探路新质生产力·实验室周记 | “交叉”实验室： 基因测序技术有了更多可能

城事

探寻成功的路上，更迭自己已有认知和判断是常有的事。失败是鲜活

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 <p><span style="color: #e03e2d;">探寻成功的路上，更迭自己已有认知和判断是常有的事。失败是鲜活珍贵的积淀，总有一天，这些积淀会浇灌出鲜艳的花。</span></p>
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   <img class="ait_item_box img_default" style="max-width: 600px; height: auto; display: block; margin: 0 auto;" src="https://image.whb.cn/image/48f6661bae644dbbb73ba9f37bac67da.jpg" alt="" width="993" height="627" data-id="1041329" data-src="https://image.whb.cn/image/48f6661bae644dbbb73ba9f37bac67da.jpg" data-width="993" data-height="627">
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   坐落于环上大科技园的近观科技。
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 <p>从平面视角观察潘诚达的工作路线，是条“对角线”：在公司二楼最东端的化学实验室做好芯片的表面修饰，再“扎”进隔壁生化实验室准备好基因测序的酶、模板、引物与各类单分子检测试剂。然后坐电梯下楼，一路小跑至一楼最西边的光学实验室，将准备好的芯片与试剂体系结合进行检测验证。</p>
 <p>就是这样一条“对角线”，作为光学工程师的潘诚达走出了“花”：在验光“主业”基础上增加生物化学实验的“副业”。实验室“串场”，不仅激发出加倍想象力，更让他所在的科研团队找到了精准发力的方向。</p>
 <p>基于此，团队正攻坚基因测序技术：作为一种新型基因检测技术，通过血液或唾液中提取测定基因全序列，从而研究或预测疾病的成因。</p>
 <p>就是近几周，他们找到了答案。通过为DNA聚合酶做“修饰”，使其产生更稳定的测序序列组，这项生物医药与芯片技术相融合的突破，将有助于形成单分子、长读长基因测序芯片，相关整机设备有望于今年底推出，从而填补国内在单分子实时荧光测序领域的空白。</p>
 <p>潘诚达的“串场”，也是上海近观科技有限责任公司的缩影。这家由上海微技术工业研究院孵化，将硅光和生物技术相结合的跨界高科技企业，坐落于环上大科技园内，4层独栋小楼里，一半以上是实验室——光学检测、生物化学实验、算法开发、机械组装——看似完全“不搭界”的领域经有机融合，让创新火花加速转换为新技术、新产品。</p>
 <p>“交叉”实验室里，“不可能”成为“可能”。</p>
 <p style="text-align: center;"><span style="color: #e03e2d;"><strong>承上启下的“串场”</strong></span></p>
 <p>潘诚达个头不高，步子却迈得很大，奔波在各实验室，分秒必争。</p>
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   <img class="ait_item_box img_default" style="max-width: 600px; height: auto; display: block; margin: 0 auto;" src="https://image.whb.cn/image/a49762fb9bbd4842b66422018c4445c3.jpg" alt="" width="913" height="618" data-id="1041328" data-src="https://image.whb.cn/image/a49762fb9bbd4842b66422018c4445c3.jpg" data-width="913" data-height="618">
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   潘诚达正在将芯片固定至工作台。
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 <p>光学实验室，窗帘被拉得死死的，一丝光都不放进来。三张长条实验台摩肩接踵，实验台是一座小型“城堡”，被纯黑色幕布罩着，里面尽是各类光学仪器。“暗室环境进行光学测试，避免环境光对光学信号的影响，降噪。”</p>
 <p>相较之下，潘诚达“跨界”的生化实验室颇为敞亮。实验风格也大相径庭。起初，生化组与光学组各司其职，前者完成试管内测序试验优化后，交由后者验证性能，如若中途出现瑕疵，得“退回重来”。单是完成这一套组合实验，就得用上两位实验人员。</p>
 <p>“要不我来试试？”有一点生物化学基础的潘诚达自告奋勇。</p>
 <p>两个实验组经商定给了他机会。当生化组同事进行实验时，他在一旁“偷师”。没过多久就熟练起来，并实现了“脱产自研”。</p>
 <p>当他真正揽下“跨界实验”时，难免会手忙脚乱。这两天，他正与生化组研究者攻克基因测序的核心技术“探针”，进行光学检测时，发现荧光强度数据“不理想”。一步步倒推实验过程，他找到了问题根源——测试荧光时，由于将抗猝灭试剂静置了过长时间，导致试管里出现沉淀物质，影响了之后的检测数据。“重新配置得花时间，咨询生化组同事后，我找到了改良办法。”很快，重测中数据达标。</p>
 <p>这组“串场”实验共有十步，原本只需完成最后一步光学检验的潘诚达，硬是啃下了前面的九步——4项化学实验操作与5项生物实验操作。“做着做着，实验就成了‘肌肉记忆’。”</p>
 <p>原本，完成一项串场实验得花上七八个小时，如今缩短至4小时。等潘诚达完成光学检测后，会将数据及实验成果传递给后续的算法组，算法组通过入网连接，便可开始组装产品。“每个细节决定实验的数据，更决定后道产品组装的‘成败’，马虎不得。”</p>
 <p style="text-align: center;"><strong><span style="color: #e03e2d;">失败本身有意义</span></strong></p>
 <p>科研领域失败是常态，但失败本身有意义。</p>
 <p>潘诚达说自己最早的博士研究方向是“微纳尺度下的光学操控”，其中有四成内容需要在化学实验室里完成纳米颗粒的晶体合成。“可惜做了三年都没成功”。</p>
 <p>他心里却狠狠“憋了一口气”：“早晚要做出点成绩来。”所以他成为唯一一位在生化组与光学组来回“串场”的工程师。</p>
 <p>肯下功夫的青年科研者，也常会遇上“无法解释”的困顿。比如，做实验时，明明实验步骤都是对的，但得出的数据却不理想。“我进行了不同荧光探针结构的调试，在不断改变探针结构过程中，所呈现的数字依旧无法解释。”</p>
 <p>他将这次失败“摊开”在生化组与光学组的联合组会上，大家一起支招。其师傅、产品项目总监胡春瑞接过话头：“可以从改变分子组装形态来试试。”</p>
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   做好表面修饰的基因测序芯片。
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 <p>现阶段，国内已有类似的基因编辑、免疫细胞治疗等产品出现，但尚且处于研究阶段。放眼全球，去年才出现首例用于地中海贫血症治疗的基因编辑技术。想要填补国内空白，近观科技所研发的基因测序技术堪称“阵容豪华”：细致划分包含分子生物学、生物化学、光学、单分子光学，以及硬件、软件、算法等等，环环紧扣。多学科有机结合，成了这项技术能否顺利推出的关键。也因此，诞生了胡春瑞、潘诚达这样的“串场”师徒，承上启下，接续攻关。</p>
 <p>这两天，他们接到算法部门的“前置订单”：针对当前研制基因测序探针，利用算法搭建的模型，没法识别出光学信号，能否在生化实验与光学实验部分进一步优化数据？据此，潘诚达一步步倒推实验，“见缝插针”搜寻可修改的步骤。尝试多次后，他发现自己的“老本行”提高单分子荧光强度方面还有可提升的空间。于是，他在溶液中通过添加更多试剂，调整单分子荧光信号的信噪比。等到碱基序列转换成光学信号输出后，算法组便收获了想要的“更优质”数据。</p>
 <p>当然，“串场”研究的前提，是实验人员之间的互相理解。“最早公司开大会，每个项目组各抒己见，互相‘听不懂’，也导致了实验流程上的卡顿频发。”为了让每个项目组互相理解，胡春瑞牵头成立跨部门组会。比如，每周二定期召开“生化组与光学组联合组会”，由企业生化试剂负责人吴凡领衔四位生化工程师与一名光学组工程师，互相交流一周进展，彼此都跨前一步，无缝衔接。</p>
 <p>如同齿轮精准卡位，如今的基因测序技术研究，进展“丝滑”。</p>
 <p style="text-align: center;"><strong><span style="color: #e03e2d;">“混搭”的刻意为之</span></strong></p>
 <p>近观的实验室“串场”，来自于人才培育使用的“跨界”。</p>
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   <img class="ait_item_box img_default" style="max-width: 600px; height: auto; display: block; margin: 0 auto;" src="https://image.whb.cn/image/f3d6734b528744558d20b8ad217743b8.jpg" alt="" width="850" height="878" data-id="1041330" data-src="https://image.whb.cn/image/f3d6734b528744558d20b8ad217743b8.jpg" data-width="850" data-height="878">
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   潘诚达在生化实验室中准备测验试剂。
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 <p>潘诚达是物理学与光学专业背景，还自学了化学；胡春瑞本科读的是生物工程专业，博士阶段先研究了神经生物学，后半程转行研究非线性光学与单分子拉曼光谱成像；做生物学实验的艾巩丽，大学期间学的是农学院园林专业……</p>
 <p>而这正是企业创始人陈昌的“刻意为之”。他回溯了自己的成长历程：本科学习化学工程，硕士转行到纳米材料，博士与博后先后钻研半导体芯片、细胞通信，再后来从事半导体与生物技术融合的产学研和创新创业，不断打拼成了复合型顶尖人才。“我们要的就是跨学科融合性人才，而不是做单一的流水线产品。这些人才有各行各业成功或失败的经验，能够互相激荡相互配合，激活创新力。”</p>
 <p>基于此，从2022年起步的近观科技，已经有了“拿得出手”的成品——无创血糖检测技术，正得力于“交叉实验室”。也就是通过拉曼光学隔着皮肤检测血液内的葡萄糖分子，使得糖尿病患者无需“扎针”，即可检测血糖，且拥有极高准确度。最近，企业与瑞金医院建立了合作，让旗下无创血糖仪能进行临床试验。双方根据此产品的临床数据，还准备携手刊发论文。“在我们企业实验室发论文，已有过先例。”</p>
 <p>在无创血糖检测技术筹备拿证的过程中，另一产品线基因测序技术也有了可期待的未来。在“串场”师徒等人的研究中，基因测序技术已解决了“最难的题”，即降低DNA聚合酶的链式反应速度。</p>
 <p>这项操作，以一条DNA链做“模板”，通过DNA聚合酶的功能，实现与44种碱基配对。由于聚合酶发生化学反应的速度过快，DNA序列的信号难以实现时间上的分辨，对测序信号的解读造成巨大困扰，必须通过降低金属因子等人工改造使其“慢下来”。接着，通过单分子荧光检测识别具体信号，并用磷酸端荧光标记核苷酸。然后，一个个“打着标签”的核苷酸，所输出的光信号随即转化为电信号，经由算法转化，将成为测序的图像数据。</p>
 <p>而这，也是国内目前唯一没有被掌握的一项基因测序领域的重要的技术路线。如同近观科技大堂里展示的公司愿景：让一切不可能变成可能。</p>
 <p>基因测序技术，有了更多可能。</p>
 <p><strong><span style="color: #e03e2d;">&gt;&gt;&gt; 记者手记 </span></strong></p>
 <p>&nbsp;</p>
 <p style="text-align: center;"><span style="color: #236fa1;"><strong>所有的失败，都结成了果</strong></span></p>
 <p style="text-align: center;"><span style="color: #7e8c8d;">&nbsp;占悦</span></p>
 <p>科研“串场”难么？外行看，从一个学科跨到另一个陌生领域，要重新开始，难！但潘诚达却轻描淡写地回应：不算太难。</p>
 <p>这份底气与自信，来自于他日复一日在失败中重启、在挑战中成长。第一次旁听跨部门组会，听不懂；第一次上手跨领域实验，慢吞吞；第一次碰上解不开的数据，挠破了头……</p>
 <p>可他不急，只想着踏踏实实做下去，目标总在前方。</p>
 <p>是的，如果每一次“跌倒了都能微笑着站起来”，离成功也就不远了。</p>
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  文：占悦<br>
   图：邢千里<br>
   编辑：傅璐
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