2023年北京“最美科技工作者” | 程京：中国生物芯片“第一人”
撰文/记者 罗中云 新媒体编辑/吕冰心
生物芯片作为一种前沿技术近年来受到各界广泛关注。在这方面，中国工程院院士、清华大学医学院讲席教授、生物芯片北京国家工程研究中心主任程京，被称为中国生物芯片“第一人”。
5月30日“全国科技工作日”来临之际，程京院士获评2023年北京“最美科技工作者”。谈及自己多年来的科研心得，他说：“我们做科研，经常会面临各种烦恼和问题，但越是解决不了的，就越需要较劲，白天黑夜咬定青山不放松！”
第一个将生物芯片引入中国生物芯片技术上世纪80年代兴起于欧洲，后来传入美国，科研人员将做集成电路芯片的光刻工艺移植到了生物芯片上，使其技术水平突飞猛进。到上世纪末，美国科研级的生物芯片就已问世，并开始对“生物芯片”这一概念进行科普，十分看好这种技术在未来的前景。
1999年，程京成为清华大学“百名人才引进计划”启动以来第一位被邀请回来的科学家。在当时，国内的生物芯片研究可谓“一穷二白”，清华大学也没有现成的生物芯片实验室，只能先给他腾出不到30平方米的半地下室作为过渡。尽管条件简陋，但程京并没放在心上，他着急的是赶紧把生物芯片的研究做起来，开始紧锣密鼓地筹建清华大学生物芯片研究与开发中心。
2000年，在中南海“国务院办公厅第十次科技讲座”上，程京给国务院及各部委领导作了题为《生物芯片——下个世纪革命性的技术》的报告。程京建议国家加大生物芯片研发方面的投资力度，实施强强结合，尽快建立国家级的生物芯片工程研究中心，以迅速研究开发出一批具有我国自主知识产权的专门技术，积极参与到国际竞争的行列中去。同年9月，在中央及北京市等各相关部门的协调和支持下，以清华大学为依托，联合中国医学科学院、华中科技大学、军事医学科学院组建成立生物芯片北京国家工程研究中心暨博奥生物集团有限公司，程京出任中心主任。为了促进科技成果更好地转化落地，研究中心开创了我国首次以企业化方式运作的创新模式。
与此同时，在程京的带领下，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电磁生物芯片研发成功；2002年4月，他主导研制的“缩微芯片实验室”样机搭载神舟三号飞船在太空进行了可靠性实验，并安全返回地面；2004年6月，由他主持研制的专门用于微阵列生物芯片检测的激光共焦扫描仪出口到美国、韩国，成为我国首台出口到国外的高精密生物仪器……
两场战“疫”，一种精神2003年，中华大地非典肆虐。程京迅速组织团队启动SARS病毒检测基因芯片研发项目，带领研究团队与解放军302医院、中国疾控中心病毒病预防控制所、清华大学第一附属医院等单位协作攻关，利用基因芯片首次成功地实现了对非典病人临床样本的检测和确认，研发出来的芯片随即就被用于北京市43家定点医院所有非典病人的样本检测。最终北京对外宣布非典解禁，所依据的就是这些芯片对最后有基础病出不了院的近百号病人的样本进行检测后出具的阴性报告结果。
2020年初，新冠肺炎疫情暴发初期，程京主动请缨，带领团队仅用一周时间就成功研发出了全球首款可在1.5小时内同时检测多种病毒（含新冠病毒）的“呼吸道多病毒核酸检测芯片系统”，在武汉一线危重病人的抢救中发挥了重要作用。
随后，程京带领团队继续攻关，研发出了一系列检测新冠病毒的新技术，其中就包括全球第一个无空间隔离要求的车载式全集成新冠病毒核酸检测移动实验室，搭载自主研发的“样品入-结果出”全集成芯片系统，实现多种需求场景下的高灵敏度不开盖快速检测，45分钟即可完成全程实验，最快35分钟报告阳性结果，不仅提高了新冠检测效率，更提高了准确性。这项技术成功保障了2022年北京冬奥会、冬残奥会各国首脑、政要的落地核酸检测，并执行了印尼总统、德国总理访华代表团停机坪现场快速放行检测任务，以及全国两会、央视春晚等国家重大活动的防疫保障，为国家用高科技守护了国门，树立了强国形象。
研发全球首款遗传性耳聋基因检测芯片“生物芯片首先要造福人类，为人类的健康服务。”这是程京一直以来坚守的科研初心。
2009年，程京带领团队刻苦攻关，成功研发出全球首款遗传性耳聋基因检测芯片。目前，这种芯片已应用于全国 20 多个省区市开展的新生儿及高危人群遗传性耳聋基因筛查民心工程，为全国600多万名新生儿进行了免费筛查，直接避免了16万多名新生儿及其母系家庭成员药物致聋，也让中国成为了国际上规模最大的遗传性耳聋基因筛查国，在防聋事业上走在了世界前列。这项研究成果荣获了2018年度的国家技术发明奖二等奖。
研发分子本草技术
推动中医药走向国际化
中医药是中华民族的宝贵遗产，在我国医疗卫生体系中发挥着重要作用。但是中医药的理论体系和西医为代表的现代医学截然不同。
程京表示，中医从本质上说是实践医学，更看重结果；而西医则是实验医学，不仅重视结果，更看重过程及原理的理论解释。“我们就要想办法，通过现代科学方法来验证中医药的疗效和作用机制，用西医听得懂的科学语言来解读和评价中医药，简单说就是‘中医西释’。”
近年来，程京带领团队发挥多学科交叉创新优势，打造出以分子本草技术、中医智能诊疗装备和情志调理等中医药现代化为核心的大健康智能管理平台，研制出了用于中医智能诊疗的一批相关仪器和设备，为新时代中医药传承创新发展，以及国际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术，结合了现代生命科学、人工智能、大数据等，首次构建了国际上超大规模的中药分子功能基因表达谱数据库和AI组方系统，通过设定符合现代医学体系的评价指标，对传统中医药处方进行客观的评价打分。由于是由计算机系统打分，最大限度地避免了人为因素的干扰，使得其准确性更高，也更易被西医思维所接受。
分子本草技术在创新药物开发方面展现出了巨大的潜力。从经典理论和经验用药入手，结合现代生命科学和人工智能技术，分子本草技术开发了针对国际医疗难题——慢性心力衰竭的创新药物，并在中国中医科学院广安门医院进行的前期临床观察中表现出令人欣喜的结果，在改善气短、喘憋、乏力、水肿等典型症状上具有很好的临床疗效，该药物目前正在进行多中心临床研究。
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