與病毒賽跑
—— 程京如何開辟中國生物芯片新紀元

綜合報道//本刊主筆 趙嘉瑋

一枚指甲蓋大小的芯片，竟藏有80 多萬個基因探針，能預測13 大類、近150 種疾病。神奇的背后，凝聚著一位中國研發者的心血。他，就是中國工程院院士、博奧生物集團有限公司創始人程京。

全球第一款獲批用于臨床的新冠病毒核酸檢測全集成芯片、全球第一個無空間隔離要求的車載新冠病毒核酸檢測移動實驗室、全球首款遺傳性耳聾基因檢測芯片……

短短20年，程京在生物芯片領域創造了多個全球第一。

首戰的勝利——狙擊“非典”

1997年，留學美國的程京回國參加香山科學會議。會上，他超前地提出：“我國應自主發展生物芯片技術。”此次發言立即引起了業界同行和主管單位的重視，也讓程京真切地感受到了國家在科技重大領域重新布局的決心。

兩年后，程京放棄國外優渥的待遇，拒絕了國外公司技術總監俯身親吻腳背的挽留，帶著先進的生物芯片技術回到了祖國，以清華大學第一位“百名人才引進計劃”入選者的身份，成為清華大學生命科學與工程研究院教授、博士生導師。

中國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題為《生物芯片——下個世紀革命性的技術》的報告，建議國家加大生物芯片研發方面的投資力度，積極參與國際競爭。

國家相關部門聽取了他的建議。隨后，由清華大學等4家單位出資的北京博奧生物芯片有限責任公司在中關村生命科學園成立，程京任總裁。

醉心于生物芯片研究的程京克服資金不足、人才匱乏等重重困難，在公司成立兩年后，研發出第一臺生物掃描儀。

此時國內“非典”疫情爆發，程京主動請纓，投身于全新領域的研究：研制檢測“非典”的生物芯片。

隨著SARS病毒檢測基因芯片研發項目的啟動，程京和同事們一起沖到抗擊非典的一線，為北京43所接收“非典”患者的醫院免費測試病患樣本。

面對著從未見過的病毒和當時人人談SARS色變的恐慌，程京承擔了巨大的壓力。“2003年4月26日凌晨1時43分”，程京至今還清楚地記得成功研制專門用于SARS病毒檢測基因芯片的時間。

芯片馬上被投入到SARS疑似患者的檢測與甄別中。試驗成功后，芯片被派上防疫一線，成為狙擊病毒擴散的主力軍，為打贏“非典”立下赫赫戰功。

如何將中國生物芯片推向全世界？是程京經常思考的問題。

2005年，全球生物芯片行業的先驅、世界著名基因芯片公司“昂飛(Affymetrix)”通過種種關系主動找到程京尋求合作。也正是抓住了這個機會，博奧的生物芯片憑借先進的技術優勢進入國際市場。此后，越來越多的國際合作接踵而至。

在程京的努力下，中國在全球生物醫學領域站到了第一梯隊。

平民化應用——攻關“聽障”

“生物芯片的出路在于應用”，這是程京始終奉行的理念。

為此，程京和他的團隊不斷嘗試改進，將研發的產品送到試點醫院應用，在收集反饋信息的基礎上，不斷進行改良，開發出低中高三個檔次的產品，力求做出讓百姓消費得起的“科技產品”。

為了推進生物芯片的平民化應用，做到讓更多的患者受益，程京開始在聽力障礙領域攻關。

聽力障礙是我國第二大出生缺陷疾病。我國現有聽力殘疾人2054萬，其中0-6歲兒童超過80萬人，且每年新增3萬名聾兒。在聽力障礙人士中，有相當一部分不是先天性耳聾，而是因為后天注射鏈霉素、慶大霉素等氨基糖甙類藥物致聾。

程京認為利用生物芯片解決這一悲劇很有必要。于是，他帶領團隊苦心鉆研，運用磁珠分離富集單鏈DNA技術、人工錯配堿基技術等生物科技，設計高精度、高靈敏度、高通量的突變位點檢測芯片。

經過3年攻關，2009年，全球首枚遺傳性耳聾基因檢測芯片在北京誕生。程京說：“芯片靈敏度低就需要采集大量樣本，這對于新生兒來說創傷大且不易實現。磁珠分離富集單鏈DNA技術將芯片檢測靈敏度提高了25倍。如此一來，一滴足跟血、一點口腔唾液、頭發毛囊就夠用。”

這也為后續預防遲發性耳聾、避免聽力損傷的研究提供了科學依據。

2012年，北京市應用程京的研究成果在全市范圍內率先對所有新生兒進行遺傳性耳聾基因篩查，并且很快在全國推廣。超過300萬新生兒因此受益，其中超過7萬人避免了因錯誤用藥導致一針致聾。

如今，博奧生物先后獲得10余項國家級獎勵，研制開發出生物芯片及相關儀器設備等上百項有自主知識產權的產品，商業轉化實施率近60%，其產品和服務出口北美、歐洲、中東等20余個國家和地區。

再打遭遇戰——鏖戰“新冠”

程京的生物芯片研制之路并未止步。

新冠肺炎疫情突襲人類，程京再次披掛出征。和抗擊非典相比，這次他帶領研發團隊出擊更加主動。“再戰疫情，我們從容了許多”，程京說。

受鐘南山院士的委托，程京親自組建團隊，就“如何更加快速便捷地檢測新型冠狀病毒”開展攻關，并和北京大學教授、美國科學院院士謝曉亮詳細討論過團隊技術、生產能力等情況。

快速鑒別出病毒，盡早確診患者，盡早隔離治療，是切斷傳染源、控制疫情傳播的關鍵，也是精準治療的前提。

與鐘南山院士、李蘭娟院士商量后，程京從接近開發成熟的一款呼吸道病毒檢測芯片上，撤下原定19種呼吸道病毒中的一種較罕見病毒，替換上新型冠狀病毒。

每天研究都接近凌晨3時，程京和同事們一家一家醫院采集樣本，全部采完已經是早上7時。采集到的所有樣本還要送回醫院滅活，之后實驗人員才能對樣本進行檢測。

為快速達到審批要求的臨床試驗樣本量，盡快通過國家藥監局的審批應用于臨床，院士們幾經商討，最終，將檢測的病毒減到了6種。

歷經多個晝夜的艱苦奮戰，程京帶領的研究團隊研發出的包括呼吸道多病毒（含新冠病毒）核酸檢測芯片系統、全集成芯片實驗室系統、車載新冠病毒核酸檢測移動實驗室等多項抗疫科技成果，迅速用于疫情防控前線，為我國抗擊新冠肺炎疫情提供了最有效的技術支撐和科技保障。

其中，車載新冠病毒核酸檢測移動實驗室的應用，成功將核酸檢測現場化、隨時化，不再需要配備特殊實驗室和專業人員，普通大眾也可以自行完成檢測，為疫病防控提供快速、機動、短程、安全、高效的可移動式檢驗平臺，能有效應對新冠肺炎的突發事件，如聚集性爆發和我國陸地口岸通關人員的快速檢測等，保障醫護人員的安全，顯著提升了新冠肺炎突發現場的應急處置能力。

在程京看來，生物芯片領域“桂冠上的明珠”是全集成芯片實驗室。目前，博奧生物已在生化、基因兩個領域中實現了這一目標，免疫領域的全集成芯片實驗室也即將實現。

“生物芯片，是全國人民的健康福祉所向”，程京說，他將會一直投身于生物芯片，陪著它一步一步走向世界。