重庆科学家们的“世界波”
 
    科技创新,使直辖后的重庆科学技术事业快速发展,重庆市综合科技进步水平指数由2000年的全国第20位上升到2005年的第10位。重庆研发出一批具有世界先进水平的科技成果:家蚕基因组框架图、海扶超声聚焦刀、3G手机“通芯一号”芯片等。这些重庆标志性科技成果的研发成功,靠的是坚持走自主创新之路,靠的是研发团队的勇于创新,善于创新,不断拼博……重庆科学家们的探索实践,是未来重庆科技创新的前行榜样和奋进力量。
 
重庆科学家绘出世界第一张家蚕基因组框架图
“21世纪新丝绸之路”从中国出发
西南大学教授夏庆友

    2OO3年5月18日,深夜。西南大学科技楼的办公室里,中国工程院院士、西南大学教授向仲怀、西南大学教授夏庆友及西南大学蚕桑学重点实验室的另外三名教授周泽扬、鲁成、吴大洋彻夜未眠——他们面临着一个艰难而又紧迫的选择。
    为抢占国际科技制高点,两个月前,日本投入5O亿日元独自启动家蚕基因组计划,单方面终止了与中国的合作,并宣称要开创“由日本出发的丝绸之路”。摆在中国科学家面前的只有两条路:要么眼睁睁地看着日本科学家绘出家蚕基因组框架图:要么破釜沉舟,自己开展测序。而后者风险巨大,如果日方一旦率先完成研究工作,他们的所有努力将前功尽弃。
    研究家蚕基因意义重大:通过研究家蚕吐丝数量和质量等功能基因,让蚕多产丝,产高品质丝,增加蚕农收入:对家蚕近百种致死、突变基因的研究,可以为人类疾病基因的研究,提供“便捷途径";家蚕是占世界农、林业害虫70%以上的鳞翅目昆虫的生物模式代表,通过破解家蚕基因奥秘,能够找到对付害虫的生物防治办法。因而,家蚕基因的研究成为国际科技竞争的一大热点,在21世纪备受瞩目。
    天将破晓时,他们终于做出决定:为了维护国家利益,回应国际竞争,立即启动中国家蚕基因组计划。一场没有退路的“攻坚战”由此打响。

    破釜沉舟,家蚕基因组框架图绘制完成

    主帅夏庆友2O01年听命于祖国和民族的需要,听从导师向仲怀:院士的召唤,中断了本该于2OO5年截止的在日研究协议,专程回国投入基因组的前期工作。为此,他放弃了日本给他的每月折合人民币约3.5万元的高薪。在西南大学,他每月的工资不过1OOO多元人民币,整整30倍的差异!
    决定做出后他们迅速行动:西南大学蚕桑学重点实验室拿出全部家底自筹资金3OOO万元,携手中国科学院北京华大基因组研究中心共同合作,他们自筹3000万元,双方共投入6OOO万元,立即开展了家蚕全基因组测序。项目组以西南大学为后方,以北京基因组研究所为前线。2003年6月11日,中国家蚕基因研究工作组绀长夏庆友率西南大学蚕桑学重点实验室一批科研人员飞住北京,与“华大”工作人员一道,开始了夜以继日的奋战。
    当时,正逢“非典”肆虐。有次,研究人员中 下病倒了38人,而且发烧、拉肚子等症状与“非典”极为相似,但大家并没有退却,相互鼓励着, 边吃药治疗和预防, 边继续坚持工作。大家只有一个想法,分秒必争,决不落到日本后面。
    测序仪器以每天产生10万条数据的速度高速运行,300多名工作人员和120多名技术人员也“高速运转”了3个月。大家平均每天工作十四五个小时,吃饭基本全以盒饭为主。在这段时间,夏庆友有时连续四五个晚上都不能睡觉,光盒饭3个月就吃了300多盒。
    正是家蚕基因组框架图研究的最后关头,夏庆友16岁自勺儿子因病重住进了医院。夏庆友的妻子赵萍也是随他从日本回国的蚕桑学实验室的重要成员,两人都因工作太忙,没太多时间照顾儿子,没想到,儿子却永远离开了他们。虽然痛失爱子,夏庆友表现得仍然很坚强,他安慰妻子,同时,依然没有放弃“家蚕”工作。
    2003年8月25日,中国家蚕基因研究工作组测完了所有需要的数据。10月7日,家蚕基因框架图最后拼接完成。中国科学家绘制完成的家蚕基因框架图袁括了家蚕基因总教的95%。11月15日,重庆市人民政府和中国科学院联台在重庆召开新闻发布会,向世界宣布家蚕基因组框架图绘制完成,这是中国生物科学继完成人类基因组1%计划、水稻基因组工作框架图和精细图后所取得的又一个重大突破!它表明了“21世纪新丝绸之路”再次从中国出发。它一举打败了在蚕学研究一直处于世界领先地位的日本,在百年蚕业科学发展史上做出了里程碑式的贡献。

西南大学教授向仲怀    

    家蚕基因研究的重大进展:家蚕基因芯片与表达图谱制作成功

    家蚕基因组框架图绘制成功之后,夏庆友带领科研人员,连续作战,在短短的1年时司内,家蚕基因组研究又获重大突破:完成家蚕基因组基因的鉴定工作,发现18510万个家蚕基因:鉴定家蚕丝腺特异基因、性别决定基因等新基因近3000个。夏庆友还在国际顶级学术杂志《科学》上全文友表厂家蚕基因组框架围研究成果,实现了中国在世界顶级科学刊物上发表蚕业科学领域论文“零”的突破。
    2005年12月23日,西南大学家蚕基因研究团队又传喜讯:家蚕全基因组表达芯片研制成功,这是中国存家蚕基因研究领域取得的又一项重大进展,将为中国家蚕产业的发展以及人类防病找到有效途径。
    展现有人们面前的家蚕基因芯片只有几平方厘米,上面却汇集了象蚕一个细胞上的2.2万个基因,并且每个基因分别有自己的表达谱。这些功能基因分别控制着家蚕的性别、产卵、吐丝、抗病等功能的发挥,把它们编码后存储起来,可以通过电脑程序查找。夏庆友形象地介绍说:“现在,要查找家蚕的功能基因,就跟小、学生鱼字典差不多简单了。”“借助字典我们可以组不同的词、造小同的句:同样,有了家蚕全基因组表达芯片,我们也可以通过基因干涉技术改造出各种符合要水的家蚕品种来。”夏庆友说,“敲掉亲代一个或者几个关键基因,子代家蚕就可能完全变成雄性,或者只吐丝,不化蛾。这将提高蚕丝的产量”。对家蚕基盈进行干涉过后,其性别决定机制、抗病机理、蚕丝蛋白质合成将会变得更易于掌控。他分析说,这将为人类在抵御SARS、艾滋病和癌症等病毒性疾病研究提供个有效的途径。
    夏庆友自豪地悦,“目前,家蚕功能基因组研究在应用研究领域也取得了关键技术突破:成功构建了转基因家蚕技术体系和基因功能特异干涉技术体系,转基因家蚕取得成功;通过性别调控基因的克隆和应用,已经在杂交代种中成功实现家蚕性别的人为调节,所培育成功的品种已开始在生产上示范推广,将带来巨大的经济效益:已鉴定出对细菌和真菌这两大蚕病病原菌具抗性的功能基因,目前正通过转基因系统改造这些基因的调控序列,以期达到摔制蚕病的目的。”夏庆友说,“我们还建立了生产天然有色蚕茧的技术,目前已培育出天然绿色蚕茧品种,这种蚕生产的天然彩色丝市场价格是白色丝的两信以上……”可以预期,有了这些成果,蚕丝产业的明天将更加美好,从中国出发的“21世纪新丝绸之路”风光美丽。

“海扶刀”,实现了超声从诊断到外科治疗的突破
中国占据世界超声治疗技术制高点

    2O世纪40年代,美国科学家提出:“能否运用超声波从体外对体内进行手术治疗”的设想。半个多世纪后,中国人自主研发出了这项令世界震惊的技术——1997年,中国重庆医科大学王智彪教授和他的科研团队研发的聚焦超声肿瘤治疗系统(简称“海扶刀”)正式诞生,给人类带来了福音。

    17年艰难探索,中国率先占据世界超声治疗技术制高点

    “海扶刀”的治疗原理就是利用声波穿透人体组织并在组织内部聚焦的特点,把波束准确聚焦在体内肿瘤病灶处,以聚焦产生的瞬态高温使靶区内组织在O.5秒到1秒中内发生凝固性坏死,从而达到无创治疗肿瘤的效果。
    创新的思想“火花”源于1988年的一次偶然发现。
    王智彪带领的海扶团队在探索超声对胎儿的安全性研究中发现,一定剂量的超声对胎儿有影响。“能否将这一负面效应运用于疾病治疗,比如肿瘤?”顺着这一思路,他们进行了长达8年、数万次的实验。1996年,王智彪在世界上首次提出聚焦超声“生物学焦域”的概念,奠定了超声治疗学的理论基础;随后又创立了超声治疗剂量学理论,解决了超声治疗技术在临床应用中的一系列难题。1997年,“海扶刀”在重庆诞生并用于临床,成功实现了世界首例恶性肿瘤的超声治疗。
    1998年,“海扶刀”获得国家药品监督管理局的注册许可和试生产许可证。同年,王智彪作为项目发明人参与组建了由重庆医科大学等几家单位为股东的“重庆海扶技术有限公司”。
    这是“海扶刀”的发展足迹:2OOO年,“海扶刀”获得国家技术发明二等奖。这是迄今为止我国医疗器械领域所获得的最高发明奖项;2002年,“海扶刀”出口英国,之后陆续出口日本、马来西亚、韩国等,中国高端医疗器械只能依靠进口技术和产品的历史从此被改写;2O04年2月,美国科学促进会把超声治疗首次公推为全球科技重大前沿问题:2O05年6月,“海扶刀”获得了欧盟CE认证(即欧共体市场准入许可)。这是迄今为止世界上惟一获得该项认证的超声监控和体外聚焦超声治疗设备。来自牛津大学临床试验小组的报告表明,中国海扶超声无创治疗已获成功,实现了超声从诊断到应用于外科治疗的突破……历经17年的艰难探索,在世界超声治疗技术这一前沿性的科学领域,中国率先占据了从技术到市场的制高点。
    目前,海扶已经获得国内专利1O项,国际发明专利6件,国际专利申请覆盖2O多个国家,“海扶刀”已在国内外25家医院临床应用。     由于“海扶刀”的强大实力,2005年,国际医疗器械三大巨头之一的西门子公司放弃了对该项技术的自主研发,选择与海扶公司合作,将海扶领先的治疗技术与西门子高场磁共振成像技术结合在一起,将把这种新技术的主要应用方向着眼于女性健康治疗,以及肝脏、肾脏、胰腺和骨的良性与恶性肿瘤。海扶因而获得了西门子在医疗器械领域全球市场的合作。

    海扶团队的智慧与坚韧,彰显了他们对祖国科研事业的忠诚

    “我们所做的一切工作,其实都是在延伸医生的手,为患者提供更多或是更好的选择。因此,每位海扶人所面对的,不只是一份工作,而是共同的事业。” 海扶团队的领头人王智彪这么说,也这么做。有国外科研机构高薪聘请,王智彪一笑了之;学校分给他一套住房,他让给了刚刚引进的高级人才……王智彪对海扶事业的执着,感染着更多的专家学者陆续聚集在他的身旁。
     海扶公司伍烽教授4年前远赴牛津大学,与英国同行按欧洲标准共同完成了3O起“海扶刀”临床实验。其间,哈佛大学邀请他去做专题演讲,并热情劝其留任,可伍烽回答:“我的永久身份是中国海扶。”
    海扶人永远难忘1999年到2000年的技改。要攻关200个项目,编制74个文件。每个环节,每个数据都来不得半点马虎。一个细小的错误,可能会导致全盘失败。艰难的两年技改,锤炼了体力,也考验了心智。历经17年的磨合,海扶人自豪地说;我们这个团队是自然形成的,经过了大浪淘沙,大家志同道合,能够同甘共苦。1O多年了,当年创业的十几个人,至今仍在海扶坚守着。
    2O04年,海扶团队被选为教育部“长江学者与创新团队发展计划”创新团队,这是我国医疗器械领域惟一的一个。
    重庆医科大学校长雷寒教授说:“海扶的成功,在于它在长期的实践中逐渐形成了一套完整的技术创新体系。它以海扶公司为主体,学校提供智力支持,在医院临床应用中发现问题,由学校进行基础研究,公司开发产品再回到临床应用,如此往复,形成良性循环。”
    在重庆医科大学,医学超声工程研究所、生物医学工程系和海扶公司是三块牌子一套人马。正是在这种高效集约的产学研联动机制的保障下,海扶逐渐探索出一种医工交融的运行模式。高强度聚焦超声,是一个多学科紧密结合产生的新领域,需要临床医生与工程师的深入沟通,共同攻关。从1988年到现在的17年,这种医工交融的模式已经渗透到科研、成果转化、产业化的仝过程,确保了海扶刀的创新成功。
    目前,重庆医科大学和海扶公司已初步形成超声治疗设备系列化和产业化平台:海扶刀在全球已治疗肿瘤1万多例。海扶其他创新性的超声治疗设备,如CZF型妇科治疗系统和CZB型慢性鼻炎治疗系统,已经取得了中国的SFDA认证,并正在进行为进入西方的临床试验,其优越的治疗效果是现有的治疗方法难以达到的。另外,海扶还有多个新产品即将问世,待转化的新成果有1O多项。
    据英国和日本专家估算,到2007年,全球超声治疗设备的市场容量约5亿美元,2O15年将跃增至1O0亿美元,市场潜力达10O0亿美元,那将为中国的海扶刀提供更为广阔的舞台。

世界首颗0.13微米3G手机“通芯一号”芯片在重庆诞生
中国要创造自己的3G手机

    2O06年5月,随着中国四大基础电信运营商中国移动、中国联通、中国电信和中国网通,相继启用和获得信息产业部发放的3G(第三代移动通信)号段;随着3G牌照发放日期的日益临近,中国真正具有自主知识产权的3G时代即将来临。
    在重庆南岸,重庆邮电大学重邮信科股份有限公司的科研人员既兴奋又繁忙,重邮信科拥有的具有自主知识产权的3G手机核心芯片技术,将有望帮助中国手机生产厂商摆脱国外厂商的束缚,创造出中国人自己的3G手机。

    为了中国第三代移动通信发言权

    现在世界上普遍使用的第二代手机只能进行通话和低速数据的传输,而建立在宽带基础上的3G手机,具有可视电话、数码照相、数码摄像及高速上网等多媒体功能,3G手机是移动通信的未来。
    重邮的3G手机“通芯一号”芯片技术自主创新之路,走过了艰难的八年。
    1998年,大唐电信首席科学家李世鹤游说重庆邮电学院参加TD—SCDMA国际标准的研制,有一段话让重庆邮电学院院长聂能至今仍然记得:“我们做移动通信的,第一代(移动通信)没有发言权,第二代没有发言权。第三代不能再没有发言杈了。”就是这句话,让聂能非常震动,他当即决定重邮全力以赴参加研究。
    随后,重邮成立了由聂能挂帅、张云麟教授具体指导的第三代移动通信项目研究组,投入到TD—SCDMA标准的研制中。1998年底,重邮正式向国际电信联盟提交了两篇论文,其中1条关于网络方面的建议被采纳,这是中国人过去没有做过的事情,重邮人做出来了,这让他们增强了信心。
    1998年8月2O日,当时任重庆邮电学院仪表所所长、现为重邮信科副总经理、3G手机芯片项目负责人的郑建宏教授,率重邮首批8人的3G研发团队,赶赴北京,参与大唐电信的进一步研发工作。
    郑建宏回忆道:在北京,我们暂住证上的身份是“务工经商”。我们租住在一栋两层楼房的上层。8月的北京,酷热难当,楼下还有一个面包生产车间,我们如同住在一座电火炉上。但重邮研发团队每人都是“拼命三郎”,几乎吃住在实验室,放弃了所有的节假日,攻克了一个又一个难题。1999年1O月,重邮研发团队43人去北京和大唐移动的科研人员一起开发TD—SCDMA移动终端实验样机,对标准进行验证。
    2OO0年5月,TD—SCDMA标准被国际电信联盟正式确定为世界3G标准之一。这是我国在3G研究领域里的第一次重大突破。
    2OO1年2月,大唐与重邮合作开发的终端实验样机实现了物理层通话。为加快TD—SCDMA标准的商用步伐,大唐与重邮达成双方合作获得的知识产权共享协议后,重邮TD—SCDMA研究团队于2001年10月回到重庆,开始独立开发TD—SCDMA终端。

  重邮3G手机研发的领军人物郑建宏

    仅用5000元研发出3G手机芯片

    几年的埋头苦干,郑建宏感慨地告诉记者:“重邮在3G手机芯片研发过程中,最难的是资金短缺和人才队伍的稳定。我们的研发条件与国外相比有很大的差距,3G手机芯片的研发成功需要我们付出更多的心血,中国人靠的就是不服输的毅力,靠的是一口气。”
    2OO4年,国内一家手机生产厂商总裁到重邮参观,当他得知重邮做出来的核心技术只花了5OO0万元时,非常吃惊。总裁当然清楚,成功研发3G手机整套技术,在国外需要几亿美元,国内的大企业也得投入几亿元人民币。而重邮仅用了5OOO万元,其中获得国家的直接拨款只有2OOO万兀。
    为了完成研发,重邮的3G科研团队精打细算,每年的科研经费仍然是学校最大的难题。几年来,重邮每年都把在通信建设和通信勘测设计上赚的钱全部投到3G研发上,总算撑了过来。
    可捉襟见肘的研发资金,直接影响到科研人才的稳定。诱惑甚至发生在郑建宏面前:一家台资手机生产商向郑建宏许下60万年薪,郑建宏不去。郑建宏说,“沿海同行的年薪最少是1O多万元,这也比重邮科研人员的薪水每月高出几千元。重邮为留住人才,首先为他们创造良好的成长环境,同时,不断建立人才培养机制,控制人才流失。”重邮给优秀学生特殊的政策一一可以留下来一边工作一边考研究生,单位出培养费,在读期间为3G研发服务,但必须承诺,毕业后要留在重邮服务至少3年。这样,一批优秀的人才留在了重邮,并成为3G研发团队的成员。
    2OOO年9月,重邮争取到了重庆市领导和国有资产管理部门的同意,让团队核心研发人员持有3000万无形资产的20%的股权,从而稳定了研发队伍。2OO4年,信息产业部、科技部和国家发改委的2OOO多万元科研资金陆续到位。重庆市对3G的研发支持力度也不断加大,今年1月,重庆市同意贷款40OO万元给重邮信科公司,作为研发3G的专项经费。3G的研发资金基本解决,队伍也稳定下来,研发不断向纵深推进。
    2003年6月,重邮独立研制的TD—SCDMA(TSM)终端在重庆TD—SCDMA现场试验网上打通了电话。
    2O03年1O月,重邮独立研制的TD—SCDMA(TSM)手机在北京国际通信展上通过西门子和大唐的基站打通了各种电话,标志着我国拥有完全自主知识产权的世界第一部TD—SCDMA(TSM)手机样机研制成功。这是中国百年电信史上白勺重大突破,标志着中国在移动通信技术方面步入世界先进行列,彻底结束了中国TD—SCDMA第三代移动通信只有系统没有终端的历史。
    2005年1O月,重邮的“通芯一号”作为世界上第一颗O.13微米的TD—SCDMA手机芯片,实现了从中国制造到中国创造的跨越,标志着中国3G手机芯片的关键技术达到了世界领先水平。
    2OO5年2月至7月,重邮信科参加了TD—SCDMA系统测试,证明“通芯一号”各项测试都达到了设计要求。
    经过8年的努力,重邮信科目前已成为可以提供包括TD—SCDHA手机芯片和协议栈软件在内的整套核心技术的企业。重邮信科在TD—SCDHA手机硬件、芯片、算法、省电等方面累计申请专利1O项,其中授权2项。第三代移动通信的发言权终于掌握在中国人手里。
    由于重邮信科掌握了拥有自主知识产权的3G芯片技术,国内外手机生产厂商纷纷欲与重邮信科合作。重邮信科与龙旗股份及普天凌云合作,开发了两款基于“通芯一号”的TD—SCDPIA样机,并于2005年11月开始在北京大唐实验室开展了基于“通芯一号”TD—SC DMA手机的调测,目前进展顺利。2O06年4月,长虹集团旗下的国虹通讯数码集团有限公司投资1O亿元,在重庆南岸茶园新区建立国虹数码科技园,与重邮信科合作,将生产长虹品牌3G超薄手机和其他系列手机……重邮目前正在为芯片的产业化做准备,将为国内厂家提供年产600—10OO万片的芯片,让中国具有自主知识产权的3G手机真正占领市场。