【科普時報】最美科技工作者 | 程京：在生物芯片世界里求索

他“沉迷”在醫(yī)學(xué)生物物理學(xué)研究的世界，他的貢獻為中國生物芯片發(fā)展帶來一次次的喜訊——開發(fā)出全球首款遺傳性耳聾基因檢測芯片，為全國600萬以上新生兒開展免費篩查；帶領(lǐng)團隊快速實現(xiàn)SARS病毒檢測基因芯片研發(fā)，為SARS病毒快速早期臨床診斷提供了可靠高效的方法和途徑；成功研發(fā)出可以快速檢測病毒的基因芯片，在抗擊新冠疫情期間發(fā)揮重要作用……

近日，在北京市委宣傳部、北京市科協(xié)等部門組織開展的遴選活動中，中國工程院院士、清華大學(xué)醫(yī)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當(dāng)選2023年北京“最美科技工作者”。

作為我國生物芯片領(lǐng)軍人物，程京帶領(lǐng)團隊實現(xiàn)了我國生物芯片從“一窮二白”到“惠及世界”的跨越式發(fā)展。

第一個“吃螃蟹”的人

2003年，博奧生物第一臺生物芯片相關(guān)產(chǎn)品激光掃描儀問世。同年，“非典”暴發(fā)。程京心里清楚，只要病毒的全基因測序結(jié)果一出來，就意味著這場抗擊“非典”的斗爭找到了突破口。于是，他第一時間啟動SARS病毒檢測基因芯片研發(fā)項目，力圖找到快速、早診SARS的有效途徑。

2003年4月26日凌晨1時43分，程京對這個時間記憶猶新。他和團隊利用快速研發(fā)的基因芯片首次成功地實現(xiàn)了對“非典”病人臨床樣本的檢測和確認?！敖Y(jié)果表明，SARS病毒檢測基因芯片在技術(shù)方法的嚴(yán)謹(jǐn)性、發(fā)病早期檢測、檢測準(zhǔn)確率和靈敏度等方面均具有明顯的優(yōu)勢?！背叹┱f。

后來，解放軍總醫(yī)院耳鼻喉科主任戴樸曾找到程京，希望他們可以針對耳聾基因的診斷研發(fā)出一種又快又準(zhǔn)、還不貴的檢測方法。

在研發(fā)過程中，如何實現(xiàn)高精度、高靈敏度、低成本的檢測是巨大的挑戰(zhàn)。實驗室里，15個基因位點跳得七上八下，“信號”都很好，但很難調(diào)平衡。光這個細小的工作，就耗費了半年時間。

投入了巨大心血后，終于迎來了突破性的成功。2009年，程京團隊推出全球首張“遺傳性耳聾基因檢測芯片”，覆蓋了能夠檢測先天性耳聾、藥物性耳聾、遲發(fā)性耳聾相關(guān)的致聾基因位點，實現(xiàn)了耳聾從被動康復(fù)到主動預(yù)防的重大突破。

“成本和利潤控制得都很好，擺脫對進口產(chǎn)品的依賴?！?程京帶領(lǐng)團隊，解決了這個看似矛盾的市場需求。迄今這項精準(zhǔn)醫(yī)療的標(biāo)志性成果已為全國600萬以上新生兒進行了免費篩查，使16萬多名新生兒及其母系家庭成員免于藥物致殘。

2019年底，在新冠疫情暴發(fā)初期，程京主動請纓，帶領(lǐng)團隊僅用一周時間就研發(fā)出全球首款可在1.5小時內(nèi)同時檢測包括新冠病毒在內(nèi)的多種病毒的“呼吸道多病毒核酸檢測芯片系統(tǒng)”，實現(xiàn)了對新冠患者的精準(zhǔn)診斷和有效分流。產(chǎn)品獲批后，1.2萬人份芯片試劑盒第一時間被送往武漢疫區(qū)，在一線危重病人的搶救中發(fā)揮了重要作用。

與病毒賽跑，分秒必爭。那段時間，身邊的工作人員偷拍過一張程京就餐的照片，一碗泡面一包榨菜就是他“豐盛”的晚餐。

讓世界讀懂中醫(yī)

打贏新冠疫情這場仗，離不開中醫(yī)藥的廣泛參與。程京常常想，中國傳統(tǒng)中醫(yī)藥學(xué)蘊含無數(shù)寶藏，但如何用科學(xué)的語言向世界闡釋中醫(yī)原理，是個巨大難題。

“西醫(yī)是實驗醫(yī)學(xué)，要用實驗證據(jù)支撐其做法；中醫(yī)是實踐醫(yī)學(xué)，更注重結(jié)果。”在程京看來，中醫(yī)需要用科學(xué)手段，拿出科學(xué)的實驗證據(jù)，給出科學(xué)的解釋，中醫(yī)西釋勢在必行。

分子版《本草綱目》就是程京口中所說的“用西方人聽得懂的科學(xué)語言解釋中醫(yī)”。程京帶領(lǐng)多學(xué)科交叉團隊研發(fā)了“分子本草技術(shù)”，即基于現(xiàn)代生命科學(xué)和人工智能技術(shù)首創(chuàng)世界超大規(guī)模的中藥分子功能基因表達譜數(shù)據(jù)庫，在“中醫(yī)循證”的方向上走出了一條探索創(chuàng)新之路。

“通過這些技術(shù)，讓國際同行更清晰地理解中醫(yī)治病的原理?！背叹┙榻B，目前，中藥功能組學(xué)數(shù)據(jù)庫已經(jīng)涵蓋了900多種中藥、300多種食物，包含了10億級基因表達實驗數(shù)據(jù)和2500多萬條信號通路分析結(jié)果。
從傳統(tǒng)的經(jīng)典理論和經(jīng)驗用藥入手，結(jié)合現(xiàn)代生命科學(xué)和人工智能技術(shù)，這是“分子本草技術(shù)”的精髓所在?！拔覀兒椭袊嗅t(yī)科學(xué)院廣安門醫(yī)院王階教授團隊合作，開發(fā)了針對慢性心力衰竭的創(chuàng)新藥物，并在前期開展的臨床觀察實驗中發(fā)現(xiàn)，這個方劑對于慢性心衰患者心肌細胞、心成纖維細胞和腎細胞的疾病信號通路改善率達到90%以上?！背叹┱f，目前該方劑已在7家權(quán)威醫(yī)院開始進行多中心臨床研究，在水腫、喘憋、疲倦乏力等癥狀表現(xiàn)出了很好的臨床療效。