【北京科技報(bào)】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(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，被稱為中國生物芯片“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(xiàn)在二十多年的科研生涯，程京帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)實(shí)現(xiàn)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”來臨之際，程京院士獲評(píng)2023年北京“最美科技工作者”。談及自己多年來的科研心得，他說：“我們做科研，經(jīng)常會(huì)面臨各種煩惱和問題，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(jì)80年代興起于歐洲，后來傳入美國，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(jì)末，美國科研級(jí)的生物芯片就已問世，并開始對(duì)“生物芯片”這一概念進(jìn)行科普，十分看好這種技術(shù)在未來的前景。

1999年，程京成為清華大學(xué)“百名人才引進(jìn)計(jì)劃”啟動(dòng)以來第一位被邀請回來的科學(xué)家。在當(dāng)時(shí)，國內(nèi)的生物芯片研究可謂“一窮二白”，清華大學(xué)也沒有現(xiàn)成的生物芯片實(shí)驗(yàn)室，只能先給他騰出不到30平方米的半地下室作為過渡。盡管條件簡陋，但程京并沒放在心上，他著急的是趕緊把生物芯片的研究做起來，開始緊鑼密鼓地籌建清華大學(xué)生物芯片研究與開發(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(dǎo)作了題為《生物芯片——下個(gè)世紀(jì)革命性的技術(shù)》的報(bào)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(qiáng)強(qiáng)結(jié)合，盡快建立國家級(jí)的生物芯片工程研究中心，以迅速研究開發(fā)出一批具有我國自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的專門技術(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)部門的協(xié)調(diào)和支持下，以清華大學(xué)為依托，聯(lián)合中國醫(yī)學(xué)科學(xué)院、華中科技大學(xué)、軍事醫(yī)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(tuán)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(zhuǎn)化落地，研究中心開創(chuàng)了我國首次以企業(yè)化方式運(yùn)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(dǎo)研制的“縮微芯片實(shí)驗(yàn)室”樣機(jī)搭載神舟三號(hào)飛船在太空進(jìn)行了可靠性實(shí)驗(yàn)，并安全返回地面；2004年6月，由他主持研制的專門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(tái)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(tuán)隊(duì)啟動(dòng)SARS病毒檢測基因芯片研發(fā)項(xiàng)目，帶領(lǐng)研究團(tuán)隊(duì)與解放軍302醫(yī)院、中國疾控中心病毒病預(yù)防控制所、清華大學(xué)第一附屬醫(yī)院等單位協(xié)作攻關(guān)，利用基因芯片首次成功地實(shí)現(xiàn)了對(duì)非典病人臨床樣本的檢測和確認(rèn)，研發(fā)出來的芯片隨即就被用于北京市43家定點(diǎn)醫(yī)院所有非典病人的樣本檢測。最終北京對(duì)外宣布非典解禁，所依據(jù)的就是這些芯片對(duì)最后有基礎(chǔ)病出不了院的近百號(hào)病人的樣本進(jìn)行檢測后出具的陰性報(bào)告結(jié)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(tuán)隊(duì)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(nèi)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(tǒng)”，在武漢一線危重病人的搶救中發(fā)揮了重要作用。

隨后，程京帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)繼續(xù)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)無空間隔離要求的車載式全集成新冠病毒核酸檢測移動(dòng)實(shí)驗(yàn)室，搭載自主研發(fā)的“樣品入-結(jié)果出”全集成芯片系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)多種需求場景下的高靈敏度不開蓋快速檢測，45分鐘即可完成全程實(shí)驗(yàn)，最快35分鐘報(bào)告陽性結(jié)果，不僅提高了新冠檢測效率，更提高了準(zhǔn)確性。這項(xiàng)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(zhí)行了印尼總統(tǒng)、德國總理訪華代表團(tuán)停機(jī)坪現(xiàn)場快速放行檢測任務(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(hù)了國門，樹立了強(qiáng)國形象。

2009年，程京帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)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(yīng)用于全國 20 多個(gè)省區(qū)市開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多萬名新生兒進(jìn)行了免費(fèi)篩查，直接避免了16萬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(guī)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(xiàng)研究成果榮獲了2018年度的國家技術(shù)發(fā)明獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)。

中醫(yī)藥是中華民族的寶貴遺產(chǎn)，在我國醫(yī)療衛(wèi)生體系中發(fā)揮著重要作用。但是中醫(yī)藥的理論體系和西醫(yī)為代表的現(xiàn)代醫(yī)學(xué)截然不同。

程京表示，中醫(yī)從本質(zhì)上說是實(shí)踐醫(yī)學(xué)，更看重結(jié)果；而西醫(yī)則是實(shí)驗(yàn)醫(yī)學(xué)，不僅重視結(jié)果，更看重過程及原理的理論解釋?！拔覀兙鸵朕k法，通過現(xiàn)代科學(xué)方法來驗(yàn)證中醫(yī)藥的療效和作用機(jī)制，用西醫(yī)聽得懂的科學(xué)語言來解讀和評(píng)價(jià)中醫(yī)藥，簡單說就是‘中醫(yī)西釋’?！?

近年來，程京帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)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(yī)智能診療裝備和情志調(diào)理等中醫(yī)藥現(xiàn)代化為核心的大健康智能管理平臺(tái)，研制出了用于中醫(yī)智能診療的一批相關(guān)儀器和設(shè)備，為新時(shí)代中醫(yī)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(jié)合了現(xiàn)代生命科學(xué)、人工智能、大數(shù)據(jù)等，首次構(gòu)建了國際上超大規(guī)模的中藥分子功能基因表達(dá)譜數(shù)據(jù)庫和AI組方系統(tǒng)，通過設(shè)定符合現(xiàn)代醫(yī)學(xué)體系的評(píng)價(jià)指標(biāo)，對(duì)傳統(tǒng)中醫(yī)藥處方進(jìn)行客觀的評(píng)價(jià)打分。由于是由計(jì)算機(jī)系統(tǒng)打分，最大限度地避免了人為因素的干擾，使得其準(zhǔn)確性更高，也更易被西醫(yī)思維所接受。