自2021年成立以來，廣州國家實驗室在實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)科技互促雙強中，不斷向高處攀、向新處探、向深處行，已誕生了一批重大科技攻關(guān)成果。

作為我國科技創(chuàng)新“國家隊”的核心力量，廣州國家實驗室堅持發(fā)揮國家實驗室的引領作用：服務“國之所需”，聚焦呼吸系統(tǒng)疾病及其防控領域，擔起科技自立自強使命；胸懷“國之大者”，凝聚戰(zhàn)略科技力量，推進新型舉國體制下的科技攻關(guān)；鑄造“國之重器”，結(jié)合生命科學學科特色，實現(xiàn)多項從“0”到“1”的科技突破。

今年開年，全國各地奏響了發(fā)展新質(zhì)生產(chǎn)力的時代強音。2024年，廣州國家實驗室的頂尖團隊將為更多基礎研究厚植沃土，并將更多成果在產(chǎn)業(yè)領域落地生根。

01/

首臺國產(chǎn)商業(yè)場發(fā)射透射電子顯微鏡TH-F120

打破國內(nèi)透射電鏡100%依賴進口局面

電鏡已成為現(xiàn)代科學研究不可或缺的研究工具，在半導體、材料科學、生命科學等戰(zhàn)略性領域的科研活動中起到至關(guān)重要的作用，被譽為高端科學儀器“皇冠上的明珠”。透射電鏡技術(shù)被列為我國受限制的35項關(guān)鍵技術(shù)之一。

實際上，這一產(chǎn)業(yè)存在較高的行業(yè)壟斷以及技術(shù)壁壘，打破國內(nèi)透射電鏡長期全部依賴進口的局面背后并不容易。

擺在科學家眼前的難題除了要解決人才及技術(shù)攻關(guān)問題以外，還需要重新搭建起一條國產(chǎn)化供應鏈。

在此情況下，由中國科學院院士、廣州國家實驗室副主任、生物島實驗室主任徐濤，生物島實驗室研究員孫飛聯(lián)合中國科學院生物物理所于2016年啟動透射電鏡有關(guān)研究，并于2020年在生物島實驗室組建一支體系完整的透射電鏡研制工程技術(shù)團隊。

經(jīng)過多番努力，團隊成功研制出全國首臺完全自主知識產(chǎn)權(quán)的國產(chǎn)場發(fā)射透射電子顯微鏡TH-F120，實現(xiàn)全面重大科技突破。

首臺國產(chǎn)商業(yè)場發(fā)射透射電子顯微鏡TH-F120

“這對于我國擺脫進口依賴、實現(xiàn)高水平科技自立自強具有重大意義?！毙鞚榻B，這打破了國內(nèi)透射電鏡100%依賴進口的局面，場發(fā)射透射電子顯微鏡將為我國在材料科學、生命科學、半導體工業(yè)等前沿科學及工業(yè)領域的高質(zhì)量發(fā)展提供有力支撐。

為了進一步推動透射電鏡的產(chǎn)業(yè)化，生物島實驗室與國內(nèi)領先的科學儀器公司國儀量子聯(lián)合成立了廣州慧炬科技有限公司，致力于將透射電鏡技術(shù)商業(yè)化應用。

廣州慧炬科技有限公司總經(jīng)理曹峰。南都記者 馮宙鋒 攝

3月20日，廣州慧炬科技有限公司總經(jīng)理曹峰在接受媒體采訪時提到，“這一項目實現(xiàn)從無到有，離不開國家實驗室科研力量的支持及資源保障?！?

談及產(chǎn)品的應用，曹峰表示，此次推出的首款場發(fā)射透射電鏡新品TH-F120應用場景包括生命科學研究以及新功能材料應用、半導體結(jié)構(gòu)?！翱梢杂脕碛^察材料樣品中的原子排列結(jié)構(gòu)、細胞組織樣品的精細超微結(jié)構(gòu)、病毒和生物大分子復合體的精細結(jié)構(gòu)?！?

除了促進基礎研究的快速發(fā)展以外，也推進了臨床應用。曹峰提及，“舉例來說，部分人體腎臟的病理切片，特別是患有尿毒癥以后的細胞膜結(jié)構(gòu)發(fā)生了變化，從現(xiàn)有的技術(shù)來看，是無法通過光學顯微鏡看清樣品的細節(jié)，而透射電鏡技術(shù)可以幫助醫(yī)生更好地觀察，進而解決這一醫(yī)學檢測難題?！?

02/

超快速qPCR擴增儀

5-10分鐘可完成45次PCR擴增循環(huán)

PCR作為體外診斷的“金標準”，歷經(jīng)40多年的廣泛研究與使用，檢測時間已從最初的數(shù)小時縮短至30分鐘，在技術(shù)層面進一步縮短檢測時間已困難重重。

為此，廣州國家實驗室通過熱學原理分析計算并優(yōu)化結(jié)構(gòu)，突破技術(shù)難點，推出超快速qPCR擴增儀，顛覆性革新了分子診斷的“金標準”，將傳統(tǒng)PCR的檢測耗時由1小時縮短到5-10分鐘內(nèi)完成45次PCR擴增循環(huán)。

超快速qPCR擴增儀

這一產(chǎn)品的推出，意味著打破了國外長期在qPCR技術(shù)上的封鎖和卡脖子難題，實現(xiàn)國產(chǎn)自主可控的超快速qPCR技術(shù)。

廣州國家實驗室研究員徐強。南都記者 馮宙鋒 攝

究竟如何做到這一成績？實驗室研究員徐強就此解密，“過往PCR領域的研究主要是由生物醫(yī)療專業(yè)的科學家在進行，而在國家實驗室多學科交叉融合的機制下，不同學科的科學家一齊集思廣益，并且結(jié)合國內(nèi)，包括大灣區(qū)的供應鏈優(yōu)勢、材料優(yōu)勢，來解決產(chǎn)品的性能以及成本的問題。”

談及產(chǎn)品的應用場景，徐強則表示，PCR的應用不僅僅在于核酸檢測。

目前，該設備可廣泛應用于醫(yī)院、海關(guān)、動物疫控（畜牧）、疾病預防控制中心（呼吸道疾病、食品安全）、海關(guān)旅檢等關(guān)鍵節(jié)點場景，具有“六邊型戰(zhàn)士”優(yōu)勢；速度超快、特異性強、靈敏度高、成本低廉、樣本量大、操作便捷等優(yōu)勢。

03/

樂睿靈

推動解決新冠高風險人群用藥安全性難題

廣州國家實驗室聯(lián)合廣東眾生睿創(chuàng)生物科技有限公司、廣州呼吸健康研究院研發(fā)的樂睿靈（來瑞特韋片）于2023年3月獲批附條件上市，是國際上第一個無明顯藥物相互作用的單用（無需聯(lián)用利托那韋）3CL擬肽類靶向新冠治療藥物，也是我國具有自主知識產(chǎn)權(quán)的原創(chuàng)1類新藥，可用于治療輕中度新型冠狀病毒感染的成年患者，積極推動解決新冠高風險人群用藥安全性的世界難題。

樂睿靈（來瑞特韋片）

廣州國家實驗室研究員楊子峰在采訪中談到，新冠以來，除了做好疫情的防控以外，另一關(guān)鍵點在于如何在感染后及時控制臨床癥狀發(fā)展，截斷輕癥轉(zhuǎn)為重癥的病情發(fā)展過程。而這就非常需要科學的抗病毒治療。

廣州國家實驗室研究員楊子峰。南都記者 馮宙鋒 攝

“圍繞這一關(guān)鍵點，廣州國家實驗室連同廣州創(chuàng)新企業(yè)眾生睿創(chuàng)很早就開始追蹤國際前沿態(tài)勢，并且通過基礎研究，確定靶點，并在國家戰(zhàn)略科技力量整合的大策略下，推出產(chǎn)業(yè)鏈、創(chuàng)新鏈、資金鏈、政策鏈的四鏈融合創(chuàng)新舉措，最終在2023年3月21日，該藥物獲得國家藥監(jiān)局批準上市治療輕中度的新冠患者?！?

楊子峰談到，經(jīng)過1年多的市場檢驗，眾生睿創(chuàng)生產(chǎn)的來瑞特韋也在臨床上得到了廣泛使用?！安贿^，我們目前仍在進行大量真實世界數(shù)據(jù)觀察，并且著重對耐藥技術(shù)進行研究?！?

04/

泰中定

全球首個對新冠奧密克戎XBB變異株

具有正面臨床療效數(shù)據(jù)的新冠口服藥

廣州國家實驗室聯(lián)合福建廣生中霖生物科技有限公司研發(fā)的新冠3CL靶點小分子口服藥泰中定（阿泰特韋片/利托那韋片組合包裝），是全球首個對新冠奧密克戎XBB變異株具有正面臨床療效數(shù)據(jù)的新冠口服藥，可用于治療輕中度新冠感染成年患者，進一步豐富我國新冠藥物儲備供應，于2023年11月獲批附條件上市。

泰中定（阿泰特韋片/利托那韋片組合包裝）

福建廣生中霖生物科技有限公司CEO張玉華博士則介紹，這款泰中定®由廣州國家實驗室與福建廣生堂藥業(yè)創(chuàng)新藥子公司——廣生中霖共同研制開發(fā)，其III期注冊臨床研究由廣州醫(yī)科大學附屬第一醫(yī)院和深圳市第三人民醫(yī)院共同牽頭、全國47家臨床中心參與研究。

福建廣生中霖生物科技有限公司CEO張玉華博士。南都記者 馮宙鋒 攝

就當前新冠藥物的需求，張玉華直言，“作為一線從業(yè)者，目前來看新冠會與人類長期共存，并且病毒還在不斷變異，所以這款藥物在國家戰(zhàn)略儲備上有其重要意義。另外，根據(jù)國際上對于長新冠的深度科學研究，如果體內(nèi)病毒不完全清除，有可能會出現(xiàn)復陽或是其他腦霧、心肌炎等衍生的后遺癥。此外，針對老年患者或有基礎疾病的高危人群，盡早服用抗病毒藥物有助于降低重癥或死亡風險，從這兩大方面來看，公眾對于抗新冠藥物依然是有需求的?！?

此外，雖然疫情高峰已過，但實驗室對于新冠等各類呼吸道病原體的研究依然在推進。“我們也在布局廣譜抗病毒藥物及兒童用藥等項目的科學研究，作為戰(zhàn)略儲備，為國家抗疫作貢獻。”

05/

“UniBind”人工智能系統(tǒng)

通過算力研究預測潛在新冠病毒危險突變株

“我們大家都經(jīng)歷了新冠病毒突如其來的非常歷史時刻，一度讓人措手不及。而這促使我們思考能否在病毒到來之前進行預測，并對其有害性進行有效防御。”廣州國家實驗室研究員張康說。

廣州國家實驗室研究員張康。南都記者 馮宙鋒 攝

據(jù)張康觀察，新冠病毒只是冠狀病毒里的一員，除此以外還有20多個其他的病毒?！拔覀円餐瑯佑^察到，新冠病毒從2020年初一直蔓延至今，雖然毒力在不斷減弱，但通過算力研究，不排除可能有一新毒株會產(chǎn)生重大影響?！睆埧蹬袛?，對于這類疾病或是異常毒株的預測，提前做好預判非常重要。

為此，由廣州國家實驗室牽頭、聯(lián)合澳門科技大學團隊等研發(fā)的人工智能系統(tǒng)“UniBind”，通過分析全球監(jiān)測產(chǎn)生的600多萬個病毒序列數(shù)據(jù)，可預測會導致病毒對抗體或疫苗產(chǎn)生抗性、嚴重病毒傳染力增加的新冠變異株突變。相關(guān)成果于2023年7月發(fā)表在國際頂尖醫(yī)學雜志《自然醫(yī)學》。

“目前的人工智能方法大多只能通過分析一種實驗數(shù)據(jù)來進行預測，這限制了其準確性。‘UniBind’能整合分析各種不同實驗來源和模態(tài)的數(shù)據(jù)來進行預測?！睆埧嫡f。

“為什么我們要通過大數(shù)據(jù)去計算？”張康指出，“其目的就是為了知道病毒即便像孫悟空一樣變幻，我們依然能判斷它的逃逸趨勢，并且找到其中的宿主。并且通過人工智能的預測系統(tǒng)，能夠用算法生成超級受體（假受體），以幫助我們贏得更多的時間去研發(fā)和識別新毒株的措施和藥物?！?

由此來看，張康指出，目前這一數(shù)據(jù)系統(tǒng)已經(jīng)總結(jié)了迄今為止所有毒株進化趨勢、致病率以及抗體逃逸能力?！澳壳埃瑥V州國家實驗室的這一成果不僅僅面向CDC以及國家決策機構(gòu)等提供有力的工具，同時也已將成果上線，為世界疾病防控服務?！?

06/

生物醫(yī)學大數(shù)據(jù)操作系統(tǒng)

提升效率，降低海量數(shù)據(jù)計算復雜度

在數(shù)據(jù)密集型科研場景下，生命科學領域需要工程化、體系化的支撐平臺，對數(shù)據(jù)、工具進行高效獲取和整合。像流行性疾病的監(jiān)測預警、生物大分子空間結(jié)構(gòu)預測，就需要這樣的平臺技術(shù)作為支撐。而實現(xiàn)這一點，要通過生物科學、數(shù)據(jù)科學和人工智能龐大知識體系的交叉融合。

“我們希望幫助科研人員把更多精力放在專業(yè)領域，而非不擅長的IT技能和計算方法上。通過建立大數(shù)據(jù)操作系統(tǒng)，協(xié)助科研人員闡述數(shù)據(jù)、快速計算、得到相對穩(wěn)定的研究成果，進而提升科學發(fā)現(xiàn)的效率?！睆V州國家實驗室研究員李亦學表示。

廣州國家實驗室研究員李亦學。南都記者 馮宙鋒 攝

基于云原生及容器技術(shù)，由廣州國家實驗室牽頭、聯(lián)合北京火山引擎科技有限公司在兩年多時間內(nèi)，研發(fā)出生物醫(yī)學研究的“安卓系統(tǒng)”——生物醫(yī)學大數(shù)據(jù)操作系統(tǒng)（Bio-medical big data operating system,以下簡稱Bio-OS)。聚合生物醫(yī)學數(shù)據(jù)傳輸、數(shù)據(jù)存儲、數(shù)據(jù)管理、計算工作空間構(gòu)建和生物信息分析等能力，降低處理海量數(shù)據(jù)的計算復雜度，保障了計算結(jié)果的可重復性和計算流程的可重用性。

據(jù)李亦學介紹，Bio-OS的應用場景廣泛，可滿足醫(yī)療機構(gòu)、科研單位、高校、企業(yè)和專業(yè)生物信息學工作者的生物醫(yī)學大數(shù)據(jù)存儲、分析需求。目前，科研單位如中國科學院深圳先進技術(shù)研究院、中國科學院上海分院、國家生物信息中心、中國科學院大學杭州高等研究院，企業(yè)如蒙牛、湯臣倍健等已在推進安裝部署，并成為希望組等企業(yè)的生物信息學數(shù)據(jù)分析的核心技術(shù)支撐底座。

此外，廣州國家實驗室正在研究將輕量版的Bio-OS，部署在各地的防護體系哨點“云邊端一體化”的監(jiān)控裝置上，通過操作系統(tǒng)的組網(wǎng)和數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)，實現(xiàn)動態(tài)監(jiān)測，納入到正在開發(fā)的流行性疾病預報體系中。

作為全新的生物醫(yī)學信息分析支撐底座，Bio-OS的開發(fā)和應用需要全社會力量的共同參與，而開源是重要的實現(xiàn)路徑。2023年，廣州國家實驗室舉辦Bio-OS開源開放大賽取得圓滿成功，吸引了全球高校、科研機構(gòu)、企業(yè)參與。李亦學表示，今年廣州國家實驗室將繼續(xù)舉辦此活動，并擴大邀請規(guī)模，為新質(zhì)生產(chǎn)力匯聚多方智力。

07/

創(chuàng)新型新冠疫苗

產(chǎn)學研聯(lián)合研發(fā)，僅用了7個多月的時間

一個未曾涉足成果轉(zhuǎn)化的科研團隊，從開始研發(fā)新冠融合蛋白疫苗（麗康V-01疫苗），到與合作企業(yè)申請臨床批件，僅用了7個多月的時間。

據(jù)廣州國家實驗室研究員彭華介紹，在新冠疫情暴發(fā)前，她所在的課題組一直從事慢性乙型肝炎和癌癥治療性疫苗的基礎研究，沒有科研成果轉(zhuǎn)化的實戰(zhàn)經(jīng)驗?！把邪l(fā)新冠疫苗的緊急性，為快速轉(zhuǎn)化帶來挑戰(zhàn)。我們發(fā)揮疫苗平臺技術(shù)優(yōu)勢，利用8年基礎研究的深厚積累，在與企業(yè)的通力合作下，創(chuàng)造了一個奇跡?！迸砣A說。

廣州國家實驗室研究員彭華。南都記者 馮宙鋒 攝

由廣州國家實驗室牽頭、聯(lián)合珠海市麗珠單抗生物技術(shù)有限公司推動研發(fā)的V-01疫苗產(chǎn)品，是全球第一個在兩針滅活疫苗基礎上進行序貫加強免疫，且針對真實世界奧密克戎變異株絕對保護效力進行Ⅲ期臨床研究的新冠疫苗。臨床試驗結(jié)果證實，V-01疫苗絕對保護力強，V-01疫苗在兩針滅活疫苗基礎上序貫加強免疫后，針對奧密克戎變異株的絕對保護力為61.35%,滿足世界衛(wèi)生組織標準。

新冠融合蛋白疫苗（麗康V-01疫苗）

2022年9月，國家藥品監(jiān)督管理局同意將其納入新型冠狀病毒防疫序貫加強免疫緊急使用。疫苗在全國27個省市使用，有效支援了全國防疫大局。

據(jù)了解，V-01疫苗創(chuàng)新性融合了作為生物佐劑的人源細胞因子等免疫活性成分，使其在普通鋁佐劑，或者沒有佐劑的情況下也具有極強免疫原性。

在V-01疫苗基礎上，研究團隊沿用自主創(chuàng)新技術(shù)路線，研發(fā)重組新型冠狀病毒融合蛋白二價疫苗。臨床結(jié)果顯示：該疫苗起效快，接種后14天中和抗體滴度達到峰值；保護力強，能夠應對新冠奧密克戎等多種流行毒株，且老人組與成人組中和抗體滴度相當；安全性優(yōu)異，不良事件總體發(fā)生率低，與原型疫苗V-01疫苗相比未增加新的風險。2023年12月，該疫苗獲批納入緊急使用。

彭華表示，團隊目前正在對新冠病毒疫苗研發(fā)進行持續(xù)跟蹤。此外，還在同步開展對冠狀病毒、流感、合胞病毒疫苗的研發(fā)。

08/

全自動微流控外泌體提取、純化及富集一體機

全球首臺，打破外泌體分離和提純技術(shù)難題

諸如慢阻肺、肺癌等肺部疾病，由于早期臨床癥狀不明顯，患者很可能錯過治療的最佳時間，而早篩早檢能將發(fā)現(xiàn)疾病的窗口前移。

外泌體是細胞分泌的一種小囊泡，可在肺癌、間質(zhì)肺、慢性阻塞性肺病等疾病的診療領域展現(xiàn)出好的前景和潛力。但作為診斷標志物，外泌體診斷最大的技術(shù)瓶頸是難以分離和提純，因此未能得到大范圍的實際應用。

2021年，由廣州國家實驗室牽頭、聯(lián)合廣州兆瑞醫(yī)學生物科技有限公司，突破技術(shù)瓶頸，獨立研發(fā)出全球首臺全自動微流控外泌體提取、純化及富集一體機，可以用于多種呼吸慢病、肺癌的早期診斷，還可應用于間質(zhì)性肺疾病的臨床診斷。

全自動微流控外泌體提取、純化及富集一體機

該設備第一代于2021年11月獲FDA(510K)注冊（RE NO.3021041608)，2022年7月獲國內(nèi)NMPA分類界定告知書（告知號：20220713011)。第二代于2023年12月在我國獲NMPA一類醫(yī)療器械備案，有望在未來呼吸疾病臨床診斷中推廣應用。

廣州國家實驗室研究員董鳴。南都記者 馮宙鋒 攝

據(jù)廣州國家實驗室研究員董鳴介紹，目前該設備已在廣州醫(yī)科大學附屬第一醫(yī)院檢驗科以研究者發(fā)起項目方式投入臨床前研究使用，已經(jīng)檢測超過千例臨床樣本。同時，廣實也與上市IVD公司洽談溝通合作中，積極推動產(chǎn)品轉(zhuǎn)化。

“我們能夠在新領域突起，主要歸功于學科交叉融合和跨學科研究?！睋?jù)董鳴研究員介紹，在她的科研團隊中，僅有1/3研究人員擁有醫(yī)學背景，其他1/3來自材料學專業(yè)，1/3來自設備制造相關(guān)專業(yè)。

一個團隊，有2/3的研究人員都和自己的專業(yè)不搭邊，怎么帶？董鳴介紹了一種“拼盤子”方法?！霸趶V州國家實驗室，幾乎每個人都能找到各自領域的頂尖大咖。即便是跨團隊，有了什么問題，樓上樓下跑一趟就能解決了，大家都非常nice。”

董鳴表示，如果是在高校，醫(yī)學導師招收工科學生是一件無法想象的事情。但只有打破學科壁壘，才能拓展臨床思維，解決更多臨床中亟待解決的問題。

總策劃：戎明昌 劉江濤

執(zhí)行策劃：王衛(wèi)國 李陽

統(tǒng)籌：尹來 游曼妮 王道斌

采寫：南都記者 伍月明 王詩琪

攝影：南都記者 馮宙鋒