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国家蛋白质科学中心·上海:托起生命科学梦
来源:     作者:      2016-10-08 11:39       

 

■本报记者 王佳雯

地处上海市海科路园区的国家蛋白质科学中心·上海(以下简称蛋白质中心)并不十分引人瞩目,但这个蛋白质中心大院,却在过去短短两年多的时间里吸引了国内外200多家高校、科研院所和企业。

原来,在这个总面积3.3万平米的建筑里,容纳着蛋白质结构与功能研究的九大系统,其中涵盖了包括先进光束线站、电镜、核磁、质谱、规模化蛋白质制备系统等国内乃至世界最为先进的蛋白质设施。

记者到达蛋白质中心时,中心内正忙得热火朝天。

加速前进的科研服务器

走进蛋白质中心,记者被大堂展板上的信息介绍所吸引,上面清晰地介绍了中心研究人员的成果。事实上,还有很多依托蛋白质中心设施的研究用户成果未进行展示,其中包含诸如施一公、高福、许彦辉等生命科学研究领域人们耳熟能详的名字。

2015年到2016年,清华大学施一公研究团队连续两篇论文登上美国《科学》杂志,引起社会普遍关注,甚至有媒体用“诺奖级成果”来评价施一公的研究。然而,人们没有注意到的是,这两篇文章都与蛋白质中心有紧密关联。

“由设施提供基础支持产生的高端研究成果,从2013年到现在已经70多篇,最近是一个加速的过程。”中科院上海生科院生化与细胞所副所长、蛋白质中心主任雷鸣告诉《中国科学报》记者,蛋白质中心已经成为国内蛋白质基础研究的一个重要依托。

在生命科学领域,蛋白质研究被视作基础中的基础,不仅是基础研究中的前沿方向,还与人民健康紧密关联,并能和实际应用有机结合,是雷鸣口中“比较突出的需要大型投入的研究领域”。

“科学创新方面的努力和设想,需要这样一个基础。”雷鸣说。然而,蛋白质中心这一总投资7.56亿元的“国之利器”,并未获得所有人的认可。从筹建之日起,外界就一直存在不同声音。

相比较物理学等学科,生命科学中的大科学装置并不多见。然而,要窥探生命的奥秘,大科学装置自然有它独到的优势。

事实上,在蛋白质中心未建成前,国内生命科学仪器设备散落在全国各地的实验室,许多研究对设施的需求长期得不到满足,这也令大科学装置的建设显得迫切而紧要。

先进光束线站研究员、蛋白质中心副主任张荣光对此有深刻体会。他告诉记者,蛋白质设施开放运行之初,原本只有一条生物大分子晶体学线站,但全国却有180到200个课题组,只能满足国内相关研究20%~25%的机时需求。

“很多课题组都不得不去日本、美国用同步辐射光源晶体学实验站完成自己的研究。”张荣光回忆道。

自2014年5月面向国内外用户开放至今年6月,蛋白质设施已累计试运行超过18万小时,执行用户课题1300多个。从服务基础科研的角度来说,蛋白质中心已经基本达到了预期的设想。

“一站式”设施集成价值凸显

走进蛋白质中心大楼一层宽敞的实验室,规模化蛋白质制备系统运维主任邓玮向记者展示了自动化程度极高的“机械手臂”是如何在轨道上来回运行,将研究人员从繁重的重复劳动中解放出来,并让蛋白质实验变得高效。

如同眼前这条像工厂里的生产线一般的实验设备,蛋白质中心似乎是一条生命科学研究仪器的“流水线”,让蛋白质研究手段更加多元,也令研究本身更加便捷。

但拨开表面看本质,蛋白质中心绝非一条简单的程式化“流水线”。

今年早些时候,中科院上海生科院生化与细胞所分子生物学国家重点实验室的许琛琦与李伯良研究团队,研究发现了一种肿瘤免疫治疗的新方法,成果发表在《自然》杂志。

蛋白质中心工作人员介绍称,这一成果是经过质谱、核磁等多套蛋白质设施的联合攻关,才获得了喜人的实验结果。“一站式”科研设备的集成价值,在研究人员、实验人员与仪器设备的有机互动中,焕发出了夺目的光彩。

表面看来,蛋白质中心的价值核心似乎在于先进的仪器设备,但记者与蛋白质中心工作人员的沟通中清晰地感受到,“人才”也是他们始终关注的焦点,因为这也是中心集成价值大放异彩的关键所在。

从筹建至今,人才储备与培养都是蛋白质中心工作的重点。

蛋白质中心建设的构想成形之初,上海生命科学研究院生化细胞所挑选了7名优秀人才派往国外学习先进仪器设备应用技术。

到如今蛋白质中心建立并成功对外开放,中心已聘请多位国内外一流专家学者,构建了一支由150多人构成的强大运维、科研团队,在探索科学前沿问题的同时,也在为科研用户提供近乎“保姆式”的科研服务。

以蛋白质中心质谱系统为例,在为高校、科研院所提供科研服务时,研究人员往往要与相关研究课题进行长时间的讨论,依据研究者的需求“定制服务”,设计出最佳的实验方法和路径。

事实上,大部分情况下,这九大系统都需要蛋白质中心的研究人员与用户长时间的沟通协调,并根据设备性能调整实验方法,才能获得理想的实验结果。

也正因这样定制化的服务模式,才最终架起技术与研究间的桥梁,使得蛋白质中心在国内相关研究中的推动作用日趋明显。

创新永不止步

如今,蛋白质中心的运行日趋平稳,但创新的脚步却从未停歇。近期建立的生物大分子小角散射和红外线站,便是最好的证明。

张荣光告诉记者,这两条线站在医学应用、减少蛋白质溶液状态散射数据收集的辐射损伤及低分辨率结构的快速测定等方面具有明显的优势。

作为国内建立的首条相关线站,张荣光和他的同事在吸收新技术后,也在通过举办学习班、论坛,让国内更多科研人员认识这些世界领先技术,并期望未来相关技术能在他们的研究中得到应用。

除了紧跟世界先进技术步伐之外,自主设备研发也是蛋白质中心追求卓越的策略。

蛋白质中心自主设计并与国外公司合作搭建了一条“高通量蛋白质生产线”,但这并非终点。在这条“生产线”隔壁实验室里,一条依据进口设备系统为原型,经改进、创新后自主搭建的一台小型自动化设备,已具雏形。

这意味着,成本低廉却能实现中等通量实验效率的蛋白质设备,将从蛋白质中心工作人员的手中,走进国内外大大小小的实验室。“我们打算经过进一步改善,将它推广,为国内相关研究人员提供支付得起的研究设备。”邓玮说。

技术上的创新,也要配合相应管理上的创新。如今,蛋白质设施的机时逐步变得“供不应求”,如何把握设备高效利用与向前沿科学问题倾斜之间的平衡,成了蛋白质中心关注点所在。

中心管理人员告诉记者,他们会通过已构建的第三方用户委员会遴选实验课题,让蛋白质中心这一国之利器得到充分利用的同时,也能有的放矢,“直指以往无法解决的科学难题”。

所有人努力的目的只有一个——服务国内基础科研。对他们而言,这是一份需始终坚守的“初心”,他们也已用漂亮的成绩单,交出了一份令人满意的科研服务答卷。

下一步,在做好科研服务的同时,中心也将在寻求设施价值最大化的途径上有所突破。

记者在采访中了解到,今年9月,蛋白质中心计划召开一次大规模的用户大会,向上海及周边地区医院、企业介绍蛋白质设施及其可以承担的工作,吸引医院和企业利用蛋白质设施来服务自己的工作。

正如雷鸣所说,“转化,是将来我们要做的事情之一。”只不过在他看来,要真正做好转化并非一件容易的事情,需要从国家体制机制、科学家自身,到风险投资集群等许多层面发生深层次的转变。

未来,我们也期待,在国民经济发展的贡献中,能够更多地看到蛋白质中心这一大科学装置的身影。

记者手记

为科学而坚守

没有催人奋进的口号标语,没有震撼人心的标志性装备,甚至人员配备在上海激烈的人才竞争中也显得捉襟见肘,走进国家蛋白质科学中心·上海,记者时刻被一种低调而踏实的氛围所环绕。

高度集成的仪器设备自然是蛋白质中心宝贵的财富,但经过一天的走访,记者发现,蛋白质中心不乏放弃国外优厚待遇归国的学科带头人,不乏24小时值班、超负荷工作的年轻研究人员,不乏为了科学信念而坚持不懈的技术人员,维持设备运行并让设备得到充分利用的“人才”也是蛋白质中心最引以为傲的宝藏。

作为国际一流蛋白质科学研究支撑体系,也作为全球生命科学领域以各种大型科学仪器和先进技术集成为核心的首个综合性大科学装置,它承载着国内相关领域基础科学研究的殷切期望,也终将在未来为国民经济发展和百姓健康发挥更直接、更强劲的作用。

但正是因为创建了一支对科学研究有着最单纯追求的科研团队,蛋白质中心才将一个个孤立的仪器设备串联成一个高效的蛋白质研究综合体系。而只有当这个庞大系统的“大脑”——而未来随着“人才”得到越来越多的重视,随着评价体系这个指挥棒指引更多有科学追求的人才走进并融入这个体系,蛋白质中心也才能进一步加速“从有到好”的进程,实现更大的飞跃。