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海归十年:从深圳首个诺奖实验室到成果写在祖国大地上

发布时间:2018-09-04 16:23:01 已有: 人阅读

  做研究不是凑学术热闹,也不只是发学术论文,而是要让自己的研究成果有用。或解决科学问题,或带动解决产业、临床中的问题,这才是实现创新是引领发展的动力。

  从在蛇口租用的厂房里办公,到组建多个国家级科技平台;从没有一件像样的实验仪器,到自主研发高端医学影像技术与装备;从为招募人才千方百计,到“孔雀”、“凤凰”纷至沓来……在深圳南山,一所诺奖实验室十年磨一剑,不断发力源头创新,探索“无人区”,一批高端医学影像科研成果成功实现了产业化。

  这所实验室名为劳特伯生物医学成像研究中心实验室(下称“劳特伯实验室”),位于中国科学院深圳先进技术研究院(下称“先进院”)。2007年,该实验室以2003年诺贝尔奖医学奖获得者、磁共振成像技术之父——保罗•劳特伯(Paul C. Lauterbur)命名成立。医学成像技术是重大疾病诊疗的依靠、也是科学研究发现的利器,是重大科学前沿领域更是高端医疗产业竞争的热点。建立一个国际化一流水平的研究单元,推动生物医疗成像技术创新、系统和装备研发及生物医学应用,是深圳劳特伯实验室的梦想。

  10年来,劳特伯实验室与创新之都深圳共同成长。我国第一台自主3.0 T超导磁共振设备、超声弹性成像仪与弹性彩超、高分辨显微CT、超声神经调控技术,这些诞生于生物医学中心、极具代表性的创新成果,正受到世界瞩目。“作为深圳首个诺奖实验室,我们用行动补深圳源头创新之短板,又与深圳的产业链融合,让实验室研究成果在市场落地并最终助推产业进步。”先进院院长樊建平说。

  国际一流水平、面积2000余平方米的多模态医学成像实验室内,科研人员脚步匆匆,一个个领先全球的创新成果从这里走出去,在市场进行产业化落地。实验室涵盖MRI(磁共振成像)、CT(电子计算机断层扫描)、PET(正电子发射型计算机断层显像)和超声成像等若干医疗器械新方法、技术、部件和系统装备方面,实验室不断取得突破。

  一流的人才驾驭一流的设备,加上深圳市政府和先进院的大力支持,让劳特伯实验室不断站上源头创新的潮头:

  这里建有国家发改委高端医学影像创新平台,国家地方联合高端医学影像工程实验室、广东省磁共振重点实验室、深圳医学成像关键技术工程实验室等多个实验平台,团队核心成员近10年已发表国际核心期刊论文410余篇,产生核心技术专利460余项……

  鲜为人知的是,就在十年前,先进院还在蛇口一栋租用的工厂厂房里办公,实验室也还为没有一件像样的实验仪器而苦恼。“当时先进院的实验室连国内三流大学的硬件设施都不如。”实验室主任郑海荣说。

  在加州大学戴维斯分校完成了一年多的博士后研究后,2007年初,郑海荣决定回国发展。他参加了中科院到美国加州举办的招聘会,几天后他便接到了AF教授(兼职教授)梁志培的电话:“我们正在深圳组建一个以2003年诺贝尔生理学或医学奖获得者Paul C. Lauterbur名字命名的医学成像研究中心,希望将其办成一个世界一流的医学成像研究中心、邀请您加盟。”

  劳特伯是磁共振成像的发明人,国际医学影像学术领域非常认可“劳特伯”的名头。2007年8月,先进院医工所在深圳宣布成立,劳特伯教授的夫人和女儿来到现场,并将诺贝尔奖章和奖牌赠与先进院,支持以劳特伯名字命名实验室、以激励中国发展世界一流的医学影像科技、促进产业发展并造福人类健康事业。

  之所以能以劳特伯教授名字命名,跟医学成像中心创始人梁志培教授分不开。梁志培是广东人、曾任国际IEEE生物医学工程学会的主席,是国际磁共振领域的知名专家。他是劳特伯先生的,两人曾联合著书《磁共振成像原理》,在中心成立前,梁志培说服了劳特伯作出这一决定。

  郑海荣来到深圳后,医学成像中心也开始了紧锣密鼓地建设,并面向全球招聘一流的科研人才,从美国西北大学心血管磁共振研究中心来到先进院的刘新是其中一员。

  在刘新看来,虽然美国生活舒适,但他在美国做研究,只能算是一名科技“民工”,在给外国人打工。“我希望回到国内建立自己的科研团队,实现高端影像技术国产化的梦想。”郑海荣对此表示赞同,他说:“如果要做医疗器械的产业化,来深圳是最好的选择。国内做信息、制造、医疗器械最强的城市,深圳算一个。”

  如今的实验室主任郑海荣,是先进院副院长,医工所所长、劳特伯生物医学成像研究中心主任。10年前,郑海荣心中有个梦想:“‘GPS’(G即GE,通用电气;P即Philips,飞利浦;S即Siemens,西门子)等洋品牌长期垄断着在中国高端医疗影像市场的局面要改变,民族企业一定要打入高端影像设备市场,把昂贵的价格拉下来、让老百姓用上民族品牌的好设备。”

  2007年8月,劳特伯夫人(左)及梁志培教授(右)将诺贝尔奖章赠予先进院,图为先进院院长樊建平(中)接过奖章。

  2008年,刘新来到先进院后,第一件事就是购置磁共振设备,“磁共振成像技术是劳特伯实验室的重点研究方向,没有磁共振设备,科研是无米之炊,更加无法为实验室集聚国际一流人才。”他回忆,在中科院和深圳市的大力支持下,先进院在2010年购置了一台国际水平的3.0 T高场磁共振成像系统,而这,也是迄今为止先进院最昂贵的科研设备。

  高端医学影像技术与装备是重大疾病诊断的核心设备依靠,却也是我国医疗产业的薄弱领域。此前,全球只有少数几家医疗设备巨头垄断生产高端的磁共振产品,在我国市场每台设备动辄几千万元,很多老百姓根本用不起。劳特伯实验室团队希望破解这一困局,在医学成像中心,他们开始着手高端磁共振技术的研发。

  自2010年以来,先进院劳特伯影像实验室团队就与联影医疗公司开展战略合作,在国家重点专项和广东省及深圳创新团队支持下、聚焦发展高场磁共振成像技术和设备。经过院企5年多联合攻关,2015年,联影公司推出我国首台自主知识产权国产3.0T高场超导磁共振成像仪,其中多项特色核心功能的28项目专利技术就来自该团队。郑海荣、刘新、梁栋、邹超、朱燕杰、钟耀祖、张磊、张丽娟等一批团队骨干,充满创新和产业合作感情,推动一个个技术专利转化应用。这意味着,国外巨头垄断市场的局面不复存在,生物医学研究也将有更好、更开放的系统平台,进行高端影像技术的原始创新和核心新技术研发与测试。

  目前,该国产3.0T磁共振设备已经在包括复旦大学中山医院、瑞金医院、解放军总医院、南京鼓楼医院在内的一批知名三甲医院使用。团队开发的高级临床应用技术包括高精度水脂分离成像、全脑血管壁成像、实时心脏电影成像等已经开展临床应用,验证了该项技术的稳定性和先进性。

  数年荏苒,不可能成为可能,梦想终于变成现实。但医学成像中心前进的脚步不会止步于此,这里不仅服务产业发展,还承载着造福人类健康事业的梦想。

  重大医学需求是创新的动力。近年来,脑疾病已经成为全球医疗负担的主要问题。针对神经精神疾病的干预治疗,利用植入性深部脑电刺激改善症状成为较为广泛使用的神经调控技术。然而,由于该技术存在有创、可能复发、价格昂贵等缺点,发展可以反复进行且无创、成本低的新型神经调控技术受到了国际医学界越来越多的关注和期待。

  劳特伯实验室在这一前沿领域同样在持续发力,郑海荣团队基于十多年在超声辐射力生物效应领域的研究积累,率先提出利用超声辐射力跨颅骨进行深脑刺激和神经调控的新设想。实验室研制了一种新型的超声神经刺激芯片,实现了超声辐射力可对机械力敏感离子通道、线虫行为实现精准神经调控;今年,实验室研发的新型超声无创下动物刺激仪实现了小动物脑神经调控以及非人灵长类大动物的神经环路调控,这些研究为人类精神性脑疾病的无创性超声调控治疗提供理论和技术依据,具有重大潜在价值。2017年11月《自然》杂志专门报道了郑海荣团队研制的超声神经调控仪器并称之为神经科学和脑疾病研究带来了有力新武器。

  栽下梧桐树,引得凤凰来。劳特伯影像实验室取得的学术成就离不开一流人才,一流平台、一波波创新力量来到深圳,为先进院注入澎湃的发展动力。劳特伯实验室的“高清晰PET分子影像仪器”孔雀团队,其带头人杨永峰研究员曾在美国加利福尼亚大学戴维斯分校工作12年,目前已经全职回到先进院,其研发的小动物microPET(微型正电子断层扫描技术)和高清晰小鼠脑PET-MRI原型系统的空间分辨率处于国际领先水平。

  如今,实验室团队已拥有 170 余名科研人员,包括80余名全职员工和90名研究生。博士员工超过50人,绝大部分具有海外知名院校学习和科研经历,整体规模和科研实力在国内居首。先进院院长樊建平表示,“深圳先进技术研究院就是栽好梧桐树,创造最佳的平台和外部环境,吸引这些“凤凰”、“孔雀”归来,“在这方面,深圳在全国是做得最好的几个城市之一”。

  高水平科学家聚集的背后意义,则是通过构建人才高地,打造强有力源头创新“内核”。“人才是实验室的核心。”实验室执行主任刘新表示,实验室人才培养走的是国际化的路子,既向国外引进高端人才,也自主培养不断输出,“我们让年轻人接触前端科研,参加国际会议,在期刊上发表文章,别人做过的或者一般的科学研究我们都不做。”

  软环境和硬环境都已经打造好,但劳特伯实验室的目的并不仅仅是文、做学术研究。科学家们在思考:如何在创新链条上找准自己的位置,实现创新的价值。

  2008年高交会上,深圳一体医疗公司的技术负责人留意到先进院展台上的超声诊疗技术,与郑海荣取得联系,并提出研制一个检测肝部微小病变、无创检测早期肝纤维化的精密仪器的合作需求。对于乙肝患者而言,肝硬度检测极为重要,而传统临床检测侵入性的有创检查并不适于反复使用。临床迫切需要一种早期、无创、方便且准确的筛查诊断工具。

  根据公司提出的需求,郑海荣提出用弹性成像来做检测和分析,他立即组建团队。“企业和病人需要什么,我就做什么吧”,2008年,他的第一个技术产业化项目——超声瞬态弹性成像肝硬化检测仪启动,三年后,这一成果便“出炉”,2012年拿到国家医疗器械注册证。

  这台“神奇”的仪器能够在不对检查者造成创伤的情况下,观察到肝纤维化及硬化、乳腺肿瘤发展过程中杨氏模量的细微变化情况。迄今为止该仪器1300余台走进了医院、造福了了千万百姓。团队还与迈瑞公司合作、推动高端弹性彩超技术突破和大规模产业化。超声弹性成像关键技术及应用获2015年广东省技术发明一等奖。

  一体医疗和迈瑞之外,劳特伯实验室还有一批研究成果走向了市场:专用超声技术被乐普医疗产业化应用并孵化中科乐普,颅脑超声与深圳德力凯公司合作,磁共振成像技术与关键部件应用于上海联影,以及孵化中科天悦实现低剂量口腔CT设备产业化……

  作为国家级科研机构,樊建平指出:先进院科研活动强调以“顶天立地”为准则,在前沿技术研究上要瞄准国际一流,同时科研成果要接地气,满足产业需求、助力经济转型提质。劳特伯影像实验室在高端医疗影像方面的种种努力恰恰体现这一精神,一方面技术助力民族品牌起步,另一方面不断瞄准国际最前沿技术并进行攻关。劳特伯医学影像实验室持续创新,覆盖肿瘤、心血管和脑科学成像需求,如今已经成为建设广东健康实验室和深圳脑解析重大科技基础设施的有力支撑。

  郑海荣认为,做研究不是凑学术热闹,也不只是发学术论文,而是要让自己的研究成果有用,或解决科学问题,或带动解决产业、临床中的问题,才是实现创新是引领发展的动力。“先进院的学科交叉优势加快了科研转化速度,提高了成功率。我们要扎根产业,面向前沿,在创新链条上找准自己的位置,践行“学术引领、服务产业”、 才能实现创新的价值。”他说。

  目前承担包括国家973计划、国家重点科技专项、国家重大科研仪器研制项目、国家自然科学基金、各级政府及企业等一批科研项目、科研经费总额逾2亿。

  实验室团队曾获2017何梁何利基金科学与技术创新奖、全国创新争先奖状、2015中国科学院科技促进发展奖、广东省科学技术一等奖,2014“陈嘉庚青年科学奖“、深圳市技术发明一等奖和深圳市青年科技奖(2012,2017)。

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