国家蛋白质科学研究(上海)设施,“国之利器”锋芒初显

科技 2016-09-30 06:31
来源:上观新闻 作者:黄海华
上海设施拥有用于蛋白质结构研究的9大技术系统,是全世界第一个集先进科学装置和大型设备之大成的“国之利器”,

“外国同行一看见我,就和我开玩笑,让我早点告诉他们手头正在做什么,他们就不用白费劲了。因为我们现在有了利器,解析一个病毒表面蛋白结构的速度大大提高。”中国科学院院士、中国疾病预防控制中心副主任高福,在9月29日举行的国家蛋白质科学研究(上海)设施第一届全国用户学术大会期间,说了这样一件趣事。他所说的“利器”,正是国家蛋白质科学研究(上海)设施等国家重大科技基础设施。

 

不久前,上海设施低调地迎来了通过国家验收的1周年。作为全球生命科学领域首家综合性大科学装置,自2014年5月开放试运行以来,它吸引了中科院兄弟院所、国内高等院校、国际医药企业等二百多家单位,以及来自美国、法国、西班牙等地的3500多人次优秀科学家,依托设施进行了1300多项重大前沿创新课题的研究。

 

力争5至10年达到国际一流


“如果用长跑来比喻,我国的蛋白质研究还没进入第一集团军,不过我们在第二集团军已经占据了一个有利位置。”中科院上海生科院生化与细胞所副所长、国家蛋白质科学中心▪上海(筹)主任雷鸣介绍,上海设施总投资7.56亿元,总建筑面积3.3万平方米,拥有用于蛋白质结构研究的9大技术系统,是全世界第一个集先进科学装置和大型设备之大成的“国之利器”,这对于提升我国蛋白质科学研究能力大有用武之地。


一个蛋白质研究的大科学装置为何会吸引世界的目光?通俗地说,没有蛋白质就没有生命。蛋白质研究的突破将促进揭示生命现象的本质,从根本上阐明人类重大疾病的机理,为临床诊治提供新的方法和途径。为此,我国将蛋白质研究列为基础研究四大科学研究计划之一。


截至今年8月,上海设施已累计运行超过18.5万小时。设施的用户、科研团队和技术团队依托上海设施取得一系列重要成果,在核心期刊发表论文70余篇,包括在《自然》、《科学》)、《细胞》上发表论文16篇,仅2016年上半年就有10篇。比如,清华大学施一公研究组与上海设施黄超兰团队合作,首次解析了酵母剪接体分子机制,被公认为破解了生命科学领域的一道难题;中国疾病预防控制中心高福团队阐释了一种新的埃博拉病毒膜融合激发机制,这与之前病毒学家熟知的四种机制大为不同,成为近年来国际病毒学领域的一大突破。


目前上海设施已经到位学术带头人16名,作为首席科学家共承担国家科技部重大科学研究计划3项,科研团队承担了中科院战略性先导(B类)专项近三分之一研究任务。


上海设施落户张江以来,对接企业研发需求,带动了辉瑞、诺华等一批药企研发中心。未来,将助力国内生物医药产业,力争在5到10年逐步建设成为一个国际一流的蛋白质科学研究中心。


从诞生起就有自主创新基因


“以往晶体蛋白筛选都是由人工来操作,最近我们和交大、浙大合作研发了一套微流控制仪器,样机已经搭好了,这将会大大提升蛋白筛选的效率。这个仪器还可用于蛋白溶液的配制,实验室现在用的都是微升级,这个仪器目前能处理的最小单位是200纳升,我们的下一个目标是2到3个纳升。” 雷鸣透露,这个在工科领域并不新鲜,不过在生命科学领域很少有这样的产品。


上海设施从诞生的那天起,就有着这样的自主创新基因。他们自主研发了国内首套将软件控制、硬件设备和生物应用进行整合的规模化蛋白质制备系统,实现了蛋白质制备全流程的高度集成和流水线作业,居于国际领先水平。


上海设施的蛋白质微晶体光束线采用了创新的光学设计,实现了微聚焦光斑尺寸的灵活调节。微聚焦和复合物两条晶体学线站在国内首次实现无快门数据收集和数据处理、结构测定自动化,提高了线站的使用效率。


他们还建成了国内首条基于同步辐射三代光源的小角X射线散射和红外生物专用线站,实现了自动上样、数据采集和结果输出。各光束线的技术指标与总体性能均达到了国际同类线站的先进水平。

 

最大限度实现科学装置的公益价值


有人提出这样的疑问:这么多科学家像候鸟一样,来到上海设施免费做实验,再带着成果离开,这对上海建设科创中心能有多大促进作用?中科院上海生科院院长李林说,不能狭义地理解这件事情。上海设施提供了蛋白质研究的“百家兵器”,为来自世界各地的科学家做出原创发现提供了实验设备,从而最大限度实现这一科学装置的公益价值,这正是建设有全球影响力的科创中心意义所在。


一个开放共享的国家级蛋白质研究实验室,这还只是第一步。对于这座从荒地上建起的国家蛋白质科学研究(上海)设施,它的建设者们还绘制了很多蓝图。李林介绍,上海设施每天产生海量的数据,美国欧洲都有类似的数据库,如何把这些数据储存利用起来,他们正在酝酿当中。“目前85%以上用户是基础科研单位,医院和企业用户还比较少。接下来,我们会和医院有更多合作,希望能够为精准医疗提供更多服务。”中科院上海生科院副院长、生化与细胞所所长刘小龙说。


作为上海设施负责人,雷鸣一直在呼吁建设一支强有力的技术团队,别把目标只盯在发论文上,“这些造价不菲的系统并不是静止的,我们必须不断更新技术,做一些有目的的研发。否则只是引进设备而再创新不够,我们就只能亦步亦趋地跟着国外的技术,一次次地引进。据我了解,英国的同步辐射光源就有一支很强的开发团队,不断在探索新的技术。而要发展我们自己的技术,最重要的还是人才,希望有关部门能出台一些可以落地的人才政策,筑巢引凤。”


如今,国家蛋白质科学研究(上海)设施已成为地处张江国家重大科技基础设施集群的重要组成部分。它的建设者和用户们共同期待着,上海设施和其他大科学装置一起,成为中国自主创新的源泉、全球创新网络的关键节点,为上海建设全球有影响力的科创中心提供强有力的科技支撑。

 

题图来源:视觉中国  图片编辑:苏唯  

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