2011.6.24 “Lab-on-a-Chip Maker Looks to Put Hong Kong on Biotech Map” Science

注:

本文为美国《Science》杂志2011年6月24日第332卷刊登文章《Lab-on-a-Chip Maker Looks to Put Hong Kong on Biotech Map》之译文。

 

 

实验室芯片开发者

让香港在生命科技领域占一席之地

香港,历来以商业环境而不是科学氛围而闻名,但它正大力发展生命科技,期待以此作为新的支柱产业之一。一项全新的生物芯片技术——实验室芯片(Lab-on-a-ChipLOAC)的开发成功预示香港的选择是正确的。

作者:理查德∙斯通(Richard Stone

 

1994年,神经科学家于常海放弃了美国斯坦福大学提供的高薪职位回到中国香港,并加盟香港科技大学,这场近乎于职业生涯的赌博最终以一种出乎预料的方式获得了回报。1997年,H5N1禽流感重创了香港。于常海说:“当时的状况是没有检测禽流感病毒的足够灵敏的工具,聚合酶链式反应(PCR)还未达到标准化,其检测结果也不可靠。”面对突如其来的灾难,于常海决定创立一家公司来开发分子诊断技术。公司成立后取得的突破性进展又使于常海提出了更高的目标,他希望开发出能迅速诊断新发病原体的生物芯片,期待能够在大型生物科技公司均告失败的领域取得成功。

在顽强地攻克了一个又一个曾经阻碍其他公司前进的难关后,于常海带领的海康生命科技有限公司,开发出了一项创新的生物芯片技术:在芯片上结合目标核酸链并覆以纳米颗粒来识别这种结合。中国广东省疾病与预防控制中心将在近期试用这种芯片和与之配套的全自动检测仪。美国国立卫生研究院(NIH)临床病理学家庄正平说:“这是一套独一无二的系统,它能让你用比其他技术快得多的速度得到想要的结果。”庄正平是与海康生命科技无利益关系的科学家。

如果于常海开发的名为电场辅助诊断(EFAD)芯片能够大展身手,那么它将成为香港致力于成为全球生命科技中心过程中的一个重要里程碑。数十年来,香港一直以亚洲的金融中心而著称;2008年,由雷曼兄弟公司破产引发的金融危机重创了香港的金融服务业,严重刺激了香港当局。香港创新科技署王荣珍署长说:“香港特区政府的领导人开始思考如何让香港经济更多元化。”于是,在2009年,香港政府提出要将科技和创新产业列为香港的新六大支柱产业之一。为促进生命科技和制药业的发展,香港政府在2010年2月出台了一系列的激励政策,其中包括1.38亿美元的新药研发基金和500万美元的启动资金用于设立国际临床试验和转化研究中心。

然而香港的努力能否获得成功仍存在很多挑战。在中国内地,大量城市拥有生物科技产业发展基地,如上海、天津以及泰州这样的新兴医药城。这些地方的政府大量地给予企业包括税收减免等优惠政策,花费数十亿美元用于完善相关的基础设施。与之相比,香港起步尚晚,且土地稀少、昂贵。王荣珍署长说:“我们从不讳言香港的成本不低,但香港的主要优势应该是严厉的知识产权保护的环境,我们要吸引的是那些对知识产权更为重视的企业。”

这与当年于常海刚回香港的情况已经发生巨大转变,用他的话来说:“当时的香港并不适合科技研发。”但自20世纪90年代起,香港的大学已经开始通过聘请大量的海外人才来着手改变这种观念。在加入香港科技大学后,于常海便投入了教学工作,并开始考虑把生物科技作为其职业生涯的潜在选择。于常海说:“那时生物专业的毕业生在香港难以找到工作机会,最好的工作就是在某家医药公司做销售员。”于常海希望自己的公司能够对改变这种状况做出一点贡献,他聘请了一些香港科技大学的毕业生到公司工作,这其中就包括海康生命科技的创始首席运营官刘乐庭先生。

公司成立之初,于常海对公司的主要目标定位在做力所能及的研究及产品,并取得了一定成就:在转基因食品检测和对唐氏综合症等其他基因异常疾病的产前筛查方面,他的公司拥有东南亚地区首家通过国际标准认证的私营实验室。2003年,突如其来的SARS病毒促使于常海在临床诊断用实验室芯片上加大研发投入。他说:“我们意识到实验室芯片的瓶颈是杂交。”杂交是一个DNA解开为单链并结合在检测探针上的过程,整个过程通常需要很长时间。于常海在打破杂交时间过长的瓶颈上获得了成功:利用电场来调控DNA链并加速检测探针和DNA的结合。这使得他的团队能让DNA或RNA的杂交在数分钟内完成。这项技术也足够敏感,不需要通过PCR来扩增目标。庄正平说:“口头上说想要制造一个像这样的生物芯片很容易,但是要真正做到却很难。于常海足够专注和坚持,他找到了完成这项任务的方法。”

实验室芯片研究的另外一个挑战是如何检测结合在探针上的核苷酸链。其他公司采用的是荧光标记法,这需要昂贵的荧光显微镜和经过培训的专业人员。而于常海团队采用了纳米银颗粒淹泡样品反应池,使之锁定在发生结合的核苷酸链上。就像是黑白照片,这种锁定与否的对比信号,能够被一台廉价的感光耦合元件(CCD)数码相机检测到,并通过一台小型的自动化检测仪分析出结果。

这个方法看起来似乎如此简单,当海康生命科技申请专利的时候,于常海曾说,“我们认为肯定有其他人已经这样做过了。”但事实并非如此。就此技术,于常海团队现在已拥有了30项全球专利。伯纳德∙雷兹曼(Bernard Roizman),一位伊里诺斯州的芝加哥大学病毒学家表示:“海康生命科技公司能首获成功并不奇怪,很多诊断行业的公司更热衷于那些大型、复杂和昂贵的设备,而EFAD芯片检测仪仅仅是微波炉大小,给这台设备提供一个电源,就能成为一个可移动的芯片实验室,它可以看作是一个新型的传染病控制中心,可以帮助及时地阻断传染病的扩散。”

自2002年起,于常海就任北京大学教授,开始频繁地穿梭于香港和北京两地。当不在实验室的时候,他以香港生物科技协会主席的身份致力于推动生物科技发展。为更好地和内地开展竞争,已经入驻340家企业的香港科技园刚刚启动了一项6亿美元的促进计划,并希望以此创造4000个研发职位。香港科技园公司主席尼古拉斯∙布鲁克(Nicholas Brooke)说:“我们需要找到适合我们的领域,比如培育专注在中国医药或医疗设备的初创型公司,如果我们试图做所有的事情,我们将面临失败。”

香港成功的第一步就是给市场找到一个革新性的生物技术产品,于常海的生物芯片正逢其时。“世界上没有人会相信这样的成就是在中国香港做出来的”,于常海如是说。


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