究团队研发出的包括呼吸道多病毒（含新冠病毒）核酸检测芯片系统、全集成芯片实验室系统、车载新冠病毒核酸检测移动实验室等多项抗疫科技成果，迅速用于疫情防控前线，为我国抗击新冠肺炎疫情提供了最有效的技术支撑和科技保障。

其中，车载新冠病毒核酸检测移动实验室的应用，成功将核酸检测现场化、随时化，不再需要配备特殊实验室和专业人员，普通大众也可以自行完成检测，为疫病防控提供快速、机动、短程、安全、高效的可移动式检验平台，能有效应对新冠肺炎的突发事件，如聚集性爆发和我国陆地口岸通关人员的快速检测等，保障医护人员的安全，显著提升了新冠肺炎突发现场的应急处置能力。

在程京看来，生物芯片领域“桂冠上的明珠”是全集成芯片实验室。目前，博奥生物已在生化、基因两个领域中实现了这一目标，免疫领域的全集成芯片实验室也即将实现。

“生物芯片，是全国人民的健康福祉所向”，程京说，他将会一直投身于生物芯片，陪着它一步一步走向世界。