北生所副所长黄嵩:北生所走在世界前沿的生物医药原始创新

2020年11月12日,北京市科技创新基金年度大会在京召开,本次会议以“应变局,开新局”为主旨,旨在发挥创新资源优势,聚焦科创发展前沿,引导创投资本流向创新源头,推动高端硬科技成果落地转化,培育高精尖产业集群,深刻理解并融入当前的新格局。

北生所副所长黄嵩在主题演讲中介绍了北京生命科学研究所在体制创新和革新转化方面的经验和取得的进展。北生物所在乙肝、天然免疫机制、肺纤维化等诸多领域取得原始创新成果,并推动科研成果转化,获得了创投机构的投资。

黄嵩表示,在短短十年间内北生所打造出了世界一流的创新文化,成为了科技方面的创新卓越中心,涌现出大批原始创新的成果,具有转化和社会价值。

以下为黄嵩发言实录:

各位领导、各位来宾,大家上午好。非常高兴有这个机会,给大家做一个关于生物科技方面进展的报告。本来今天是我们晓东院士要来给大家讲世界前沿科技发展,但他偶感风寒,我来替他讲讲我们北生所做的生物医药哪些已经走到了世界前列,以及我们在体制创新和革新转化方面的经验和现有的进展。

北京生命科学研究所是国家领导人提出要抓住历史机遇,打造一套符合中国国情与世界接轨的创新文化,当年建立的时候把和科研管理相关的国家八部委,会同北京市在中组部的牵头下成立了北京生命科学研究所,定位作为科技体制改革的试验田。我们研究所是个:“三无单位”,没有级别,没有职称,没有编制,整个管理体系都是全新的构建。我们把它称为理事会下的所长负责制,有一点类似于董事会下的CEO负责制。对北生所使命,当时领导提了三个具体的目标,就是出人才、出成果、出机制,汇总在一起就是一整套原始创新文化。

我们的组织架构比较扁平,主要是由研究所所长负责整体研究所的运行、人才招聘以及科研工作的把关。所长下面有学术副所长,主要负责对内的学术评估,对外的学术交流合作,行政副所长负责科研服务和研究所的日常运行。在所长之下有科研实验室和辅助中心两块。辅助中心聚焦于某一个生物医药相关的技术领域,不断地开发新技术,新方法来支撑科研实验室的探索性研究,包括大家比较熟悉的像转基因动物、光学、电子显微镜、质谱分析等等。这个组织形式有一点像解放军兵团作战,各方面军他要攻城略地,但也要有工程兵、炮兵、空军等技术兵种的辅助才能达到目的。

科研成果名列世界前茅

在过去十七年的时间里,北生所已经在细胞程序性死亡、感染与天然免疫、成体干细胞以及人工智能辅助药物的设计方面,取得了突破性的进展,处于世界相关领域都的领先位置。

我们的主要产出从两方面来衡量,一是学术文章,北生所过去十几年共发表了近500篇高水平的学术文章,在世界一流的学术杂志上。其中有大概十分之一是发表在生命科学三大杂志《细胞》、《自然》和《科学》的主刊上,其中有一部分是紧贴应用和国家需求的,我们申请了大概二十几项专利。作为一个年轻的科研单位,在全球同等规模的研究院所中也是名列前茅的。另一方面,北生所不但产出了一批高质量的学术成果,也培养了一大批优秀青年科学家,其中不少已经在国内各个高校、研究机构任主要领导职务,比如同济大学生科院院长高绍荣老师,再包括中科院系统生物物理所的副所长朱冰老师,以及清华大学生科院副院长戚益军老师,都在北生所工作多年。这批优秀的科学家,带着北生所的理念和管理经验,在全国各个高校都已经生根发芽,也把我们成功的经验复制出去。 北生所在人才成果和机制方面,都达到了当年领导提出的要求,为国家铸就了一个完整的创新体系。

得益于北生所整套科研保障体系和行政运行机制,十二个技术辅助中心,为科研人员创新创业,提供了全方位的支持,包括从实验数据的产出,到科研文章的修改,再到专利申请的把关。在这个创新体系的土壤之上,我们有一大批贴近实际应用的成果,在成梯队的转化落地,孵化出一众“北生系”科创企业。

今天我就给大家简单介绍几个有代表性的例子。

取得乙肝治疗突破性进展

我们研究所最有代表性的科学发现之一,是乙肝病毒(HBV)细胞受体的发现。乙肝病毒已经被发现四十余年了,科学界对它生活史的了解依然不完整,最重要的一步是病毒如何侵入肝细胞,这个一直是医学界争论的焦点。我们研究所的李文辉实验室,专注于乙肝受体的研究,从2008年到2012年用了五年多的时间,终于解析了病毒进入肝细胞,必须通过NTCP(牛磺胆酸钠共转运蛋白)作为受体。我们知道肝脏分泌的胆汁会经胆囊存储,在进食后排到十二指肠里面消化油腻的食物,而绝大多数的胆汁在小肠中被重新吸收,经过血液循环,其中大部分可通过牛磺胆汁酸钠共转运蛋白(NTCP)被摄入肝细胞内再次利用,形成胆汁酸的肠肝循环。NTCP是乙肝病毒受体,解释的第一个问题,就是乙肝病毒随着血液流遍全身,但它只感染肝细胞,不感染其他的组织,原因就是因为只有肝细胞上有它的特异受体NTCP。

另一个问题,乙肝病毒的研究受到阻碍,主要的原因是因为我们缺乏动物模型。乙肝病毒在灵长类动物中,现在只感染人和黑猩猩。其他的动物,像老鼠、兔子、猴子、猪都不能感染乙肝病毒,把病毒打给它们,它们不会引发感染。这就给研究带来很大的困难,包括后期的药物开发,如果没有好的细胞感染模型,我们大规模化合物筛选,都无从下手。

发现了NTCP之后我们发现一个问题,被HBV感染的人的肝脏和老鼠的肝脏都分泌胆汁,都有对应的NTCP基因,为什么老鼠不感染,人会感染?通过人和老鼠,以及其它物种的NTCP序列进行生物信息学比对分析,我们发现有两个氨基酸位点是非常关键的,人和其它不感染HBV的物种,差异明显。如果我们把动物细胞上面的NTCP用基因操作的方法,改成和人的版本一样,那么这个时候HBV就可以感染动物细胞了。通过这样一个技术上的突破,我们就拥有了可以做大规模药物筛选的细胞模型。2012年我们这个发现发表在elife杂志上,在全世界乙肝学界引起了巨大的轰动。经过几年国际同行和科学家的验证,这个科学发现在世界上任何一个实验室都能被有效的重复,而且对整个工业界开发乙肝药物起到了巨大的推动作用。

一方面2015年在科委下属首科集团的支持下,我们成立了华辉安健生物科技有限公司,主攻乙肝治疗。今天是11月12号,国际上乙肝学界最高荣誉巴鲁克•布隆伯格奖今天公布,获奖人就是李文辉老师。这个奖就是乙肝学界最高奖项,今年因为丙肝病毒的发现而获得诺贝尔奖的三位得主中的两位,之前就获得过这个奖。

现在华辉安健很多的产品线都在快速推进,覆盖肝病领域多个适应症,我们治疗乙肝的HH-003的生产线已经进入到一期临床后半段,明年开启二期临床,希望能给乙肝患者带来福音。

从致病菌入手解码人体天然免疫机制

第二个值得一提的是我们研究所培养的邵峰院士,他是2006年来的北生所,用了九年的时间,在研究所从博士后成长成为中国科学院当年最年轻的院士。他从事的领域是天然免疫机制的研究,主要是研究细菌感染和人体如何防御细菌感染,我们都知道人体和细菌是共生的。我们人体细胞的数量和身上的细菌比,可能只有它的十分之一左右,每个人肠道里都有一公斤的细菌帮助我们消化,多数细菌是不致病的,是跟我们共生的关系。但是有一些细菌,特别是肠道的细菌会造成非常严重的疾病。比如说伤寒、霍乱都是肠道的病原体,它们和普通的细菌有什么不同?他们用什么样的武器攻破了自身肠道里面免疫系统的监管和压制?这些是我们邵峰院士早年的研究。他把这些致病细菌基因组上进行随机突变,看突变到什么基因的时候,原来致病的细菌丧失了进攻人类免疫系统细胞的能力,之后回溯突变的基因是什么,就找到了这些致病细菌攻击人类免疫系统的武器。找到了矛以后,跟着致病细菌关键的机理,又解析了人体正常情况下是怎么压制致病细菌和普通共生菌的。通过研究矛和盾,搞清楚了两件事。一方面弄清楚了病原细菌的致病机理,可以针对每一个致病菌开发克制之法。特别是在抗生素滥用的时代,对全人类而言,这是一个迫切的需求。另一方面弄清楚了免疫系统如何侦测、防御病原体的入侵,可以开发对应的免疫调节药物,治疗免疫系统过度激活导致的疾病,比如败血症。

攻克肺纤维化治疗难题

另外一位汤楠老师,她主要是做干细胞方面的研究。大家都知道我们的肺现在倍受关注,肺其实在显微结构上就是一个个小肺泡,我们呼吸从气管到支气管层层分杈,最后到末端就是像葡萄一样的小气泡,单层细胞表面面积大,能够帮助我们进行气体交换,把氧气带到血液里,供组织进行新陈代谢。正常人肺泡的总面积加起来是半个网球场那么大,我们以前在雾霾时代深受其害,肺一旦把雾霾2.5微米以下的颗粒吸进去,它的路径很长,像迷宫一样走到肺泡的终端,想要自由扩散的方式飞出去非常难,积累的这些污染物就会造成肺泡的损伤。2003年非典爆发,SARS病毒感染之后,会引起大规模的肺纤维化。这些肺纤维化以后其实就是疤痕组织,肺泡的功能丧失。还有一种疾病叫特发性肺纤维化,简称IPF,病人的肺逐步纤维化,失去换气功能,一开始可以正常的运动,后来只能慢慢的走,最后卧床,吸纯氧也不能满足需要,人会被活活地憋死。目前IPF一旦发生,肺纤维化是不可逆的过程,业内称为不是癌症的癌症,而且这个症状一两年逐步恶化,没有特效药,病人的身体和精神压力都巨大。

为了解决这个问题,我们研究所的汤楠老师建立了小鼠的IPF肺纤维化模型,解析了驱动肺纤维化是由什么生物机制在驱动,她找到了一个重要的生长因子 用一个抗体药中和该因子,就可以有效的阻止肺纤维化进展,目前在小鼠模型上已经取得了非常好的效果。

科学家引导产业化

最后讲讲晓东院士,2009年全时回国后,聚焦于一类新的程序性细胞死亡过程,称为细胞坏死,它是炎症引起的细胞死亡,这些细胞死亡在神经退行性疾病方面,有非常重要的相关性,在帕金森综合症的动物模型上,多巴胺神经元的死亡,如果用坏死阻断剂进行阻断,可以发现老鼠的运动功能可以有效的被保护。

还有一个更加神奇的发现,就是除了神经退行性疾病以外,在睾丸中阻断坏死,在老鼠身上还显示出了抗衰老的作用。

基于我刚才讲的几个案例,北生所原始发现一般由科学家领头,集聚社会资本,组建药物开发团队,进行培育孵化,目前看是比较高效的做法。

我们2016年的时候进行了一次研究所十年评估,当时做学术评估的有三位诺贝尔奖获得者,当时对于我们这套创新体系的评价是,在短短十年间内北生所打造了世界一流的创新文化,成为了科技方面的创新卓越中心,一大批原始创新的成果,具有巨大的转化和社会价值。

希望大家有机会到生命科学园,到北生所指导参观。今天因为时间关系,就讲到这儿。谢谢大家!