程和平

【程和平事迹】

【人物简介】程和平,北京大学分子医学研究所教授,973首席科学家,中科院院士。1990-1995 留学美国马里兰大学医学院生理系,获博士学位。曾任美国NIH老年研究所资深研究员,获国家杰出青年科学基金,教育部长江特聘教授,并荣获长江学者成就奖(生命科学奖)、国际心脏学会研究成就奖(2016)。

担任首席科学家主持科技部 973 项目 "心脏的重大基础和疾病机理研究"。2013 年放弃美国籍,恢复中国籍,并当选中国科学院院士。

浪漫与冒险,与科学从不相悖

——程和平院士访谈

在北京市怀柔区怀柔科学城,即将建成一座多模态跨尺度生物医学成像设施,即国际一流的生物医学成像实验室。这是由我国科学家首倡的一个生命科学的大科学项目,该项目是落实习总书记提出的要坚持和强化首都全国科技创新中心的核心功能,“加快向具有全球影响力的科技创新中心进军”要求的重要举措,已正式纳入北京市“十三五”规划,并已列为怀柔科学城的重点工程。项目建成后将有力促进我国临床影像诊疗事业的发展,成为我国生命科学事业发展的一个重大契机。

设施将融合光、声、电、磁、核素、电子等成像范式,提供从埃到米、从微秒到小时跨越十个空间与时间尺度研究生命科学问题的能力,精准描绘生命活动基本原理和疾病发病机制的全景图,为全面提升我国生命科学与医学药学研究水平,提供长久而可靠的战略支撑。

生物成像设施将建立包含PAT(光声成像)、PET(正电子发射成像)、SPECT(单光子发射成像)、MRI(核磁共振成像)、CT(X射线计算机断层成像)、光学显微、电子显微等在内的多个成像模态,覆盖从分子到人,跨越十个数量级的时空尺度范围。本设施将在自主研发成像设备与多模态融合技术的基础上,建成三个多模态跨尺度成像装置和一个图像数据整合系统,即:面向微观研究的多模态高分辨分子成像装置、面向介观研究的多模态活体细胞成像装置、面向宏观研究的多模态医学成像装置,以及多模态跨尺度图像数据整合系统。

其中多模态跨尺度图像数据整合系统将发挥核心作用,是设施的智能单元,是联系微观成像、介观成像和宏观成像的核心纽带,也是本设施进行成果交汇和挖掘的平台,是本设施对外展示的窗口。该系统包括了高速数据传输网络、高性能计算系统、大容量高带宽数据存储系统、多模态图像数据库系统、多模态数据分析工具和网络系统等。

话分两头。

2013年,中国科学院院士、北京大学教授程和平作为首席科学家承接了“超高时空分辨微型化双光子在体成像系统”项目。该项目探索了如何将下一代的激光、扫描、控制、成像新原理和图像处理新方法等有机结合应用于在体荧光成像过程中,项目获得了国家自然科学基金委的国家重大科研仪器研制项目基金7200万元。

2013年11月,项目组发现了通过调制超声可调制梯度(TAG)透镜高速点扫描产生片层光的新原理。通过整合光学仪器研发、电路控制、生物学实验等,2014年3月完成了新型双光子光片显微镜,命名为2P3A-DSLM(Two-photon three-axis digital scanned light-sheet microscope),并初步应用于生物学实验。新研制的2P3A-DSLM双光子光片显微镜具有采样速度快(1毫秒帧频)、光损伤小以及深层组织成像等优点,填补了无侵入式脑成像办法时空分辨率很低这一技术则空白。

与国际同类光片显微镜相比,2P3A-DSLM在保持超大视场的同时,具有最薄的一致性的光片(亚微米级),这使得在活体模式动物组织深处定量化观察和研究亚细胞精细结构和动态过程成为可能。2014年9月,项目组正式申请了国家发明专利,研究论文在《Cell Research》发表,团队成员被邀请在意大利、美国、新加坡等多个行业大会上做报告,得到了包括2014年诺奖得主在内的国内外同行认可。

该项目实现了仪器研制与前沿科学问题的紧密结合,已将新成像系统成功用于斑马鱼心脏发育、心肌细胞钙火花、秀丽线虫超氧炫研究。项目核心技术具备不可替代性,具有很强的国际性的竞争力,将被广泛应用于生物医学和生命科学领域,为临床研究和监测提供更先进精准的设备。

前面提到的“多模态跨尺度生物医学成像设施”,正是这种技术创新和成果应用结合的产物。而这个宏大项目的倡导人,就是程和平。

回国并不是理智的决定,而是出自内心情感的决定

程和平本科就读于北京大学数学力学系,三年级时转而对生物学产生兴趣,开始自主学习一些相关课程。在老师们的教导下,程和平在研究生期间修完了生物系生理专业本科的全部课程,并拿到了生理学的本科学位,成为了北大的第一批双学士。1993年,在马里兰大学攻读博士期间,程和平发现了“钙火花”,在生物学界“一战成名”。由于卓越的学术造诣,程和平被授予美国国立卫生研究院(NIH)高级研究员的终身职位。

2005年,在国家985工程的支持下,程和平毅然选择归国,并开始参与建设北京大学分子医学所。建所之初,并不那么顺利,而在各项事业遭遇最严重困难时,程和平美国原上司也在电子邮件里对他表示,只要他回去,立即恢复他的终身职位。经过激烈的思想斗争后,程和平回复:“我不能把船开到一半就扔下不管了。”

程和平及其科研团队克服了重重困难,使分子医学研究所逐渐成长成为了理念先进、具有强大优势和潜力的转化医学平台,研究所的学术论著和科研项目获得了国际国内的认可,不断有研究论文在《Cell》、《Nature》等权威期刊发表。程和平曾骄傲的说:“我在中国做的科研并不比在美国差”。

2013年程和平放弃美国籍、恢复中国籍,并当选为中国科学院院士。程和平用实际行动为海内外科研人员做出了榜样,以个人的影响力为国家吸引了更多的海外人才归国发展。

做科研要有家国报复,国家的需求就是我的专业

程和平认为,科研成果如果不能转化成生产力、不能服务社会,是对宝贵资源的极大浪费。

“创新驱动国家发展”,“中国制造2025”等国家战略的提出,让科研工作者们再次坚定了技术创新和科研成果转化的信心,对于程和平更是极大的鼓舞。“国家的这些政策导向,和我们2003年筹建北大分子医学所的很多方案和理念都是不谋而合的。”

程和平说:“我国现在要花几百亿进口国外的技术。我们国家现在不行,难道要一直进口下去吗?我们老百姓看病做一个CT,一个PET要上万块钱,看不起,难道仍然要这样下去吗?在中国科学,尤其在生命科学大发展的情况下,生命科学要进步、医学要进步、生物医学产业要进步,跟国计民生切身的临床影像诊疗的问题也应该进步,我们有责任有义务来做这件事情。之前国际上的大科学项目,中国都是跟随者。比如人类基因组计划,美国提的,中国百分之一参加的。现在这个影像组计划,我希望是可以作为一个中国提计划、其他国家参与的大项目,而且,这个计划对中国生命科学领域中也有很多积极的作用和帮助。”

正是这种情怀促使程和平在科研领域中不断探索,推出一个又一个举世瞩目的成果。

做科研的人要不怕辛苦,耐得住寂寞,朝着梦想努力去做

与国外百万年薪的待遇相比,归国的选择让程和平损失不小。但程和平说:“做科研国内虽然会比国外辛苦,但是作为中国人奋斗看到了希望。”他认为,我国科研发展底子较为薄弱,但是国内科研环境后发优势强,上升快,总体发展非常快。随着国家千人计划等系列高端人才引进计划的推进,以及国家持续对基础科学的投入,国内的科研环境将会越来越好。随着科研成果转化,将科学家与企业家、国家资本、政府等组成链条,能与国家的管理层行政部门联动,把成果变成生产力,这是件好事。他说:“我们一定要首先认同国家的创新驱动发展政策,然后埋头苦练真本事,踏踏实实把眼前的事业做好了。

最后,对九三的年轻人,程和平建议:基础科学研究要心静如水,厚积薄发,久久为功,在博的基础上有一两项精,做到博而专。不是每个人都要做交叉学科,要找到自己合适的定位。同时,要有家国报复,有点理想主义、浪漫主义和冒险家的气质,有为国家民族谋划设想未来的精神,这是九三灵魂可贵的地方。在中国这个时代,在各自岗位上踏踏实实做好自己的事情,就一定能够对国家和民族有所贡献,让个人价值得到发挥升华!(郭子风)