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黄岩谊:做技术驱动的生命科学研究——访北京大学生物动态光学成像中心黄岩谊研究员

浏览次数:278次发表时间:2017-07-20

黄岩谊,70后,北京大学化学专业本科及博士,美国加州理工学院应用物理系博士后,美国斯坦福大学生物工程系博士后,2006年回国,如今他已成为北京大学生物动态光学成像中心研究员、工学院终身教授、国家“863计划”新一代高通量测序仪研发项目首席专家,并兼任北京大学化学学院教授。

今年4月,黄岩谊在2013年度中国科学发展年会上做了一场关于高通量测序仪的报告,引起了参会者的关注。黄岩谊是如何与高通量测序研究结缘?新一代高通量测序仪研发项目进展如何?对于仪器研制和科学研究的关系,他又是如何看待的?

北京大学生物动态光学成像中心黄岩谊研究员

导师亲历“测序”引发兴趣

2006年回国后,黄岩谊一直从事的是材料相关研究,虽然对测序仪也有些了解,但从未想过涉足。“我对测序技术的兴趣源于2009年的一件事。当时,我在斯担福大学的博士后导师奎克教授用自己研发的第三代测序仪测了自己的全基因组,并通过对测序结果的分析发表了一篇文章,其中提及他的一个基因变异增加了他患心血管疾病的风险。出于好奇,我问奎克教授,‘测基因组后,您知道了什么?’他告诉我,他大概知道了自己将来可能如何死去。”

黄岩谊说,这激发了他的兴趣——如果能将测序服务降到普通人可以承受的价位,将很有意义,而当时奎克教授测定全基因组的花费已经降到了史无前例的5万美元。

如何能将测序技术做到物美价廉,让大家都能用上?关键在于两点。“,每个序列读的长度长点;第二,读每个序列的时间短点。而目前的测序仪很难同时满足上述两点,这成了我们研制的突破点。幸运的是,我们课题组擅长测序仪研发所需的两项核心技术,也就是微流控芯片和光学成像技术,于是很自然的我们课题组开始转向测序技术的研发。”黄岩谊说。

2011年年底,由世界著名的生物物理化学家谢晓亮组建的北京大学生物动态光学成像中心成立,黄岩谊也是其创始人之一,并开始与谢晓亮教授合作开发超纯水机高通量测序仪。2012年,由黄岩谊担任首席专家,清华大学陈鹏、东南大学刘全俊、上海交通大学王志民参与的“863计划生物和医药技术领域新一代测序仪及配套产品研发重大项目”(以下简称为:863测序仪项目)获得立项支持,黄岩谊的测序仪研制之路也越走越远。

863测序仪课题进展顺利

目前,测序仪技术已经发展到了第三代,而863测序仪项目并不局限于第三代技术,四个参与单位分别研制代、第二代及第三代测序仪。黄岩谊表示,“测序仪的代数是一个人为的划分,主要是基于方法和手段的不同,并不像许多人想象的那样,新的一代产品会完全淘汰上一代产品。”

“基于毛细管电泳技术的测序仪,是所谓的‘代’测序仪,由于测定单基因克隆的价格便宜,准确度高,因而应用还很广泛。而现在主流的高通量测序仪是所谓的‘第二代’测序仪,其主要的特点是高通量,特别适合样品量大的机构使用。‘第三代’测序仪,通常指单分子测序技术的产品,美国Pacific Biosciences和Helicos这两家公司有相关产品,但如今Helicos已破产。在发展时间上,第三代和第二代差不了几年,但在通量方面第三代还不及第二代,所以第三代测序仪也无法替代第二代产品。目前,863测序仪项目刚刚结束了年的尝试,参与项目的四家单位分别从不同方向上进行了探索,研制代、第二代及第三代测序仪,取得了很好的阶段性成果。”

黄岩谊课题组研制的是改良型第二代测序仪,在研制过程中,黄岩谊觉得的困难是精密加工。“这方面需要很多经验和时间。和国外比,国内主要的差距是缺少关键部件制造供应商,很多关键零部件还大量依赖进口。此外,人才也是一个问题,国内很少有真正意义的创新人才,更多是跟踪型人才。”

黄岩谊补充道,“这两年,我的课题组培养了一批年轻人,他们对仪器设备有兴趣,不仅用,而且擅长改,他们期超纯水设备望自己能做出来。”

对于项目的未来,黄岩谊还是比较乐观,他估计,“在三到五年的时间内,我国自己研发的新一代测序仪将会出现在市场上。而这一步的实现,可以摆脱我们对国外品牌的完全依赖,并大大降低测序的成本。”

不为了仪器研制而研制

除了测序仪外,黄岩谊课题组还研制很多其他仪器设备。但即便如此,在黄岩谊眼中,他的课题组并不是“做”仪器的。“正如我所在的北京大学生物动态光学成像中心的宗旨一样,我们做的是技术驱动的生命科学研究。我们使用各种各样现有的仪器设备,同时创造性地建设目前市面上没有的或价格昂贵的仪器与设备,终的目的是为了完成我们想完成的科学研究。问题和目的决定了我们的手段,如果需要做仪器,我们就做,不是单纯为了仪器研制而研制。”

黄岩谊说道,“基于自己的兴趣和背景,我将课题组的研究定位在‘寻找基础物质科学与实验工程器具的交汇点’。我希望能将两者融合为一个整体,而不是分割开,用技术突破研究,同时也用研究来推动技术发展。”

也许正是基于上述原因,黄岩谊课题组研发的很多设备并没有产业化。“一些是专门为自己实验室设计的,没有产业化需求。但是还有很多通用的小部件、小设备,可以推广并成为很好的产品,需要产业化的支持。”黄岩谊说。

后,黄岩谊告诉笔者,他欣赏北京大学教授、北大方正主要开创者、中国工程院院士王选的一段话——科学研究中攻克难关后的兴奋和成果普遍推广后的喜悦是一种的报酬,这是金钱换不来的,而今天他所做的一切,包括测序仪的研制都是为了获得这样的“报酬”。

采访编辑:杨娟



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