導語?

本周火石創造采訪了2011年國家“千人計劃”引進人才周曉光博士。從海外拼搏到引進歸國，從技術研究到創新創業，周博士深入淺出地為我們講解了他對國內創新創業以及科研領域的看法。

采編：周俊 ?排版：謝鳴洲嘉賓介紹

周曉光博士，2011年國家“千人計劃”海外高層次引進人才、國家特聘專家，長期從事生命科學分析手段及高端儀器方面的研究開發工作。現任職于中國科學院半導體研究所國家集成光電子學重點實驗室生物信息獲取與傳感技術實驗室。

火石創造對話周曉光

問題一：關于經歷

火石創造：周曉光博士先后加入過美國菲尼根質譜儀器公司，美國應用生物系統公司，近年回國被中科院半導體所國家光電重點實驗室聘為研究員。您能談談這幾段經歷中，您的收獲和不同階段對儀器研發的理解嗎？

1988年，周曉光在美國博士畢業后，他有多個職業選擇，其中一個是去美國能源部直屬的Los Alamos國家實驗室，參與到最早做基因銀行(GenBank)的研發團隊中。當時還沒有生物信息學這個學科，但主要的任務就是對基因數據分析方法做早期的研發。如果周博士當時加入該團隊，應該也是較早參與生物信息學領域的科研人員，也能做出一些不凡的工作。今日來看，GenBank已成為世界上的權威序列數據庫。包含所有已知的核苷酸及蛋白質序列、以及與之相關的生物學信息和參考文獻。

周曉光的另一個選擇是去美國菲尼根質譜儀器公司——當時世界上最大的質譜儀公司。當時，公司新成立了生物化學分析部，決定將業務向生化分析方向發展。由于他擁有生物化學、計算機科學、物理學多學科背景，因此被公司看中。周博士自己也因更喜歡物理科學，選擇了生化儀器開發這個方向開始自己的職業生涯。他早期在電噴霧質譜技術的研發工作中，發明了解析此類質譜數據的新方法并獲得美國及國際專利。之后，成功開發出世界第一款利用低能碰撞誘導解離技術進行多肽、蛋白質分析的質譜數據解析軟件。他參與了世界第一臺液相色譜-離子阱多級質譜聯用儀的研發工作并負責該項目數據控制分析系統的設計及開發，創建了為此類儀器提供高度靈活智能化控制手段的儀控程序編制系統。在質譜研發項目中，他還發明了離子阱自動增益控制方法并獲得美國專利。

早期工作經歷使周曉光博士獲得三方面收獲：第一個收獲是能與一個非常優秀的團隊一起工作，將John Fenn（諾貝爾獎獲得者，ESI發明人）團隊發明的ESI離子源引入菲尼根三重四極桿質譜上。第二個收獲是利用自己跨學科的知識幫助團隊解決了全新離子阱質譜技術研發中遇到的難題。第三個收獲是在工作中找到自己的興趣，發揮自己的特長，例如在工作中因需要解決同種分子可帶多種電荷引起質譜多峰的問題而開發出ESI質譜圖反褶積算法。

1995 年，周曉光博士加入美國應用生物系統公司，先后擔任過項目研發經理、研發部門資深經理及研發主管等職，負責主持了多項分析技術研發及產品開發工作，其中包括曾在世界最大科學儀器展PITTCON榮獲Editor’s Award榮譽的世界第一臺高分辨時間飛行液質聯用儀以及一系列應用于蛋白質組、功能基因組、生物標志物等分析的儀器及應用平臺。

回顧這段國外高尖端科學儀器的研發管理經歷，周曉光博士的收獲是商用產品與科研成果不同。科研成果只需要有一定的重現性，滿足科學論文發表即可，主要是說明和解決科學問題。而產品則需要滿足客戶在通常使用場景下的需求，要具有很好的可靠性。如當時在開發液質聯用中的接口技術時，遇到液相色譜流速和有效電噴霧流量不匹配問題，初始周博士團隊采用了分流方案，可滿足液質聯用功能，但無法滿足客戶對進樣方式的期待，最終該方案被否決，而進一步開發采用了能夠滿足客戶需求的其它方法。

2011年，周曉光博士通過國家“千人計劃”被中國科學院半導體研究所國家光電重點實驗室引進聘請為研究員，同時擔任中國科學院北京基因組研究所客座教授、技術研發中心顧問委員會主任、中科院基因組科學與信息重點實驗室學術委員會委員等職。在此期間，周曉光博士完成了具有自主知識產權的第二代基因測序儀原始樣機的研制并通過中科院專家組評審驗收，在高端生命科學儀器裝備國產化方面取得了突破性進展，填補了國內空白。回顧這段經歷，他的感受是，高端儀器的開發過程就是在方案論證通過后，在實踐中不斷發現問題和解決問題的過程。任何一個環節出現問題，都可能影響到最終的成果，因此不能忽視任何小的細節。

問題二：關于質譜技術

火石創造：聽說您最近重回質譜圈，是否打算在國內研發新的質譜技術？

周曉光博士說，他一直關注著質譜領域的技術發展，同時他也回顧了在質譜這個領域20多年的工作經歷和技術發展。他提到了在ABI工作時的同事Marvin L.?Vestal教授。90年代中期，Marvin改良了延遲進樣飛行質譜技術（Delayed Extraction MALDI-TOF），解決了初始帶有不同動能的離子在同一時間到達飛行區的關鍵問題，大大提高了飛行時間質譜的質量分辨能力，即分辨率。在此技術基礎上，他們將MALDI-TOF和TOF-TOF技術做了商業化開發，研制出了第一臺商業化高分辨MALDI-TOF儀器 ——?即Voyagers系列產品。由于此技術是基礎性創新，之后有近半數的基于MALDI-TOF技術設計的質譜儀是采用該技術，因此Marvin在2010年獲得了美國質譜學會頒發的杰出貢獻獎。

近期，Marvin等前同事開發了一種新的MALDI-TOF技術。新技術中的多項創新改變了傳統MALDI-TOF長期困擾我們的一些問題。所有這些改進使得MALDI-TOF的性能提高且成本降低。新技術主要解決了質譜產生數據的可靠性、重現性、穩定性等問題，特別是質量測量精度和定量精度。舉例來說，在以前的技術基礎的質譜儀，相同樣品在靶板不同位置的靶點采集到質譜數據是有差異的。這是由于靶板上的電場不均勻引起的。通過改進電場分布，使先前接高電壓的靶板改為接地，就能解決點樣位置不同引起的差異性。雖然想法簡單，但實質實施上需要一系列的離子光學系統的重新設計。

周博士介紹，先前的MALDI-TOF技術，數據相對的定量標準誤差是25%~30%，無法滿足臨床應用。而當前這種新的MALDI-TOF技術，定量標準差下降至1%~2%，使得質譜應用于臨床定量檢測成為了可能。周博士正在與Marvin合作，把這一質譜新技術引入國內。當定量精度提高后，質譜技術的臨床應用就更為廣泛，例如可以做無標記物的組織切片成像、指紋分析等。

小貼士

MALDI-TOF 質譜儀器

MALDI-TOF 質譜儀器主要由基質輔助激光解吸離子源(MALDI)和飛行時間質量檢測器(TOF)兩部分組成。

MALDI的原理是用一定強度的激光照射樣本與基質形成的共結晶薄膜，基質從激光中吸收能量而氣化，并迅速降解，使樣本分解吸附，基質和樣本之間發生電荷轉移從而使樣本分子電離；TOF的原理是帶有電荷的樣本分子在電場作用下加速后自由飛過飛行管道，因為離子的質荷比與離子的飛行時間呈正比，所以不同質量的離子因達到檢測器的飛行時間不同而被檢測，以離子峰為縱坐標、離子質荷比為橫坐標形成特征性的質量圖譜。

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問題三：關于融智公司

火石創造：您于2013年在青島高新區成立了融智生物科技（青島）有限公司，主要的研發方向是什么？有什么新進展？

2013 年底，周曉光博士在青島高新區工業技術研究院注冊成立了融智生物科技（青島）有限公司。公司致力于以基因組、蛋白組等生物分子為對象的分析儀器設備、檢測耗材及解決方案的研發、生產、銷售、服務的創新型企業。作為生物檢測設備領域一體化解決方案提供商和專業制造商，融智生物致力于為精準醫療、生物醫藥、疾病防疫、檢驗檢疫、食品安全、公安法醫、教育科研等領域行業客戶提供穩定可靠的快速生物分子檢測系列產品及整體解決方案。

周博士稱，公司的使命就是創新科技，打造還原生命本質的利器。?周曉光認為科學儀器的研發涉及到多個方面，它是通過多學科的團隊力量完成的。對于先進科研儀器的開發，材料、機械、電學、光學、軟件、化學、生物、工程管理、質控等各個方面都非常關鍵，缺一不可。目前，公司研發了集成芯片核酸快速檢測儀、快速法醫DNA 指紋分析儀、質譜儀等產品。

新產品研發是為了解決當前生化領域存在的問題。舉例來說，當前正在研發的集成芯片核酸快速檢測技術，主要解決了樣品環境污染和液體與機器部件直接接觸的問題。集成芯片可以在一塊封閉的芯片實驗室上完成細胞裂解、核酸提純和定量PCR一整套流程。

周博士表示公司的近期目標是在疾控檢測以及食品安全等領域推出核酸快速診斷產品，建立集設備、耗材、試劑和服務為一體的全方位產品體系。同時推出基于定量MALDI-TOF的臨床檢測設備及個體化醫療方案，成為個體化醫療檢測服務、診斷、數據庫供應商。

?問題四：關于跨學科教育

火石創造：您對跨學科的大學教育和科學研究有何見解？

周曉光博士是一位跨學科人才，本科就讀于中國科技大學生物物理專業，之后在美國深造期間，他一邊在休斯敦大學攻讀生物化學博士，一邊在萊斯大學研究生院攻讀計算機碩士。

談到國內的跨學科教育與科研，周博士定義為硬性結合，將不同學科融合在一起單獨成立專業，如生物學（Biology）和信息學（Informatics）結合后形成新的生物信息學專業（Bioinformatics）。需要學生掌握兩個專業的大部分知識。

在美國，跨學科的概念更偏軟性結合。跨學科選課不只發生在本科生層面，甚至在強調高、精、尖的博士生培養中也有類似的情況。工學博士生跟著化學教授學習研究，這在美國高校中并不是稀罕事。美國大學對于學生取得博士資格，沒有專業上的硬性限制，允許學生跟著外系教授作研究，最后拿到的是申請專業時的學位。比如，質譜儀器開發的專家是化學系畢業的，而不一定是電機工程系畢業的，而這些化學專業的人可以對物理、電器、軟件等有很深入的了解。反之也一樣。

周曉光說，美國的教育體制為跨學科交融打開方便之門。譬如，在研究生申請時一般采用的是像GRE這種能力傾向測試，并不是一概用專業知識考試結果來設定錄取門檻。這樣對不是本專業的學生但有意愿在另一專業繼續深造的學生，提供了可能，間接的推動力交叉學科的互融。博士生畢業答辯之時，一般會有5名教授做評審，當中至少有1名來自其他系，也可以完全來自不同學院。中國高校的跨學科建設，多由校方推動；而美國高校推動跨學科建設，更多是導師本身及研究內容決定，很少刻意而為之。

?問題五：關于“萬眾創新”

火石創造：您對國內“萬眾創新”的新潮流怎么看？

周曉光博士認為國家提出的這個“萬眾創新”概念是好的，但是從理性和邏輯上去分析這個概念，他認為“創新”本身不可能是大眾的事情。因為每個人的興趣取向不同，不可能每個人都愿意去創新，并且也不是每個人都有能力去創新。

當然，創新的層次不同，除了技術上的創新，模式和方法上也可以創新。創新不是集體運動，而是個人興趣或利益驅動，有能力真正實現創新。周博士的理解是，萬眾創新不是讓一萬個人都沖在前面去創新，而是有能力創新的一部分人真正實現創新后，帶動了幾萬人甚至幾十萬人的就業，并且實現了自我價值。他不反對大家都去創新，越多人創新，對國家越有利。但創新不應只是一個口號，而是要建立一個環境，讓想要創新的人真正可專注于創新，發揮期特長。

另外，創新需要集中力量去支持有能力創新的群體。舉例來說，當前國內的科研基金和創業基金的分配類似于撒芝麻。政府的初衷是好的，希望大家都去創新創業，但不是每個人都真有足夠的基礎與準備去創新。做企業，失敗率是非常高的，政府應該支持那些有條件有毅力有初愿的人去做創新的事，而不是撒芝麻式的支持，這樣做只會導致資源分散，有些項目一開始就注定了失敗結局。

創新需要內心環境和外部環境來匹配，才能真正創新。這里說的內心環境是指如我們的教育體系和教育方式，需要在教育階段就能灌輸創新的理念，才能樹立學生創新的信心與決心，輸出創新型人才。這里說的外部環境就是剛才提到的政府政策和創新孵化的社會大環境。好的心愿結合好的方法才能真正實現萬眾創新。

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