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程和平院士:走出實驗室的藩籬 將科技成果轉化為實實在在的社會生產力


編者按

腦是人體最為復雜的器官,揭示腦的奧秘被認為是生命科學研究的“終極疆域”。迄今,腦科學研究在微觀和宏觀層面上已取得了一系列重大進展。金科君創投資的企業里也不乏為腦科學的發展做出積極貢獻的企業,北京超維景生物科技有限公司基于其創始人——中國科學院院士、北京大學未來技術學院程和平院士及其團隊自主技術開發的,用于監測動物腦神經元活動的微型化雙光子熒光顯微鏡,被譽為這一領域的“革命性“工具,開啟了神經科學研究的新范式。

北京大學未來技術學院教授程和平院士


交叉學科碰撞出的“火花”

程和平本科就讀于北京大學數學力學系,三年級時轉而對生物學產生興趣,開始自主學習一些相關課程。在老師們的教導下,程和平在研究生期間修完了生物系生理專業本科的全部課程,并拿到了生理學的本科學位,成為了北大的第一批雙學士。

由于成績優異,老師們甚至主動為這個年輕人規劃未來的人生:從事生物醫學工程的研究。為此,他碩士畢業后留在北大,在無線電電子學系任教,以便掌握電子學及計算機軟硬件的實驗技能,為將來做生物工程大實驗做準備。

盡管程和平后來并沒有從事生物工程研究,但在電子學系的兩年沒有白費。1992年12月,程和平留學美國馬里蘭大學期間,利用經自己改造過的、當時最先進的激光共聚焦顯微成像系統,發現靜息狀態的大鼠心肌細胞中存在自發性的微點鈣釋放現象。經過研究,他認為這是細胞內鈣釋放的最基本單位,并將這一現象命名為“鈣火花”。鈣火花的發現,為眾多疾病病因與病理的探索帶來新的契機。目前,世界上包括美、英、日、法、德等國的上百家主流細胞實驗室都在這一新開拓的領域做跟進、縱深研究。一位美國科學院院士將其稱之為一門新的學科,并冠名為“Sparkology”(鈣火花學)。

程和平表示對鈣火花的發現,是得益于其在北大9年學習數學、生物、計算機綜合知識而奠定的交叉學術基礎。

放棄國外優渥待遇毅然回國

2005年,在國家985工程的支持下,程和平毅然放棄在國外的百萬年薪和終身職位,選擇回國參與建設北京大學分子醫學所。期間程和平及其科研團隊克服了重重困難,使分子醫學研究所逐漸成長為理念先進、具有強大優勢和潛力的轉化醫學平臺,研究所的學術論著和科研項目獲得了國際國內的認可,不斷有研究論文在《Cell》《Nature》等權威期刊發表。程和平本人也獲得多項榮譽和稱號:中國高被引學者、973首席科學家,教育部長江特聘教授、中科院院士等。



程和平認為,科研成果如果不轉化成生產力,不服務社會,便是對寶貴資源的極大浪費,特別是在中國當下的歷史階段,尤其如此。在這種理念的引導下,程和平帶領著多位具有生物醫學、電學、光學和通訊等學術背景的年輕專家學者團隊,于2016年創立北京超維景生物科技有限公司,致力于自主高新技術的轉化以及高端生物醫學成像裝備的研發。

院士創業,將科技成果轉化為社會生產力

大腦思維能否“看得見”?即對動物的神經元實現實時成像,是個一直以來困擾神經科學家的問題。以小白鼠為實驗對象,傳統的科學監測只能將其固定,或者打麻藥使其安靜下來,或者觀察其腦部切片。但這樣做的弊端是無法呈現真實、運動狀態下的神經元活動。發明“趁手”的儀器設備,對于該領域的科研活動至關重要。

雖然,監測動物腦神經元活動的雙光子顯微鏡設備早已應用在國外的實驗室中,但它們中大多數體積較大,重量也從幾十到上百千克不等,一些相對較輕的設備成像質量差,成像速度不理想,無法快速捕捉腦部神經元的活動。

佩戴式微型雙光子熒光顯微鏡


由程和平院士牽頭研發的微型化雙光子活體成像技術,將傳統雙光子顯微鏡中的核心探頭,都縮減在一個僅有2.2克重的微小部件中。這項基于自主研發的核心技術,超維景生產的微型化雙光子熒光顯微鏡,在世界上第一次獲取了自由行為小鼠大腦細胞和亞細胞結構的清晰、穩定的動態圖像。值得注意的是,整套微型化雙光子熒光顯微鏡擁有完全自主知識產權,累計申請專利達到了50多項。

這項發明被Nature Methods評為“2018年度方法”,被國家科技部評為“2017度中國十大科學進展”。這款配戴式雙光子顯微鏡已被國內外科學家應用于神經科學研究的多個領域,并獲得了業內知名專家學者的高度認可。    

創業艱辛,程和平欣慰于國家政策的支持和引導,同時也得益于北大、北航、成電等高校每年給團隊輸送的優秀人才。程和平一貫支持團隊中的年輕人去繼續創業,帶著技術去創業。同時,他也希望自己的嘗試和探路,能讓更多的專家院士和有實力的科研單位大膽邁出這一步,走出圍墻和實驗室的藩籬,將科技成果轉化成實實在在的社會生產力。



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