【編者按】近期,北京理工大學將迎來第十四次黨代會,在學校全面推進綜合改革和制定“十三五”規劃大背景下,為全面貫徹黨的十八大、十八屆三中、四中全會和習近平總書記系列重要講話精神,加快“爭創一流”步伐,黨委宣傳部推出“發展巡禮”專欄,展示學校、學院自十三次黨代會以來取得的各項成績。
2011年11月1日早5點58分07秒,滿載國人希望的神舟八號宇宙飛船成功發射,并于3日凌晨與天宮一號完美對接,這是我國載人航天工程的又一具有里程碑意義的重大突破。
在神州八號飛船上眾多載荷中有一項科學裝置載荷——“微流控芯片基因擴增裝置”,這是由北京理工大學作為總體牽頭單位設計制造的,是北理工實驗裝置首次作為載荷伴隨飛船遨游太空,同時也實現了中國微流控芯片太空應用技術領域“零”的突破,也是中國首次在空間環境下開展基因實驗,并實現在軌檢測。
這次任務的完成,充分發揮了生命學院在學科交叉方面的優勢,以空間生物與醫學工程創新團隊為核心,組成多學科背景的高效工作團隊,突破微流控芯片技術、極端條件PCR擴增技術等多方面的技術瓶頸,最終成功研制“微流控芯片基因擴增裝置”,并通過苛刻的航天產品測試與考核的全部環節,實現了神舟八號宇宙飛船成功搭載。飛船返回后,學院對搭載裝置進行成功回收,并展開相關實驗檢測,發現了一些新現象,獲得了與空間生物學效應有關的稀有基因,實驗數據結果對于我國航天領域的發展具有重大意義。
按照學校十三次黨代會以來“強地 揚信 拓天”的特色發展路徑,生命學院在航天領域能夠形成突破,得益于學院近年來結合學科特點,不斷加大科研平臺建設力度,該項目的承擔者就是學院重點建設的北京市重點實驗室——北京市生物分離分析重點實驗室,該平臺在學院黨委和空間所黨支部的大力保障下,已經成為學校在生命科學領域最具代表性的實驗平臺,并在學科建設、科學研究和人才培養方面發揮著舉足輕重的作用。
空間生物特色,服務載人航天
北京理工大學生物分離分析實驗室始建于2002年,2006年被批準成為北京市中關村高科技園區開放實驗室。在“985”、“211”工程項目支持下,通過整合現有設備資源,依托學校的人才技術優勢和企業的專業化實驗室管理經驗,建設成為了一個科學研究與學生創新實踐相結合的共享實驗室服務平臺,擁有的生物分離分析科研平臺的儀器裝備達到國內外先進水平。其特色優勢是以“生物分離分析關鍵技術”為核心基礎,發展其在生物計量、生物醫藥、航天醫學工程等領域的應用,致力于發展具有半工業化制備能力的分離技術,促進技術的產業化轉化。
通過多年的建設凝練研究方向,實驗室形成四個鮮明特色的研究方向:(1)生物分離分析新技術研究,重點研究高效高通量分離的理論和方法、新分離介質、以及高靈敏度低功耗的檢測技術等。(2)蛋白質生物計量標物與溯源傳遞關鍵技術研究,圍繞生物計量的發展與需求,重點研究蛋白質分離純化技術、蛋白質標準物質制備和定值、蛋白質定量測定標準方法、以及蛋白質計量溯源體系等。(3)植物藥物活性成分(部位)分離制備與新藥研發,以傣藥特色藥物研究為重點,開展以發現一類新藥先導化合物為目的的活性成分分離制備技術、五類新藥活性部位工藝、質量控制標準、以及藥理藥效研究等。(4)航天醫學監測技術與生物分析技術,圍繞載人航天和空間科學的需求,重點研究空間生物艙、航天員生理生化指標監測、空間生命信息探測、空間生物分析技術與儀器、以及以蛋白質高效表達體系研究為特色的空間蛋白質表達與制備技術等。
近幾年,實驗室圍繞國家載人航天重大科技工程需求,建設空間環境生物學效應研究基礎平臺以及空間生命信息探測關鍵技術研發平臺,力爭成為我國空間生物與航天醫學研究的重要基地。
2012年成功申請國家重大科學儀器專項《空間多指標生物分析儀器的開發與應用》,總經費5444萬元。項目的目標設備空間多指標分析儀器創新性地將空間生物分析設備進行高度集成,其空間細胞培養、空間樣品預處理、空間核酸檢測、空間蛋白檢測、空間毛細管及質譜檢測等功能,可用于空間生命科學、航天醫學等的研究,將為我國載人航天工程、空間站、深空探測的發展產生巨大的推動作用。目前本項目已經攻克了空間環境微流控芯片細胞共培養、生物大分子分離富集檢測、微型生物質譜模塊等關鍵技術,研制出空間基因擴增儀、微型質譜儀等生物分析儀器。
值得一提的是,在空間生物學效應方面,專門針對宇航員的學習與記憶、空間狹小環境下生理與心理情緒研究單元,開展了空間環境的地面模擬(如微重力、空間輻射、狹小空間噪音等),利用差異蛋白質組學為研究手段,進行神經、免疫系統的生物效應及其相互作用研究。其重點在于研究神經細胞在適應極端環境中的應激反應對免疫細胞功能的影響,揭示出空間環境導致神經免疫系統功能失調或損傷的可能分子機制,從而找到神經免疫相互作用的關鍵蛋白分子,以期獲得一系列能夠表征宇航員身體健康狀況的生物標志物,為保障長期空間飛行的宇航員健康提供神經和免疫效應方面的理論依據。
作為科研支撐和科普基地,與企業協同創新
在學校的積極推進和學院行政的大力支持下,實驗室引進儀器設備160臺套,現有設備總價值共3668萬元的Agilent 2D-HPLC MS(TOF)二維高效液相色譜飛行時間質譜聯用儀、冷凍超速離心機、生物芯片測定儀、細胞顯微注射儀、旋轉細胞培養系統、熒光定量擴增儀等大中型儀器,并配備了超凈間、恒溫冷庫、高性能電磁屏蔽實驗室等配套設施。
生物分離分析實驗室作為國家計量誠信單位,于2012年加入北京市材料分析測試服務聯盟,成為成員單位。作為中關村開放實驗室,本平臺為中關村園區中小企業以及國家重大項目成果落地首都提供了重要的測試和技術服務。
在植物藥物活性成分(部位)分離制備與新藥研發方面,與北京理工亙元醫藥技術開發中心有限公司、西雙版納州民族醫藥研究所、西雙版納雨林制藥有限責任公司合作,主要從事中藥新藥、化藥新藥、保健食品、新型醫療器械的開發和相關技術服務,具有多年的產品研發經驗和成熟的項目管理模式。現擁有化學藥物研究室、中藥天然藥物研究室、分析測試中心、藥理毒理研究室、保健食品研究室、傣藥研究室、醫療器械研究室、中試研究中心等多個研究平臺。
在生物分析儀器系統及關鍵技術開發方面,具有仿制藥研發能力和經驗。與中國計量科學研究院、北京普析通用儀器有限責任公司等單位合作,自主開發研制空間生物質譜技術;與哈爾濱工程大學、中國航天員科研訓練中心、西安交通大學、大連化學物理研究所、中國科學院空間科學與應用研究中心等單位合作,自主開發研制空間芯片分析系統;與浙江大學、中國科學院上海技術物理研究所等單位合作,自主開發研制空間細胞電轉移分析儀器;與中國化工集團合作,開發化工環境監測設備以及化工產品成分監測等技術。
加強基層黨建, 助力科研發展
空間所黨支部充分發揮戰斗堡壘作用,積極組織黨員骨干,定期研究實驗室建設,及時做好黨員群眾的思想政治工作。實驗室黨員充分發揮著模范帶頭作用,以鄧玉林院長、李勤副院長帶頭的領導層,組織攻關,出謀劃策,甘于奉獻,潛移默化的影響并帶領著整個團隊在科研道路上不斷進取,在推進實驗室的重大進程中始終成為堅強的領導核心。像李曉瓊、耿利娜這樣年輕的教師黨員主動承擔起項目中的重點和難點工作,尤其是李曉瓊老師經常出差在外,節假日也不休息,過年期間也會在實驗室里埋頭苦干,刻骨鉆研。不僅僅是這兩位教師,實驗室集體成員都發揮著這種默默奉獻的科研精神,他們加班加點,攻克難題,從而保證了項目的進度和任務的順利完成。
在空間所黨支部的帶領下,實驗室以團隊文化為引領,極大的激發出師生的工作熱情,整個團隊秉承著“健康、快樂、團結、發展”的核心文化理念,形成了一支高效、和諧,富有凝聚力、戰斗力、創造力的高水平科研團隊。實驗室以活動為載體,大力開展豐富多彩的業余文化活動,加強了軟實力建設。春游踏青、團隊生日會、畢業生俱樂部活動凝聚了團隊人員的齊心力;廣播體操比賽、迎新年健步走、太極拳鍛煉了科研團隊人員的體魄;新年學術沙龍、元旦晚會豐富了團隊的精神文化生活;各項活動的開展為科研人員互相交流情感提供了一個平臺,貼近工作、貼近生活,從整體上拉升了團隊成員的綜合素質,從而激發出隊員們的團隊意識與活力,讓這個科研團隊有了更充沛的精力去鉆研疑難問題,攻克壁壘,創造出更好的成績。
正是因為有著強有力的硬件和軟件條件,為實驗室作為科研支撐和科普基地奠定了堅實的基礎,目前已累計培養碩、博士畢業生百余名。作為對外展示生命科學研究的科普基地,更是接待了來自德國、沙特阿拉伯、人大附中、理工附中、全國優秀大學生生命科學夏令營的學生以及北京高校生命科學研究生等千余人次來校參觀和學習。