城事5.30特刊:基因守護者

生物芯片，一個(ge) 聽起來“高大上”的名詞。通俗的講，就是把遺傳(chuan) 物質放置在一塊小芯片上，通過機器檢測，就可以快速分析特定的信息，也就是說，原來要在很大的實驗室中需要很多個(ge) 試管的反應，現在可以在一張不到指甲大小的芯片上同時發生了。邢婉麗(li) 是生物芯片北京國家工程研究中心常務副主任，清華大學教授。在這裏，她和她的團隊參與(yu) 研發的多款國際首創生物芯片產(chan) 品走近百姓的日常生活，廣泛應用於(yu) 疾病診斷、健康管理、食品安全、司法鑒定等眾(zhong) 多領域。

作為(wei) 工程研究中心的副主任，每天進入實驗室指導團隊工作成為(wei) 邢婉麗(li) 教授日常的一部分。在國內(nei) ，她是參與(yu) 生物芯片研究、產(chan) 業(ye) 化和標準製訂第一批領軍(jun) 人物中的一員，至今已從(cong) 事該行業(ye) 20多年。

2009年，全球首張遺傳(chuan) 性耳聾基因檢測芯片在這裏誕生。對於(yu) 我國第二大類出生缺陷類疾病耳聾而言，很多人並不知道其中60%的病因和遺傳(chuan) 相關(guan) 。而這樣的生物芯片，可以從(cong) 基因的角度對耳聾進行幹預，減少耳聾的發生。

每天，實驗室的工作人員都會(hui) 熟練地操作耳聾基因芯片檢測實驗，這裏已經成為(wei) 全國乃至全球耳聾基因芯片檢測量最多的機構。迄今，在我國20多個(ge) 省市區，已有200多萬(wan) 名新生兒(er) 因這一技術受益，有5萬(wan) 多名受檢者和家庭成員因此避免了“一針致聾”的悲劇。

實驗員將新生兒(er) 足跟血中提取的核酸樣本注入到耳聾基因芯片的反應池中。1997年，《財富》雜誌就報道說，“在20世紀科技史上有兩(liang) 件事影響深遠：一是微電子芯片，它是計算機和許多家電的‘心髒’，改變了我們(men) 的經濟和文化生活，並已進入每一個(ge) 家庭；另一就是生物芯片，它將改變生命科學的研究方式，革新醫學診斷和治療，極大地提高人口素質和健康水平。”

一張這樣普通的芯片，可以同時完成四名新生兒(er) 的耳聾基因檢測，可用於(yu) 疾病預測、預防和個(ge) 體(ti) 化治療。醫生們(men) 可以通過研究個(ge) 人的基因序列，向攜帶了不良基因的人士提出健康管理和醫療建議，從(cong) 而更有效地預防和治療複雜疾病。

完成加樣的耳聾基因芯片需要用專(zhuan) 用卡盒固定好，然後進行後續的雜交、清洗、幹燥各個(ge) 步驟的實驗。

完成各項實驗環節的耳聾基因芯片被送入到配套的基因芯片掃描儀(yi) 中，電腦軟件開始讀取檢測結果。

幾分鍾後，樣本的檢測結果圖像就清晰地出現在電腦屏幕上。

邢婉麗(li) 教授和助手觀看檢測結果，該受檢者為(wei) 一名藥物性耳聾基因攜帶者。像這樣的基因攜帶者，隻通過母係遺傳(chuan) ，因而受檢者和母係家庭成員須終身禁用鏈黴素、卡那黴素、慶大黴素等氨基糖甙類抗生素，否則將引起藥物致聾，且終生不可逆。

這種芯片可以檢測出中國人群常見4個(ge) 耳聾基因、9個(ge) 基因位點突變，它們(men) 分別對應先天性耳聾、遲發性耳聾和藥物性耳聾三大類耳聾缺陷，是新生兒(er) 聽力物理篩查方式的有效補充。

邢婉麗(li) 教授團隊近幾年研發出的微流控碟式芯片，成為(wei) 細菌、病毒、真菌快速檢測的新武器。

實驗員從(cong) 患者痰液中提取細菌核酸。這種檢測可以快速確定致病菌種類，為(wei) 醫生臨(lin) 床診斷治療提供極大幫助。

設計上經過不斷優(you) 化的碟式芯片，僅(jin) 用微量樣本就可一次並行完成多個(ge) 指標的檢測，圖為(wei) 樣本被注入到芯片中間部位的聯通管道中。

雖然工作人員對這類的實驗已經駕輕就熟，但邢婉麗(li) 教授對實驗的每個(ge) 環節要求都臻於(yu) 完美。

通過儀(yi) 器30秒的高速旋轉離心，芯片聯通管道中的樣本被快速“甩”入到周圍24個(ge) 圓形的反應池中。

“信息量滿滿”的碟式芯片被送入配套的恒溫擴增核酸分析儀(yi) 器中。

通過電腦屏幕可以實時監測實驗反應過程。邢教授說，傳(chuan) 統病原菌檢測，光菌株培養(yang) 就得耗費很長時間，且有些菌株非常難培養(yang) 成功，而微流控芯片技術讓這些問題都迎刃而解，使整個(ge) 過程縮減至短短幾個(ge) 小時，這對老人、兒(er) 童等特殊呼吸重症患者而言意義(yi) 尤其重大。

20分鍾後，實驗完成，邢婉麗(li) 教授與(yu) 工作人員分析檢測結果數據。現在，這一技術平台已經廣泛應用到國內(nei) 上百家醫院的呼吸道病原菌臨(lin) 床檢測中，搶救了很多患者的生命。