微納醫學與組織工程

程京

清華大學醫學院講席教授

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從事醫學生物物理研究30余年,開創中國生物“芯”紀元

程京,清华大学医学院生物醫學工程系讲席教授、博士生导师。国家自然科学基金杰出青年科学基金获得者,1999年度教育部长江学者特聘教授,2009年当选中国工程院院士,2015年当选国际欧亚科学院院士。1983年结业于上海铁道大学(现同济大学)电气工程系获工学士学位,1989-1992年就读于英国史查克莱大学,获司法生物学博士学位,之后在英国阿伯丁大学、美国宾夕法尼亚大学从事分子生物学和生物芯片相关博士後研究。1996-2000年先后任美国宾夕法尼亚大学研究助理教授、Nanogen公司首席科学家和AVIVA Biosciences公司技术总监。1999年清华大学“百人计划”第一人受聘回国,先后任教于清华大学生物科学与技术系、医学系统生物学研究中心、医学院生物醫學工程系。2000年至今任生物芯片北京国家研究中心主任。现为中国医学科学院学部委员、中国中医科学院学部委员、兼任全国生物芯片尺度化技术委员会主任委员、中国生物医学工程学会副理事长、中国仪器仪表学会医疗仪器专业委员会主任委员和发改委国家生物工业生长咨询委员会专家,Human Mutation 杂志通讯编辑、IET Nanobiotechnology 杂志编委等。程京教授恒久从事基础医学、预防医学和临床医学相关生物技术研究,尤其在生物芯片的研究中有重要建树和创新。回国前他关于"芯片实验室"的研究结果发表在1998年的Nature Biotechnology上,并以标题"Lab on a chip"成为该期封面故事,被当年Science评出的世界科技十大突破Biochip一项所引用。回国后,站在國際生物芯片研究前沿并结合国情,主持建设了海内急需的疾病预防、诊断和预后分子分型芯片技术体系,领导研制了基因、卵白、生化和细胞分析所需的多种生物芯片,在DNA芯片、卵白芯片、细胞芯片和芯片实验室的研究开发以及在康健治理、疾病诊断、食品宁静检测及药物开发的应用研究中取得了系列结果;实现了生物芯片所需全线配套仪器的国产化,并打造了以中医现代化为焦点的大康健治理平台。牵头制定的临床诊断类生物芯片行业尺度8项、国家尺度14项获得颁布。获海内外发现专利280余项。主持研制了生物芯片类产物及配套仪器共70余项;获医疗器械注册证55项,欧盟CE认证证书39个;产物批量出口欧美二十多个国家数百家医院和科研机构,累计实现销售收入近100亿元。回国后出书中英文专著8部,在Nature Biotechnology、Nature Communications等杂志发表SCI论文160余篇,SCI他引9800余次。曾两次以第一完成人荣获国家技术发现奖二等奖(2007年、2018年)、留学回国人员成就奖(2003年)、求是杰出青年结果转化奖(2004年)、中国青年科技奖(2004年)、谈家桢生命科学创新奖(2008年)、何梁何利科学与技术创新奖(2008年)、推动“北京缔造”的十大科技人物(2012年)、中国工程院光华工程科技奖(2014年)、中国首届杰出工程师奖(2014年)、全国妇幼康健科学技术奖一等奖(2015年)、谈家桢生命科学成就奖(2016年)、黄家驷生物医学工程奖一等奖(2017年)、树兰医学奖(2018年)、首届转化医学杰出孝敬奖(2018年)、全国创新争先奖(2020年)以及北京市抗击新冠肺炎疫情先进小我私家(2020年)、CAETS(国际工程院理事会)发表的Communications Prize 2021(工程成就流传奖)等奖项和荣誉;享受国务院特殊津贴。

站在國際生物芯片研究前沿系統性創新攻克生物芯片設計制作中長期面臨的難題

程京教授从事医学生物物理研究30余年,在芯片设计原理、制作工艺、芯片实验室系统集成和配套仪器方面,为攻克生物芯片设计制作中对检测精度、重复性、通量及价钱三高一低要求恒久面临的难题,深入研究了芯片亲和反映新机制、外貌化学、微加工及微样印制均一性等关键技术,建设了5类共性创新技术:①基于寡核苷酸芯片的卵白活性检测技术;②检测小分子药物的卵白芯片竞争免疫分析技术;③提高芯片检测精度和重复性的杂交盖片和特殊点样液技术;④等位基因特异性PCR通用微阵列芯片(ASPUA) 技术;⑤全集成微流控芯片实验室技术。

基于這五類技術主持建设了包罗出生缺陷幹預、重大慢病防控、熏染性疾病診治和其他疾病個體化診治在內的用于疾病預防、診斷及個體化用藥的快速、高通量分子分型芯片技術體系。

抗擊新冠肺炎疫情,程京教授受清華委派迅速牽頭組建病毒核酸快捷檢驗技術團隊開展科研攻關,乐成研發了“呼吸道多病毒核酸檢測芯片系統”、“全集成芯片實驗室系統”、“車載新冠病毒核酸檢測移動實驗室”等多項抗疫科研结果。2020年3月2日,習近平總書記來清華考察新冠肺炎防控科研攻關事情,參觀程京團隊實驗室並詳細了解抗疫科研结果;其中全球首款“呼吸道多病毒核酸檢測芯片系統”可在1.5小時內同時檢測19種病毒(含新冠病毒),實現了對患者的鑒別診斷、有效分流;全球首個獲批用于臨床的“全集成新冠病毒核酸檢測芯片系統”可在45分鍾內以150拷貝/毫升靈敏度完成“樣本入-結果出”、35分鍾報告陽性結果,以及全球第一個無空間隔離要求的“車載新冠病毒核酸檢測移動實驗室”,整體將國內病原微生物檢測提升到了一個全新的水准。

坚持“中西医并重”理念,程京教授团队基于高通量测序技术构建了大规模中药分子功效数据库,结合人工智能等要领开发治疗肿瘤、熏染性疾病、心血管疾病、代谢性疾病、免疫性疾病的中药智善方,为中医药现代化研究提供了新思路和新战略。抗击新冠肺炎疫情,程京教授团队基于分子版《本草纲目》对果真来源的125首抗新冠肺炎中药方子进行了评价,发现以清肺排毒汤为首的98首方子抑制病毒信号通路,有抑制细胞因子风暴的潜力;以生脉饮为首的26首方子激活病毒信号通路,有激活免疫、缓解免疫抑制的潜力。同时,临床疗效显著的国药三药三方在此评价系统中名列前茅。相关结果在国际知名期刊Signal Transduction and Targeted Therapy(IF=18.187)发表,对于中医药科学内涵解析、国际化和守正创新具有重要意义。

  1. "A highly automated mobile laboratory for on-site molecular diagnostics in the COVID-19 pandemic "

    Xing, W., Wang, J., Zhao, C., Wang, H., Bai, L., Pan, L., Li, H., Wang, H., Zhang, Z., Lu, Y., Chen, X., Shan, S., Wang, D., Pan, Y., Weng, D., Zhou, X., Huang, R., He, J., Jin, R., Li, W., Shang, H., Zhong, N. and Cheng, J.

    Clinical Chemistry, 2021,67(4): 672-683.

  2. "Evaluation of the immunomodulatory effects of anti-COVID-19 TCM formulae by multiple virus-related pathways "

    Qiao, L., Huang, W., Zhang X., Guo, H., Wang, D., Feng Q., Jin, R., Xie, L., Li, W. and Cheng, J.

    Signal Transduction and Targeted Therapy, 2021,6(1): 577-579.

  3. "Concurrent hearing and genetic screening of 180,469 neonates with follow-up in Beijing, China"

    Dai, P., Huang, L., Wang, J., Gao, X., Qu, C., Chen, X., Ma, F., Zhang, J., Xing, W., Xi, S., Ma, B., Pan, Y., Cheng, X., Duan, H., Yuan, Y., Zhao, L., Chang, L., Gao, R., Liu, H., Zhang, W., Huang, S., Kang, D., Liang, W., Zhang, K., Jiang, H., Guo, L., Zhou, Y., Zhang, W., Lyu, F., JIn, Y., Zhou, Z., Lu, H., Zhang, X., Liu, P., Ke, J., Hao, J., Huang, H., Jiang, D., Ni, X., Long, M., Zhang, L., Qiao, J., Morton, C., Liu, X., Cheng, J., Han, D.

The American Journal of Human Genetics, 2019,105(4): 803-812.

  1. "A review of impedance measurements of whole cells"

    Xu, Y., Xie, X., Duan, Y., Wang, L., Cheng, Z., Cheng, J.

    Biosensors and Bioelectronics, 2016,77:824-836.

  2. "Genome-wide association study identifies a new susceptibility locus for cleft lip with or without a cleft palate"

    Sun, Y., Huang, Y., Yin, A., Pan, Y., Wang, Y., Wang, C., Du, Y., Wang, M., Lan, F., Hu, Z., Wang, G., Jiang, M., Ma, J., Zhang, X., Ma, H., Ma, J., Zhang, W., Huang, Q., Zhou, Z., Ma, L., Li, Y., Jiang, H., Xie, L., Jiang, Y., Shi, B., Cheng, J., Shen, H., Wang, L. and Yang, Y.

    Nature Communications, 2015,6: 6414.

  3. "MicroRNAs-372/373 promote the expression of hepatitis B virus through the targeting of nuclear factor I/B"

    Guo, H., Liu, H., Mitchelson, K., Rao, H., Luo, M., Xie, L., Sun, Y., Zhang, L., Lu, Ying., Liu, R., Ren, A., Liu, S., Zhou, S., Zhu, J., Zhou, Y., Huang, A., Wei, L., Guo, Y. and Cheng, J.

    Hepetology, 2011,54(3): 808–819.

  4. "An automatic and quantitative on-chip cell migration assay using self-assembled monolayers combined with real-time cellular impedance sensing"

    Wang, L., Zhu, J., Deng, C., Xing, W. and Cheng, J.

    Lab on a Chip, 2008,8(6): 872-878.(封面文章)

  5. "Novel high-throughput profiling of human transcription factors and its use for systematic pathway mapping"

    Qiao, J., Shao, W., Wei, H., Sun, Y., Zhao, Y., Xing, W., Zhang, L., Mitchelson, K. and Cheng, J.

    Journal of Proteome Research, 2008,7(7): 2769-2779.

  6. "Construction of a multiplex allele-specific PCR-based universal array(ASPUA) and its application to hearing loss screening"

    Li, C., Pan, Q., Guo, Y., Li, Y., Gao, H., Zhang, D., Hu, H., Xing, W., Mitchelson, K., Xia, K., Dai, P. and Cheng, J.

    Human Mutation, 2008,29(2): 306-314.

  7. "Preparation and hybridization analysis of DNA/RNA from E. coli on microfabricated bioelectronic chips"

    Cheng, J., Sheldon, E.L., Wu, L., Uribe, A., Gerrue, L.O., Heller, M.J., Carrino, J. and O Connell, J.P.

    Nature Biotechnology, 1998,16(6): 541-546.(封面文章)

  1. Biochip Technology

    Harwood Academic Publishers 2001美国

  2. Capillary Electrophoresis of Nucleic Acids

    Humana Press 2001美国

  3. 生物芯片技術

    清华大学出书社 2004中国

  4. The Frontiers of Biochip Technology

    Kluwer Academic Publishers 2005美国

  5. 生物芯片技術实验室教程

    清华大学出书社 2006中国

學術榮譽與獎勵

2007/2018 两次获国家技术发现奖二等奖(第一完成人)

2021 Communications Prize 2021(工程成就流传奖)

2020 全国创新争先奖

2018 树兰医学奖

2018 首届转化医学杰出孝敬奖

2017 黄家驷生物医学工程奖一等奖

2016 谈家桢生命科学成就奖

2014 中国工程院光华工程科技奖

2008 何梁何利科学与技术创新奖

2004 中国青年科技奖

2004 求是杰出青年结果转化奖

開設課程

轉化醫學工程

其他社會職務

2009.12-至今中國工程院,院士

2015.04-至今國際歐亞科學院,院士

2019.08-至今中國醫學科學院學部,委員

2020.12-至今 中国中医科学院学部,委员

2015.12-至今中國生物醫學工程學會,副理事長

2008.09-至今全國生物芯片標准化技術委員會,主任委員

2006.10-至今中國醫藥生物技術協會生物芯片分會,主任委員

2005.10-至今Human Mutation, Communicating Editor

2005.01-至今IET-Nanobiotechnology, Editorial Member

專利技術

1. 截至2021年,程京教授已获专利授权360项,其中结果转化率达54%,以下列举几项主要专利:一种磁珠与发光体共标志以检测遗传性耳聋的试剂盒,ZL201010527681.9,发现人:高华方,项光新,蒋迪,邢婉丽,程京。

2. Luminophore-labeled molecules coupled with particles for microarray-based assays,US9310375B2,发现人:高华方,项光新,蒋迪,邢婉丽,程京。

3. 一种液体存储控释装置以及生物检测芯片,ZL202010308399.5,发现人:周鑫颖,王磊,白亮,郭腾飞,李烁,李宝连,庄斌,陈翔,郭洪菊,赵晓磊,邢婉丽,程京。

4. Multi-index detection microfluidic chip and methods of use,US10300483B2,发现人:王磊,张国豪,周鑫颖,辛娟,张瑶,林明仙,黄国亮,王璨,邢婉丽,程京。

5. 基于白睛无影成像的人体康健状况在体分析系统,ZL201510904265.9,发现人:黄国亮,王文君,曹宏梅,张丽丽,马丽,张诚金,孙义民,王东,程京。