在生命的微观宇宙里,每一个细胞都是承载奥秘的星球。2010年,在北京大学,一个大胆的梦想被开启:我们能否不再满足于观察细胞群体的“平均答案”,而是去倾听每一个单细胞的“独白”?由此,北京大学生物医学前沿创新中心(Biomedical Pioneering Innovation Center, BIOPIC)应运而生,一段始于“看见”,归于“洞见”的创新航程正式启航。
2014年5月4日,习近平总书记考察北京大学时曾来到BIOPIC。他说,“现在我们国力增强了,要有凝心聚力办大事的自信,关键是要把最好的资源配置起来,让各类人才的智慧充分发挥,聚天下英才而用之,通过大家一个个人生梦、事业梦的实现,促进整个中国梦的实现。”
今年是BIOPIC成立15周年。自成立以来,BIOPIC已发表高水平研究论文1000余篇,申请/授权专利近200项,产出了一系列具有国际领先水平的原创性成果,孕育出7家高科技企业,有些已成为国际国内相关领域的引领企业,为人民健康作出了直接贡献,上万名“MALBAC婴儿”(经MALBAC基因组扩增高通量测序进行单基因遗传病筛查的试管婴儿)在全球诞生。约60位领衔科学家从这里出发,进入国内外顶尖学府,在生物医学领域持续输出创新力量。
从远征到归途,脚印回环、步步登高,这条长路被一次次点亮。生命的奇迹,医学的突破,正在这片热土上不断续写。
BIOPIC成立15周年纪念短片
突破|技术驱动创新
回望2009年,生命科学站在了一个新的十字路口。人们拥有了基因的“静态地图”,却仍缺乏读懂它如何运作的“动态语言”。就在此时,几位视野超前的科学家洞察先机,下一场生物学革命,必须由技术的革命来驱动。于是,他们汇聚燕园,毅然打破学科的高墙,创建了BIOPIC。
BIOPIC创始人黄岩谊、谢晓亮、苏晓东合影
2010年BIOPIC成立仪式
生命科学的进步往往是由技术突破驱动的。比如历史上细胞生物学依靠光学显微镜,结构生物学始于X光衍射,脑科学则得益于膜片钳。在BIOPIC十五年里发生了多场技术革命——新一代测序仪技术革命、单细胞基因组学技术革命、基因编辑技术革命等等。当下AI深度学习改变了生物医学的研究范式。BIOPIC积极参与到这些技术革命当中,并在某些领域起到了引领作用。
BIOPIC发明了世界首个单细胞DNA甲基化组高通量测序技术,掀开了单细胞表观基因组的新篇章;BIOPIC利用MALBAC技术,如同一台高精度的“基因扩印机”,实现了对单个细胞基因组的均匀扩增,让精准窥见单个细胞间、乃至单个碱基的差异成为可能。通过与北京大学第三医院合作,这项技术不仅打开了生殖遗传学的新窗口,如今更在全球范围内造福上万个家庭,在单细胞研究的里程碑上刻下了温暖的生命印记。“我至今仍然记得自己那天抱着第一例‘MALBAC婴儿’时内心的那份激动,那是我科研生涯中最有意义的瞬间。”谢晓亮说。
2014年世界上第一例“MALBAC婴儿”诞生(左起分别是谢晓亮、乔杰、闫丽盈、汤富酬)
BIOPIC的创新呈喷涌之势:荧光产生测序技术“Lumoseq”,为研发物美价廉的国产测序仪奠定基础;基因编辑的新方法、新技术——如LEAPER和mitoBEs,已直接应用于疾病治疗;泛癌种肿瘤单细胞全景图,从万亿数据点中描绘肿瘤免疫的微观战场,加深了我们对癌症的认知;多个团队合作,通过单分子实验、理论模型、分子动力学模拟,证实DNA与蛋白质的相互作用中存在别构效应。
当新冠疫情席卷全国时,BIOPIC身先士卒,利器尽出,冲锋在守护人类健康的第一线。他们在第一时间筛选中和抗体,在新发地揭秘病毒传播路线,在奥密克戎变异株出现后,预测病毒进化路径。利用原创底层技术产生的生物大数据,研制出迄今还没被逃逸广谱中和抗体,作为同情用药,在2022年北京疫情暴发时为上千位老人带来了生的希望。
人工智能的出现带来了生命科学领域的一次历史性飞跃,为解析疾病机制和药物研发打开了全新的世界。面对这场技术革命,BIOPIC 迅速响应,自主开发了基于国产硬件的全流程蛋白质结构预测工具,其预测精度已在部分任务上超越AlphaFold2。BIOPIC 也深入描绘蛋白质与蛋白质之间,蛋白质与DNA的动态协作网络,解析疾病背后的关键环节、识别更具潜力、更具特异性的药物靶点;从最初的“跟跑”到如今的“并行”,BIOPIC已经在多个关键领域迈出了“领跑”的步伐。
BIOPIC十项代表性成果
传承|聚天下英才而用之
在BIOPIC,最动人的风景不是精密的仪器,而是人的汇聚与思想的碰撞。这里没有学科的边界,科学家们在同一片能量场域同频共振。一个来自成像技术的灵感,可能瞬间点醒测序平台的瓶颈;一组看似杂乱无章的数据,经过计算模型的梳理,竟能揭示出未知的生命规律。这种“共创”的文化,是BIOPIC最宝贵的财富。
而比科研成果更重要的,是人才的生长。无数充满活力的青年学子,如同蓬勃的新生植物,在这里吸收养分,最终开出属于自己的、独一无二的科学之花。从BIOPIC一共走出了六十多位领衔科学家。BIOPIC的光芒,正是由这一代代传承的星火共同照亮。
2018年5月,BIOPIC全体PI在中心所在逸夫楼前合影
2020年BIOPIC十周年纪念合影
2025年BIOPIC十五周年纪念合影
“聚天下英才而用之”。从2014年谢晓亮告诉习近平总书记自己已决心全职回国工作,到如今集结了多个学科交叉合作“十八罗汉”,BIOPIC不止是建立一个研究中心,而是在打造一个让创新自由生长、薪火相传不息的科研生态。
谢晓亮院士向习近平总书记讲解中心建设情况。新华社记者马占成摄
这种传承的核心是给年轻人足够的探索空间。正是这种文化,让BIOPIC成为了一个能够持续自我更新的创新生态系统。
BIOPIC第一届博士毕业生合影(前排左到右:周莹,申洁,郑春红;后排左到右:李文涛,邢栋,黄岩谊,谢晓亮,苏晓东,费鹏,门涌帆)
这一生态已成功孵化出7家技术创新企业,将实验室的突破转化为推动产业发展的核心动力。
未来|创新不止,生生不息
十五年,对于BIOPIC而言,是一条从无到有、由跟跑至领跑的发展之路。苏晓东常说要做“百年老店”,他把BIOPIC的十五年视为接力赛的第一棒。
BIOPIC大事记
未来的BIOPIC,将不再仅仅是技术的创造者和知识的发现者,更立志成为人类健康的深度参与者。
他们梦想着一个时代:基因的密码被逐步破译;癌症能够在早期被识别,在更深层次被精准分型,以更温柔的方式被治愈;遗传病及退行性疾病的阴霾能从家族中彻底驱散……
这条改写人类生死命运的科研道路充满未知,但正如过去十五年所证明的那样——创造,方能洞见;信念,终将抵达。
十五年,从研究一个细胞,到解析生命系统,到造福百姓,从创始科学家到数百人的创新群落,BIOPIC用实践证明了交叉学科的巨大潜力。站在新的起点,他们将继续向生命的更深层次进军——在单分子单细胞水平理解疾病机制,在时空维度描绘生命过程,用原创技术回答生命科学中最根本的问题。
因为创新不止,所以生生不息;因为信念不灭,所以未来可期。
生物医学前沿创新中心(Biomedical Pioneering Innovation Center, BIOPIC),原名生物动态光学成像中心,是北京大学于2010年成立的独立实体研究机构,由国际著名生物物理化学家谢晓亮院士领衔创建并任创始主任。作为一个以技术驱动为核心的多学科交叉生命科学研究中心,BIOPIC通过自主研发高精尖技术衔接基础科学突破与生物医学应用,引领科研前沿,服务人民健康。
来源 | 北京大学融媒体中心、北京大学生物医学前沿创新中心
排版 | 顾馨月
编辑&责编 |岁寒
<<左右栏目>>