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自主创新系列之八:方寸芯何以跨海越洋
——解读博奥生物芯片填补空白的秘密

本报记者 向杰

    ■声音

    王恩多(十届全国人大代表,中国科学院生物化学研究所研究员,博士生导师):

  我国在生命科学领域的自主创新能力应该说相比以前有了很大进步,从发表在国际权威学术杂志上论文数量和质量的不断提高来看,就可以这样说。

  我认为,21世纪真正可能有突破的就是生命科学。我国在该领域的投入正逐年加大,但应该看到,我国搞生命科学研究的科学家不是很多。比如在核酸领域,我们研究DNA(脱氧核糖核酸)比较多,但是RNA(核糖核酸)的研究做得就比较少。其实RNA领域的研究连续数年都被评为《科学》杂志的“年度十大科学进展”之一,其重要意义不言而喻,但据我所知,我国做RNA研究的人可以数得过来。

  生命科学涉及微生物、病毒,一直到人这样的高级动物,有些病毒你不去研究不行。前年暴发的SARS,如果没有人研究冠状病毒,就很难在短时间了解它的性质。人类生命科学领域的成绩越来越多,这对疾病的治疗、对人们的健康都有非常重要的意义。

   ■案例分析

  ———成功———

  半指芯片实现效率飞跃

  2002年底的一天,一行醒目的大标题《罕见的进口》,出现在美国圣地亚哥当地报纸最具影响的商业版上,整整两个版面刊载的都是“中国生命科学技术首次出口美国,并得到美国风险投资青睐”的新闻特写,文章中的小标题也是《中国大学依靠专利技术获得美国公司的原始股》。

  这是中国生命科学领域的技术第一次出口。北京博奥生物芯片有限责任公司老总程京告诉记者,当时还叫“清华大学生物芯片研究与开发中心”的博奥公司,将包括“超高通量药物筛选芯片”在内的八大专利技术以技术入股的方式转让到美国,随即造成轰动。

  “我们自己关起门来说自己世界一流,国内先进,填补国内空白是没有用的,只有把自主创新的技术转让出去或把产品销售到国外,在全世界范围内参与竞争,才能真正了解我们的技术水平到底如何。而且,这样研发的成果一出来就进行了国际性的知识产权保护。”程京说,八项技术之一的“超高通量药物筛选芯片”在美国经历了严格的考验,“我们与国外的风险投资公司一家一家地谈,让对方的评估专家进行可行性评估,而后找专业性的律师事务所出具专业性的法律意见书,让他们进行大量的调查后,决定是否投资”。最终,“超高通量药物筛选芯片”经过多次试制和改进后,获得成功。

  第一期融资800万美元,第二期1000万美元,总共1800万美元,公司在加州圣地亚哥工业园内得以建成,员工总共20多人。“它起初在300多家生物芯片公司当中是‘nobody’———什么都不是。经过研发、融资、再研发这么一个过程,到2003年,这个公司已经进入前20名。”程京回忆道,当年公司生产的“超高通量药物筛选芯片”一举获得2003年度美国加州生物工业协会年会的“科学突破发明奖”,“生物工业界获得这样的奖项真是不易”。

  一块半指见方的芯片售价是100多美元,一开始在这个芯片上每小时可以做16个细胞分析,现在每小时能做380个,这相对于一个博士一天最多只能分析五六个细胞来说,无疑是药物研发效率的飞跃,新药的研发费用由此大大降低。“以前花三五个亿美元,耗费10年时间还不一定开发出一种新药,现在可能用3—5年花个一两个亿就足够了。”

  2004年,刚开始第一年销售的“超高通量药物筛选芯片”营业额就达到了300万美金,美国和欧洲的40多家大型跨国公司都是该产品的顾客,其中包括默克、杨森、辉瑞、罗氏、礼莱和阿斯利康等这些在全世界都大名鼎鼎的制药企业。“预计到2005年年底,全部投资成本可以收回”。不仅如此,作为细胞生物芯片领域目前独一无二的产品,“超高通量药物筛选芯片”还被2004年3月份的《自然》杂志专门撰文作了详细介绍。

  值得注意的是,“超高通量药物筛选芯片”只是根据北京博奥生物芯片有限责任公司的专利发展出的产品之一,他们现在已经申请专利62项,其中国际专利申请47项;已获得授权的国际专利为5项,已获得授权的国内专利达到9项。

  ———分析———

  独辟蹊径力求捷足先登

  记者:还是以“超高通量药物筛选芯片”的研发为例,您认为自主创新的首要条件是什么?程京:首先是技术的积累。拿研发“超高通量药物筛选芯片”来说,药物筛选其实和我之前一直在国外做的研究没什么关系,我们这批人也没有谁是搞药的。但我们基本都在国外做了10年的生物芯片研究,积累了很多经验,这些经验就像一个个可以伸手即来的材料,或者说建筑基本部件,但是我们当时不知道这些东西除了在诊断方面之外还能怎么用。

  偶然的一次,我们与另外一个在美国辉瑞公司研发总部工作的中国留学生聊天的时候,他发牢骚,天天重复繁重的药物筛选工作真是很累,每天工作就像杂技演员表演杂耍一样,同时要动用眼、嘴、手,还得协调统一,一天下来眼睛肿得跟金鱼眼一样。即使如此一天也只能做五六个细胞筛选试验,那已经是高手中的高手了。但是基于离子通道分析的药物筛选又是一项对制药业来说至关重要的工作,他说,如果你们能在这方面有所突破的话,肯定会有非常好的发展前景。

  我问:“你觉得筛选难在何处?”“第一,细胞定位很难;第二,形成高欧姆的封闭很难;第三,换试剂、换药品很难。”在我们听来,这些并不难,除了第二项当时不是很清楚以外,第一、三项我们都有现成的生物芯片技术解决方案。

  记者:有了积累之后的博奥公司,怎样确定自己的研发方向?

  程京:做什么事都讲究捷足先登。比如在微流控芯片领域的研发,美国公司就动手较早,并且在全世界范围购买了各大相关研究机构的专利技术,其覆盖面很广,别人要做的话很可能都是在他们的“势力范围”之内或大伞覆盖之下,这对于创新研发来说是很可悲的事情。

  针对于此,我们进行了长时间的考察分析,我们邀请的专家基本上都是久浸细胞芯片行业的人。那个时候全世界的焦点都集中在基因这个层面上,由此,我们避开最正面的交锋,独辟蹊径,先在细胞这个层面上进行大力研发,然后在此基础上回到基因研究。这样,博奥研发出来的东西多半都是我们自己的了,是创新的。有了一批专利之后,我们才有基础与别人谈专利的交叉使用,我付你的专利税,但你使用我的也需要付费。

  记者:您认为一个高新技术企业应当具备怎样的专利策略?

  程京:第一,一定先要有一个专利群,也就是一定数量专利的集合,这是最低要求;第二,在此基础上一定要争取有一个或几个核心专利;第三,在研发领域上,不要仅仅把目光局限在某一个方面,比如在生物芯片领域,在基因层面看起来是如此的事情,可能到细胞层面、蛋白质层面就并非如此了。

  记者:在公司内部,您如何培养创新探索的气氛?

  程京:在国外做研究期间,我们经常一群人聚在酒吧聊天,突然某个人的思想受到启发,想到了什么,却找不到纸笔,只好把侍者的圆珠笔拿来在餐巾纸上写写画画……

  正因为有这样的经历,所以我在公司特意建立了一个酒吧,让大家在里面能够休息,能够放松的相互畅谈,从而形成所谓的“大脑风暴”;我还在酒吧里放置了一块黑板,大家一旦有什么好点子,或是灵感的迸发都可以随手写下来。

  对于创新发明,一旦专利申报获准,公司便按规定向发明人颁发数额可观的奖金。

  ———启示———

  高科技成果不能束之高阁

  作为一个创业者,程京博士说自己的心某些时候是“忐忑不安”的,在沉闷研发的过程中不免要怀疑自己,“我是不是很傻?为什么大家都在搞基因芯片,我却要搞细胞芯片,难道他们都错了,他们都那么傻吗?难道只有我是对的?”———创新的感觉并非总是那么美好。

  但真正让他感到忧虑的是在生物芯片领域,我国在政策上的限制,“生物芯片在美国是按医疗器械进行申报审批的,而在我国却是按类似美国FDA的药品标准进行审批,这不是自己跟自己过不去吗?门槛弄得那么高,对一个新兴产业来说是很要命的。”“在欧洲干脆就不需要审批,出了问题才会去找相关负责人。”程京认为,这样做的后果只有一个,就是把“高”科技束之于“高”阁。

  “我们是可以去打国际市场,但如果反过来我们自己的‘窝’被人家端掉了,那是很可悲的。”“其实,我们可以做得更好。”

   ■国际链接

    (本报记者邰举)

  东芝开发成功多款DNA芯片

  日本东芝公司不久前宣布,该公司研制成功一种高灵敏度的DNA芯片,能够在非常低的浓度下检测生物遗传信息。新产品在抗癌药物的易感性分析以及疾病的预防性诊断等领域用途广泛。

  该DNA芯片是东芝公司近年来生产的系列生物芯片产品的最新成员,采用电化学原理进行检测,电路及传感器使用CMOS型半导体制造。此前,东芝公司生产了多款功能相近的芯片,其中一些产品是与拥有基因分析技术的日本基因治疗研究所合作开发的。

  东芝公司于2001年推出了它的第一款电化学DNA芯片,该芯片可帮助治疗丙肝。该芯片采用电流检测技术,能够预测每一位丙肝患者服用干扰素之后的疗效以及副作用的严重程度,能够对肝炎病人个体化治疗方案的形成提供支持。由于干扰素副作用较强,因此用药前的预测很有价值。

  这款芯片的DNA检测探针的分子末端上有-个SH基,可以进行SNPs检测。SNPs表示单核苷酸的多态性,是一种附着在MxA蛋白质基因和MBL蛋白质基因上的碱基。前者能够在细胞核内使病毒失去活性,后者在细胞核外通过与病毒结合使之失去活性。新兴的药物基因组学研究已经发现,SNPs与药物的疗效和副作用密切相关。

  东芝公司还针对风湿病患者推出了专用DNA芯片。

  近年来,在生物芯片技术巨大的市场前景的吸引下,许多著名的电子企业,比如摩托罗拉、IBM、惠普、日立等纷纷参加到生物芯片的研发行列中。东芝在二十世纪九十年代末期正式进入了这个市场。由于东芝拥有DNA芯片电流检测技术的基本专利,同时还拥有尖端的半导体制造技术,所以在生物芯片领域发展很快,产品的市场化程度很高。

  据报道,美国政府和业界在过去的10年间共投入近20亿美元开发以基因芯片为主的生物产业。欧洲与日本的投入强度也越来越大。世界各个大型制药公司都已建立了或正在建立自己的芯片设备和技术,几乎所有的跨国制药公司都投入巨资,利用基因芯片开展新药的研究工作。

  

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