北生所副所長黃嵩:北生所走在世界前沿的生物醫藥原始創新

2020年11月12日,北京市科技創新基金年度大會在京召開,本次會議以“應變局,開新局”為主旨,旨在發揮創新資源優勢,聚焦科創發展前沿,引導創投資本流向創新源頭,推動高端硬科技成果落地轉化,培育高精尖產業集群,深刻理解並融入當前的新格局。

北生所副所長黃嵩在主題演講中介紹了北京生命科學研究所在體制創新和革新轉化方面的經驗和取得的進展。北生物所在乙肝、天然免疫機制、肺纖維化等諸多領域取得原始創新成果,並推動科研成果轉化,獲得了創投機構的投資。

黃嵩表示,在短短十年間內北生所打造出了世界一流的創新文化,成為了科技方面的創新卓越中心,湧現出大批原始創新的成果,具有轉化和社會價值。

北生所副所長黃嵩:北生所走在世界前沿的生物醫藥原始創新

以下為黃嵩發言實錄:

各位領導、各位來賓,大家上午好。非常高興有這個機會,給大家做一個關於生物科技方面進展的報告。本來今天是我們曉東院士要來給大家講世界前沿科技發展,但他偶感風寒,我來替他講講我們北生所做的生物醫藥哪些已經走到了世界前列,以及我們在體制創新和革新轉化方面的經驗和現有的進展。

北京生命科學研究所是國家領導人提出要抓住歷史機遇,打造一套符合中國國情與世界接軌的創新文化,當年建立的時候把和科研管理相關的國家八部委,會同北京市在中組部的牽頭下成立了北京生命科學研究所,定位作為科技體制改革的試驗田。我們研究所是個:“三無單位”,沒有級別,沒有職稱,沒有編制,整個管理體系都是全新的構建。我們把它稱為理事會下的所長負責制,有一點類似於董事會下的CEO負責制。對北生所使命,當時領導提了三個具體的目標,就是出人才、出成果、出機制,彙總在一起就是一整套原始創新文化。

我們的組織架構比較扁平,主要是由研究所所長負責整體研究所的運行、人才招聘以及科研工作的把關。所長下面有學術副所長,主要負責對內的學術評估,對外的學術交流合作,行政副所長負責科研服務和研究所的日常運行。在所長之下有科研實驗室和輔助中心兩塊。輔助中心聚焦於某一個生物醫藥相關的技術領域,不斷地開發新技術,新方法來支撐科研實驗室的探索性研究,包括大家比較熟悉的像轉基因動物、光學、電子顯微鏡、質譜分析等等。這個組織形式有一點像解放軍兵團作戰,各方面軍他要攻城略地,但也要有工程兵、炮兵、空軍等技術兵種的輔助才能達到目的。

科研成果名列世界前茅

在過去十七年的時間裡,北生所已經在細胞程序性死亡、感染與天然免疫、成體幹細胞以及人工智能輔助藥物的設計方面,取得了突破性的進展,處於世界相關領域都的領先位置。

我們的主要產出從兩方面來衡量,一是學術文章,北生所過去十幾年共發表了近500篇高水平的學術文章,在世界一流的學術雜誌上。其中有大概十分之一是發表在生命科學三大雜誌《細胞》、《自然》和《科學》的主刊上,其中有一部分是緊貼應用和國家需求的,我們申請了大概二十幾項專利。作為一個年輕的科研單位,在全球同等規模的研究院所中也是名列前茅的。另一方面,北生所不但產出了一批高質量的學術成果,也培養了一大批優秀青年科學家,其中不少已經在國內各個高校、研究機構任主要領導職務,比如同濟大學生科院院長高紹榮老師,再包括中科院系統生物物理所的副所長朱冰老師,以及清華大學生科院副院長戚益軍老師,都在北生所工作多年。這批優秀的科學家,帶著北生所的理念和管理經驗,在全國各個高校都已經生根發芽,也把我們成功的經驗複製出去。 北生所在人才成果和機制方面,都達到了當年領導提出的要求,為國家鑄就了一個完整的創新體系。

得益於北生所整套科研保障體系和行政運行機制,十二個技術輔助中心,為科研人員創新創業,提供了全方位的支持,包括從實驗數據的產出,到科研文章的修改,再到專利申請的把關。在這個創新體系的土壤之上,我們有一大批貼近實際應用的成果,在成梯隊的轉化落地,孵化出一眾“北生系”科創企業。

今天我就給大家簡單介紹幾個有代表性的例子。

取得乙肝治療突破性進展

我們研究所最有代表性的科學發現之一,是乙肝病毒(HBV)細胞受體的發現。乙肝病毒已經被發現四十餘年了,科學界對它生活史的瞭解依然不完整,最重要的一步是病毒如何侵入肝細胞,這個一直是醫學界爭論的焦點。我們研究所的李文輝實驗室,專注於乙肝受體的研究,從2008年到2012年用了五年多的時間,終於解析了病毒進入肝細胞,必須通過NTCP(牛磺膽酸鈉共轉運蛋白)作為受體。我們知道肝臟分泌的膽汁會經膽囊存儲,在進食後排到十二指腸裡面消化油膩的食物,而絕大多數的膽汁在小腸中被重新吸收,經過血液循環,其中大部分可通過牛磺膽汁酸鈉共轉運蛋白(NTCP)被攝入肝細胞內再次利用,形成膽汁酸的腸肝循環。NTCP是乙肝病毒受體,解釋的第一個問題,就是乙肝病毒隨著血液流遍全身,但它只感染肝細胞,不感染其他的組織,原因就是因為只有肝細胞上有它的特異受體NTCP。

另一個問題,乙肝病毒的研究受到阻礙,主要的原因是因為我們缺乏動物模型。乙肝病毒在靈長類動物中,現在只感染人和黑猩猩。其他的動物,像老鼠、兔子、猴子、豬都不能感染乙肝病毒,把病毒打給它們,它們不會引發感染。這就給研究帶來很大的困難,包括後期的藥物開發,如果沒有好的細胞感染模型,我們大規模化合物篩選,都無從下手。

發現了NTCP之後我們發現一個問題,被HBV感染的人的肝臟和老鼠的肝臟都分泌膽汁,都有對應的NTCP基因,為什麼老鼠不感染,人會感染?通過人和老鼠,以及其它物種的NTCP序列進行生物信息學比對分析,我們發現有兩個氨基酸位點是非常關鍵的,人和其它不感染HBV的物種,差異明顯。如果我們把動物細胞上面的NTCP用基因操作的方法,改成和人的版本一樣,那麼這個時候HBV就可以感染動物細胞了。通過這樣一個技術上的突破,我們就擁有了可以做大規模藥物篩選的細胞模型。2012年我們這個發現發表在elife雜誌上,在全世界乙肝學界引起了巨大的轟動。經過幾年國際同行和科學家的驗證,這個科學發現在世界上任何一個實驗室都能被有效的重複,而且對整個工業界開發乙肝藥物起到了巨大的推動作用。

一方面2015年在科委下屬首科集團的支持下,我們成立了華輝安健生物科技有限公司,主攻乙肝治療。今天是11月12號,國際上乙肝學界最高榮譽巴魯克•布隆伯格獎今天公佈,獲獎人就是李文輝老師。這個獎就是乙肝學界最高獎項,今年因為丙肝病毒的發現而獲得諾貝爾獎的三位得主中的兩位,之前就獲得過這個獎。

現在華輝安健很多的產品線都在快速推進,覆蓋肝病領域多個適應症,我們治療乙肝的HH-003的生產線已經進入到一期臨床後半段,明年開啟二期臨床,希望能給乙肝患者帶來福音。

從致病菌入手解碼人體天然免疫機制

第二個值得一提的是我們研究所培養的邵峰院士,他是2006年來的北生所,用了九年的時間,在研究所從博士後成長成為中國科學院當年最年輕的院士。他從事的領域是天然免疫機制的研究,主要是研究細菌感染和人體如何防禦細菌感染,我們都知道人體和細菌是共生的。我們人體細胞的數量和身上的細菌比,可能只有它的十分之一左右,每個人腸道里都有一公斤的細菌幫助我們消化,多數細菌是不致病的,是跟我們共生的關係。但是有一些細菌,特別是腸道的細菌會造成非常嚴重的疾病。比如說傷寒、霍亂都是腸道的病原體,它們和普通的細菌有什麼不同?他們用什麼樣的武器攻破了自身腸道里面免疫系統的監管和壓制?這些是我們邵峰院士早年的研究。他把這些致病細菌基因組上進行隨機突變,看突變到什麼基因的時候,原來致病的細菌喪失了進攻人類免疫系統細胞的能力,之後回溯突變的基因是什麼,就找到了這些致病細菌攻擊人類免疫系統的武器。找到了矛以後,跟著致病細菌關鍵的機理,又解析了人體正常情況下是怎麼壓制致病細菌和普通共生菌的。通過研究矛和盾,搞清楚了兩件事。一方面弄清楚了病原細菌的致病機理,可以針對每一個致病菌開發剋制之法。特別是在抗生素濫用的時代,對全人類而言,這是一個迫切的需求。另一方面弄清楚了免疫系統如何偵測、防禦病原體的入侵,可以開發對應的免疫調節藥物,治療免疫系統過度激活導致的疾病,比如敗血症。

攻克肺纖維化治療難題

另外一位湯楠老師,她主要是做幹細胞方面的研究。大家都知道我們的肺現在倍受關注,肺其實在顯微結構上就是一個個小肺泡,我們呼吸從氣管到支氣管層層分杈,最後到末端就是像葡萄一樣的小氣泡,單層細胞表面面積大,能夠幫助我們進行氣體交換,把氧氣帶到血液裡,供組織進行新陳代謝。正常人肺泡的總面積加起來是半個網球場那麼大,我們以前在霧霾時代深受其害,肺一旦把霧霾2.5微米以下的顆粒吸進去,它的路徑很長,像迷宮一樣走到肺泡的終端,想要自由擴散的方式飛出去非常難,積累的這些汙染物就會造成肺泡的損傷。2003年非典爆發,SARS病毒感染之後,會引起大規模的肺纖維化。這些肺纖維化以後其實就是疤痕組織,肺泡的功能喪失。還有一種疾病叫特發性肺纖維化,簡稱IPF,病人的肺逐步纖維化,失去換氣功能,一開始可以正常的運動,後來只能慢慢的走,最後臥床,吸純氧也不能滿足需要,人會被活活地憋死。目前IPF一旦發生,肺纖維化是不可逆的過程,業內稱為不是癌症的癌症,而且這個症狀一兩年逐步惡化,沒有特效藥,病人的身體和精神壓力都巨大。

為了解決這個問題,我們研究所的湯楠老師建立了小鼠的IPF肺纖維化模型,解析了驅動肺纖維化是由什麼生物機制在驅動,她找到了一個重要的生長因子 用一個抗體藥中和該因子,就可以有效的阻止肺纖維化進展,目前在小鼠模型上已經取得了非常好的效果。

科學家引導產業化

最後講講曉東院士,2009年全時回國後,聚焦於一類新的程序性細胞死亡過程,稱為細胞壞死,它是炎症引起的細胞死亡,這些細胞死亡在神經退行性疾病方面,有非常重要的相關性,在帕金森綜合症的動物模型上,多巴胺神經元的死亡,如果用壞死阻斷劑進行阻斷,可以發現老鼠的運動功能可以有效的被保護。

還有一個更加神奇的發現,就是除了神經退行性疾病以外,在睪丸中阻斷壞死,在老鼠身上還顯示出了抗衰老的作用。

基於我剛才講的幾個案例,北生所原始發現一般由科學家領頭,集聚社會資本,組建藥物開發團隊,進行培育孵化,目前看是比較高效的做法。

我們2016年的時候進行了一次研究所十年評估,當時做學術評估的有三位諾貝爾獎獲得者,當時對於我們這套創新體系的評價是,在短短十年間內北生所打造了世界一流的創新文化,成為了科技方面的創新卓越中心,一大批原始創新的成果,具有巨大的轉化和社會價值。

希望大家有機會到生命科學園,到北生所指導參觀。今天因為時間關係,就講到這兒。謝謝大家!


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