基因基礎(chǔ)研究工具早就得到了認可,而且在醫(yī)學臨床檢測上的到了其他的靈感,基礎(chǔ)研究和創(chuàng)新開發(fā)一路前進。而基礎(chǔ)研究的工具離不開企業(yè)的支持,需要企業(yè)接過“接力棒”,研究所與企業(yè)簽署協(xié)議,共同開發(fā)與創(chuàng)新科技。
“最初,我們并不是為了研發(fā)這項技術(shù)而研發(fā)。只是在科研過程中發(fā)現(xiàn)有些問題要解決,后來又進一步觸發(fā)了將它應用到醫(yī)學檢測的靈感。”當中科院上海生科院生化與細胞所研究員、中科院院士洪國藩,被問及為何以及何時研發(fā)低溫封閉多級集合酶鏈反應(Lcn-PCR)技術(shù)時,他淡淡地回答,“具體什么時間研發(fā)的,我也說不上來,就是在科研過程中逐步完善的。”
作為基因研究的基礎(chǔ)工具,PCR早已經(jīng)獲得了諾貝爾獎的承認。而洪國藩院士將該技術(shù)進行了改進,使其能在醫(yī)院臨床檢測中得到更好的應用。
拷貝不走樣的技術(shù)
PCR是上世紀80年代中期發(fā)展起來的一項體外核酸擴增技術(shù),它可以將目標基因片段于數(shù)小時內(nèi)擴增百萬至數(shù)億倍,被認為是當今生命科學研究最為重要且廣泛使用的技術(shù)手段之一。PCR之父穆里斯也因此獲得1993年諾貝爾化學獎。
然而,PCR卻存在一個不大不小的缺陷:拷貝會走樣,主要表現(xiàn)為堿基錯配及非特異性擴增。這制約了PCR在醫(yī)學臨床診斷上的應用。樣本量小、精準度高的醫(yī)學臨床檢測需要拷貝不走樣的PCR技術(shù)。
洪國藩院士的Lcn-PCR技術(shù),克服了普通PCR技術(shù)的自身缺陷,同時具有超高的靈敏度和準確性,并能排除環(huán)境的交叉污染。洪國藩院士研究組歷時10多年,利用該項技術(shù)對數(shù)千病例的病原體感染,進行了臨床平行對照檢測與研究,充分證實了該項技術(shù)的可行性與精確性;而且實驗方法安全、簡便,省去了超潔凈空間所需的設備,可在普通醫(yī)院中應用。
一個比較具有代表性的實驗是,研究組應用Lcn-PCR技術(shù)檢測人乳頭瘤病毒(HPV)。HPV有100多種亞型,其中至少18種亞型的連續(xù)感染會導致宮頸癌。在實驗中,Lcn-PCR技術(shù)檢測的845例非致癌病毒感染中,傳統(tǒng)檢測方法卻檢測出276例致癌病毒感染(即假陽性);Lcn-PCR技術(shù)檢測的647例致癌病毒感染中,傳統(tǒng)檢測方法卻漏檢了其中的259例(即假陰性)。此外,Lcn-PCR技術(shù)能給出每一例感染的正確分型,這也是傳統(tǒng)檢測方法無法實現(xiàn)的。Lcn-PCR與DNA精確測序相接合,最終檢測正確性達到一個核苷酸的最高點(即美國和歐盟的醫(yī)學臨床檢測的金標準)。
作為臨床診斷技術(shù)的一項創(chuàng)新成果,Lcn-PCR的有關(guān)內(nèi)容以獨立一章的形式,被選錄在《分子生物學方法》叢書中。
從一個想法開始
研發(fā)Lcn-PCR技術(shù),并不是洪國藩院士刻意為之,最初也沒有想到要應用到醫(yī)學臨床。師承兩度獲得諾貝爾獎的英國科學家弗雷德里克·桑格,洪國藩院士的科研方向是基因測序,而PCR是他實驗室里使用的工具之一。
“在實驗室里用PCR鑒定一下基因,往往會發(fā)現(xiàn)有堿基配對錯誤。”洪國藩院士說,“我想,這在我們的具體研究工作中不要緊,找到正確的就可以了。但是,在醫(yī)院臨床診斷時可不能出錯。如在上述HPV的檢測中出現(xiàn)這么多的假陽性、假陰性,這對病人來說可是一個重大事件。如果能找到一種更加高效、更靈敏,并能在少量樣本情況下準確擴增基因的PCR技術(shù),對臨床來說很有意義。”
于是,洪國藩院士最后研制出了Lcn-PCR體系,使基因得到更正確的復制。
讓企業(yè)接過“接力棒”
如何把Lcn-PCR產(chǎn)業(yè)化?這可不是洪國藩院士和生化與細胞所的強項了,需要企業(yè)接過“接力棒”。事實上,敏感的企業(yè)早就嗅到了基礎(chǔ)研究帶來的市場創(chuàng)新機會。早在四五年前,來自深圳的一家民營企業(yè)就開始跟蹤洪國藩院士和Lcn-PCR技術(shù)。
2015年初,生化與細胞所建立起了專門的知識產(chǎn)權(quán)管理中心,對Lcn-PCR重新進行知識產(chǎn)權(quán)部署———從單純的技術(shù)秘密保護,到申請專利和技術(shù)秘密保護并行。研究所已與這家深圳企業(yè)簽署了合同金額為1000萬元的獨占使用權(quán)協(xié)議。從實驗室到中試再到產(chǎn)品,洪國藩院士和研究組接下來還會繼續(xù)幫助企業(yè),直到該技術(shù)能惠及普通老百姓。
中科院上海生科院生化與細胞所研究員、中科院院士張永蓮評價說:因為興趣,在科研上做出了成果,沒想到卻對經(jīng)濟社會發(fā)展產(chǎn)生了貢獻。由此可見,基礎(chǔ)研究不容忽視,在解決了科學問題之后,肯定會在將來的某一時刻影響其他領(lǐng)域。
“我們所以前開新聞發(fā)布會都是有重要成果發(fā)表在頂級學術(shù)刊物上,這是第一次為一個應用成果召開。”生化與細胞所所長劉小龍說,“我們所以基礎(chǔ)研究為主,而基礎(chǔ)研究DNA中隱藏著應用的‘基因’。如何能在更多的基礎(chǔ)研究成果中催生出應用成果并走向市場,這是我們所還在不斷探索的。”
事實上,正在打造全球科創(chuàng)中心的上海也正在進行同樣的探索,Lcn-PCR技術(shù)的成功轉(zhuǎn)化經(jīng)驗值得借鑒。
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