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趙國屏:中科院院士國家人類基因組南方研究中心執行主任

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簡介:趙國屏,分子微生物學家。中科院上海生命科學研究院植物生理生態研究所研究員。1948年出生於上海。1982年獲復旦大學微生物學學士,1990年獲美國普度大學生物化學博士。現任國家人類基因組南方研究中心執行主任,生物芯片上海國家工程研究中心主任,兼任中國微生物學會和生物工程學會理事,上海微生物學會副理事長。2005年當選爲中國科學院院士,2008年批准成立的中科院合成生物學重點實驗室,任實驗室主任。

趙國屏:中科院院士國家人類基因組南方研究中心執行主任

今年64歲的中科院院士、國家人類基因組南方研究中心執行主任趙國屏教授經常獲邀去各大醫學院校、科研院所去做報告或演講,每每他都會以孔子名言“吾十有五而志於學,三十而立,四十而不惑,五十而知天命,六十而耳順,七十而從心所欲,不逾矩”作開場白。他說:“我們這代人,從來沒想到過設計自己的人生。我們只是結合自身的能力和興趣,不斷地去適應國家需求,爲社會發展服務,爲人民服務。”

有志於學生物,成長爲改造農村的知青

趙國屏出生於上海的“技術官員”之家。父親趙祖康本是一名公路工程和市政工程專家,抗戰勝利後任上海公務局長。1949年5月,出任國民黨政權的上海代理市長。上海解放後,趙祖康又歷任上海市建設委員會副主任、規劃建築管理局局長、上海市副市長、市政協副主席和市人大常委會副主任等職。

趙祖康從不要求子承父業。趙國屏在孩提時代,就對生物產生了濃厚的興趣。青少年時,他在《科學畫報》雜誌上讀到一篇關於DNA雙螺旋結構發現後分子和細胞生物學發展的文章,其中提到病毒是介於生命和無生命之間的“生命體”,這讓小小年紀的趙國屏深爲震撼、着迷,從那一刻起,他的心便只屬於生物,並一心要報考北京大學生物系。然而,“文革”浩劫破滅了他的夢想。1969年,20歲的趙國屏作爲知青,離開上海前往安徽淮北的蒙城縣朱集大隊朱集生產隊插隊,而且一待就是10年。

“我小時候學習米丘林、做嫁接和育種,也崇拜過電影《豔陽天》裏肖長春帶領農民發展農村集體經濟,特別是經歷過‘三年自然災害’,我感到糧食太重要了。那時我真的是一門心思想着怎樣改造農村。尤其是在擔任生產大隊黨支部書記後,更憧憬着自己的大隊生產水平要上去。”趙國屏認真地說。

爲此,趙國屏在自己所在的大隊裏做規劃、興水利、開工廠、辦學校,認真推行計劃生育、開展愛國衛生運動。他還爲從安徽農大畢業的公社農技員朱軍“量身定做”開闢了幾十畝試驗地,並組織了由十多位精幹青年組成的農科隊,開展一系列雜交育種工作。爲了學習農業科技方面的知識,趙國屏曾從被“文革”破壞的圖書館裏收集農業科技書籍,也曾到縣城的新華書店裏,用自己微薄的收入買回《美國現代農業概述》等新書。他還在全大隊親自推廣雜交玉米設計新型農藝方案。當然,他還全心全意地支持插隊組組長俞自由的工作。這位日後當上了蒙城縣委副書記和縣革委會主任的女組長最終與趙國屏結成了比翼雙飛的一對佳偶。

而立之年跨進了大學門,當了“老”學生

1978年,趙國屏步入了而立之年。儘管1977年恢復的高考曾使他心頭一熱,但他還是放不下改造農村的心願。這時,一位生產隊長對他說:“雖然你現在做得很好,我們也需要你,但是你應該多學本領,做農民做不到的事情。”在這一番話的啓發下,趙國屏參加了高考,被複旦大學生物系錄取了,分配到微生物專業。“也或愚忠生悲歌,而立之年當學童”,30歲的他,又燃起青少年時的理想。雖然年齡大,學習的能力不如“十有五而志於學”的少年,但是,他終究經過農村10年的磨鍊,更明白學習的目標,更堅定了奮鬥的意志。

在校期間,擔任過從班到系再到校的各級學生幹部,負責過從學習到生活的各類學生工作,又以學生身份當選爲復旦大學校黨委委員。他的4年大學生活始終在努力學習、刻苦鑽研中度過。有着良好英語基礎的他幾乎讀遍了與生物學和生物化學相關的各種原版英語教科書。他還利用課餘時間,在老師的指導下,撰寫微生物學技術綜述,開展經濟生態學調查研究。所有這一切,都爲他日後的發展,奠定了紮實的基礎。

畢業的時候到了,趙國屏擔任班長的微生物專業班被評爲上海市三好班級,學校希望他留校,當一個兼做行政和教育科研工作的“雙肩挑”幹部。但是,趙國屏認爲,如果真心做研究,就要踏踏實實走一條“科班之路”。於是,他放棄留校,考上了中科院上海植物生理研究所的碩士研究生,又被推薦參加“中美生物化學聯合招生項目”(CUSBEA)的筆試和麪試,由國家教委公派到美國普度大學(Purdue)留學,攻讀生物化學系的博士學位。在美國,35歲的趙國屏與他的夫人俞自由一起,又歷經了一次長達9年的留學生涯,各自獲得了生物化學博士和農業經濟學博士學位。

不惑之年認準自己的路:回國效力

上世紀90年代初,正是“出國熱”方興未艾之時,但是年屆不惑的趙國屏和夫人選擇了回國。他們的理由其實很簡單:“只是想到父親的囑咐‘學成之後,一定要回國服務’”;“只是想到做科學,回國是‘雪中送炭’,留在美國只是‘錦上添花’罷了。”

不過,當時國內的科研條件相當落後。趙國屏不得不“曲線救國”,先去上海普羅麥克公司(Promega)當生產經理。得益於插隊時做大隊書記和大學時代做學生會工作積累的管理經驗,以及經濟學博士夫人的支持,他不僅管新產品的研發、生產,而且管質量控制和成本覈算。在他的精心經營下,公司兩年內就實現了盈利。

不久,這些經驗被用在了組建真正的實驗室上。當趙國屏碩士研究生的導師需要他回去接班時,他依然放棄了公司的高薪,回到植生所,選擇了他一直心儀的科學研究事業。靠着教育部資助公派留學生回國工作的5萬元、上海市政府資助生命科學研究的5萬元,以及所長基金5萬元,趙國屏對實驗室的硬件進行了改造。很快,他所在的實驗室就成爲所裏重點支持的“微生物次生代謝調控研究開放實驗室”。他又積極引進人才,開拓領域,努力承擔並完成國家和企業的研究項目。經過此後13年的努力,實驗室終於被批准成爲中科院“合成生物學重點實驗室”,並開始向國際生命科學和生物技術研究的前沿進軍。

“知天命”後改方向,投身於人類基因組研究

1998年,國家人類基因組南方研究中心成立,與北方中心和中科院遺傳研究所的華大基因組中心共同承擔中國人類基因組計劃任務。時任上海生物工程研究中心主任的趙國屏和上海生化所的李載平院士、細胞所的裴鋼院士一起,開始主持實施中科院關於人類基因組研究和開發的創新工程特支重大項目。1999年,趙國屏又被任命爲上海生命科學研究院第一任主持科研的副院長,走上了實施創新工程改革的第一線。

趙國屏說:“對我來說,這是人生中的一次轉型。那時我已50歲,我的專業基礎是研究微生物代謝和蛋白質工程。這時‘改行’,顯然十分困難。但是,人類基因組的工作太重要了,關乎中國生命科學在今後幾十年中的國際地位;而國家特別是中科院,在這方面的學科與人才斷層非常嚴重,我只能動用我的積累,邊幹邊學。”

幸運的是,當祖國需要的時候,有一批不爲名利、只希望奮鬥成功的人集聚在了一起。這讓趙國屏至今想起來都感慨不已。他特意提到一位青年科學家孔祥銀的故事。“1997年,還在德國從事訪問研究的他,在得知中國要開始人類基因組研究後,沒得到任何承諾,放棄了繼續工作學習的機會,帶着妻子毅然回國。當時,他和我一起在一間別人出國後留下的實驗室裏,修好兩臺壞掉的離心機,建立基因組工程實驗室,開展人類疾病基因克隆的研究工作。帶領學生沒日沒夜工作的他,好幾年春節都是在我家過的。”

就是在這樣艱苦的條件下,孔祥銀等人用兩年的時間取得了突破性的成果。2001年,《自然·遺傳》雜誌在同期發表他們與人類基因組北方中心撰寫的兩篇有關II型乳光牙疾病基因的論文時評論說:這兩篇論文的發表,意味着定位克隆已不再是西方科學家的專利。

之後,趙國屏和他的研究團隊在疾病基因組和與人類健康相關的功能基因組方面取得了一系列成果。2001年,趙國屏負責組建了生物芯片上海國家工程研究中心,爲中國的功能基因組研究搭建了又一個重要的技術平臺。2002年,他從上海生科院的領導崗位上退下來,兼任國家人類基因組南方研究中心執行主任。在他的引領下,南方中心在病源微生物基因組方面的工作得以加強,鉤端螺旋體基因組論文和日本血吸蟲基因組論文都相繼在《自然》發表。

10年後的今天,趙國屏欣慰地說:“在國際生命科學發展到這個關鍵的當口,我們這些人正好在崗位上,做了應該做的事,使得今天我們在基因組研究領域,與國際同行基本走在了同一條水平線上。”這是這一代生命科學家對於不曾辜負歷史使命的自豪。

歷史證明,參與國際人類基因組計劃爲我國積累了相關的技術、人才,以及科研經驗。當基因測序日益成爲生命科學一種重要研究手段時,中國擁有了提供這種技術服務的能力與平臺。

年過半百,主動請纓在SARS的阻擊戰中打了勝仗

2003年,SARS在全世界範圍迅速擴散、蔓延。作爲分子生物學專家,趙國屏感到有義務在這樣的時刻作出自己的貢獻。在及時安排好針對SARS的研究任務後,他於5月2日趕赴廣州,與當地的疾控、醫護和科研人員廣泛接觸,瞭解情況。在中科院廣東分院的統籌下,趙國屏與同事們很快起草並提交了一份給中央SARS科技攻關領導小組的報告,得到時任攻關領導小組副組長、中科院副院長陳竺和組長、科技部部長徐冠華的大力支持。

幾天後,以陳竺院士爲首的中央SARS工作代表團抵達廣東和香港,趙國屏以代表團成員的身份,全程參加了工作,並由此獲得了更多第一手資料,逐步形成了開展SARS分子流行病學研究的構思。至今,趙國屏還清楚地記得,5月20日那天,他向廣東疾控中心的領導們講解了他在調研中構思的“研究戰略圖”,提出了打開早期流行病“黑匣子”的戰略思想,以及在廣東省積累的病毒樣本和流行病信息基礎上通過全基因組測序進行分子系統學分析的戰術策略。同是在那天,他以南方中心“在科學上一流,在成果地位上第二”的服務政策,贏得了從廣東省疾控中心領導到一線工作人員的信任,正式開始了攻堅“SARS分子流行病學”的大合作。

此後半年,協作組完成了從第一位屍檢病人到SARS流行晚期香港病人分離病毒的29條基因組序列測定,結合流行病學信息進行綜合分析,發現了SARS冠狀病毒基因組在流行早、中、晚期序列特徵的差異,爲認識基因組進化與傳染性差異的相關性提供了科學依據。2004年1月,第一篇論文《中國流行期間的SARS冠狀病毒分子進化》以“中國SARS分子流行病學研究協作組”的名義在《科學》雜誌發表,在國際上引起廣泛關注。美國卡羅拉多大學著名的冠狀病毒分子生物學家KathrynHolmes評價這項工作“極爲漂亮”。

2003年10月,科技部在北京召開專家研討:“今冬明春,SARS是否還會捲土重來?”趙國屏在會上作了簡要發言:冬春季節,SARS再來並不奇怪。但是,如果是來自自然(動物)的病毒,只要早發現、早隔離、早治療,不會死人,也不會人傳人,不會爆發疫情;若是實驗室保存的來自疫病中晚期的病毒泄漏出去,由於其高度適應人類,因此會在人間傳染,甚至可能死人。不久,他的這一觀點得到了印證。2003年12月~2004年1月,廣東又出現了4名SARS病人。這4名病人都與果子狸等動物有過接觸,但是,病人症狀輕,很快痊癒,沒有人到人的感染。然而2004年春,北京發生的1名實驗室感染的SARS病人,卻先後傳染了9人,而且還有1人死亡。

年過半百,趙國屏以他在人類基因組研究中所積累的科學思想和組織能力,在SARS肆虐期間,勇敢而冷靜地涉足病毒學和流行病學領域,深入疫區,發起並組織了國內外包括大學、醫院、疾控中心及科研機構在內的數十家單位的60多名科技人員共同奮鬥,在短時間內作出了讓國際同行讚歎的成績,使國外那些認爲中國科學家在非典領域研究失敗的評論戛然而止,也爲中國科學家和中國人民爭得了尊嚴和榮耀!

耳順之年,以理解的心態,堅定推動科技體制改革事業發展

到了“六十而耳順”的境地,趙國屏對科學、科學家、科學管理者及國家科技體制的歷史背景等多了份理解,也因而堅定地推動科技體制機制改革,推動生物醫藥科研和轉化事業的發展。

“上海,尤其是集聚了南方中心等‘組學’中心、中科院藥物所和中醫藥大學等醫藥科研教育機構以及全世界各大醫藥企業的張江生物醫藥產業化基地,已經在生物醫藥的研發方向上奠定了很好的基礎。我們從最基礎的基因組研究,到生物醫藥轉換研究,都走在全國的前列,經費使用效率也遠高於全國平均水平。如此完整、有效的基地,在國內是唯一的,在國際上也不多見,值得我們珍惜。”對於上海生命科學和生物醫藥研究與開發的未來,趙國屏描繪了他的願景:“我們已經布好了關鍵的點,卻還需要將這些點串起來,並連成網絡。”趙國屏認爲,政府與社會共同組織的非盈利基金支持下的轉化型研究聯合體的模式也許是一種可行的網絡——“也許未來幾年,我會着手組建這樣的聯合體,開展系統生物學研究和轉化醫學研究,真正把我國的生物醫藥研究、開發和產業鏈建立起來。”

從微生物生化研究走到人類基因組研究,又將基因組學與微生物學結合,開展微生物系統生物學和合成生物學研究,趙國屏正向“七十而從心所欲、不逾矩”的人生最高境界邁進。

回顧自己的一生,趙國屏說:“我隨中國改革開放的事業成長。從插隊知青、大學生,到出國留學獲得博士學位;從研究農業、微生物學、生物化學,到基因組學;從大隊書記、大學教師、公司經理、實驗室主任、研究院所領導,到國家研究中心主任——無論在何種情況下,我熱愛生命科學,熱愛中國人民之心不改;我也始終享受從事生命科學研究、服務中國人民的幸福。”

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