近年來,隨著我國經(jīng)濟的飛速發(fā)展,人們生活水平的不斷提高,國家對生物產(chǎn)業(yè)的重視提升到了一個全新的高度,加上對食品安全、醫(yī)藥、農(nóng)業(yè)、環(huán)境、生物安全等問題的重視程度日益提高,生物測量和計量的需求隨之而來。1999年國際計量大會決定把生物計量提上日程,隨后國際計量局(BIPM)成立國際物質量咨詢委員會(CCQM)生物分析工作組(BAWG),并從2002年正式具體開展生物計量工作,及國際計量比對研究。中國計量科學研究院生物計量創(chuàng)新團隊及帶頭人王晶,正是在這一背景下,開始了我國生物計量的研究與探索。
生物計量,關乎國計民生
生物計量技術在醫(yī)療、司法、食品安全、生物安全等各個公共安全領域都發(fā)揮著重要作用,比如食品中多肽、蛋白質、脂肪酸的分析,疾病診斷中蛋白質標志物的分析,食源性致病菌的核酸檢測,疫苗殘留DNA的檢測,轉基因檢測,臨床生物指標的檢驗等。當然,突破生物技術產(chǎn)品的國際技術性貿易壁壘也離不開生物計量技術。
生物技術和微生物學領域對計量標準的需求也越來越高,DNA檢測正越來越多地應用于安全、環(huán)境、流行病檢疫和生物污染監(jiān)控中,如對可溯源、可比對的DNA和RNA測量的迫切需求,需要更準確的DNA測量以檢測GMO符合標準和法規(guī)要求。我國乙肝患者和乙肝病毒攜帶者近億人,數(shù)量巨大,使得傳染性疾病監(jiān)測任務日益繁重,常用的檢測方法有兩種,ELISA法檢測血清中乙肝病毒血清蛋白標志物和熒光定量PCR檢測乙肝病毒核酸標志物。而目前像這樣的生物標志物檢測和生物分析儀器的校準檢定所用的標準物質嚴重滯后,明顯不能滿足獲得準確結果的要求。
2002年,國家開始狠抓食品安全,生物計量工作被提到議事日程。2003年,王晶被派往法國代表中國參與到國際計量局生物計量的工作當中,成為國際計量局(BIPM)的國際物質量咨詢委員會(CCQM)生物分析工作組(BAWG)成員,當時只有為數(shù)不多的幾個國家參加。10年時間,創(chuàng)新團隊從沒有技術、沒有設備,沒有專門人才開始,起步非常艱難。然而,經(jīng)過10年的工作,中國生物計量取得了發(fā)展和進步,2011年國際計量局把微生物計量發(fā)展提到議程,2012年成立了微生物工作組(MBSG);王晶承擔了微生物定量組的聯(lián)合主席,為我國生物計量工作的更好開展進一步拓展了發(fā)展空間。
實際上,BIPM/CCQM/BAWG自2002年正式成立以來,每年都組織生物計量方面的國際比對,以保證各國生物計量結果的可比和互認。這對于全球經(jīng)濟一體化趨勢下生物技術測量結果的國際互認與國家生物經(jīng)濟、社會發(fā)展具有重要意義。正是從參與生物測量國際比對這項工作開始,創(chuàng)新團隊先從核酸和蛋白質方向著手開創(chuàng)了我國的生物計量工作。
2007年,在國家質檢總局計量司行政主管下,全國生物計量技術委員會成立,以王晶秘書長牽頭,開展生物計量的國家規(guī)范規(guī)程制訂。創(chuàng)新團隊制定的《生物計量術語及定義規(guī)范》(JJF1265-2010)于2010年發(fā)布實施,首次給出生物計量的定義:以生物測量理論、測量標準、計量標準與生物測量技術為主體,實現(xiàn)生物物質的測量特性量值在國家和國際范圍內的準確一致,保證測量結果最終可溯源到國際SI單位、法定計量單位或國際公認單位。同年,進行了該規(guī)范全國范圍的宣貫,為我國發(fā)展生物計量事業(yè)奠定了基礎。
在規(guī)劃生物計量的發(fā)展中,創(chuàng)新團隊緊密結合國家戰(zhàn)略,通過大量調研,在領導支持下,積極推動生物計量納入國家《生物產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃》、《計量發(fā)展規(guī)劃(2013-2020年)》(國務院2013年3月2日發(fā)布)。2008年立項執(zhí)行的“十一五”國家科技支撐計劃項目《生物安全量值溯源傳遞關鍵技術研究》是我國在計量新領域建設方面第一個獲批的國家科技支撐計劃項目。
創(chuàng)新推動,爭取國際話語權
由于生物體本身的復雜性和多樣性,帶來分析檢測檢驗方法的多樣性和檢驗結果的變異性。因此,生物計量研究的路具有開拓性。為了解決學科發(fā)展和學科基礎問題,創(chuàng)新團隊開展了生物計量溯源途徑、新技術方法、計量標準的研究。目前開展了生物技術可溯源測量系統(tǒng)、基準/權威方法研究和生物標準物質研制,以滿足快速發(fā)展的生物技術和重要領域對生物測量結果溯源、有效、可靠和可比的需求?!拔覀兊臋C會很好,正好趕上生物計量發(fā)展的起步階段。盡管面臨的困難很多,但是作為我國生物計量科學研究的帶頭人,應敢于承擔、勇于挑戰(zhàn),勤于創(chuàng)新?!蓖蹙П硎?。目前,他們已搭建起生物計量學科研究專門的實驗室和基地,設置的生物研究室的主要任務就是開展生物計量基礎性、前瞻性、應用性研究,包括生物計量標準研制和生物量值傳遞、溯源技術的研究,保證生物分析測量量值的準確和可溯源性。他們已經(jīng)或正在開展的生物計量研究包含核酸、蛋白質、糖類、脂質、生物活性成分、微生物和細胞等多個方面。
與國際接軌,是王晶的重要工作。10年間,她每年赴法國巴黎國際計量局(BIPM)總部參加物質量咨詢委員會(CCQM)生物工作組(BAWG)的會議,就生物領域核酸、蛋白質和細胞等的計量和標準問題進行研究和探討,2012年又開始了微生物計量的研究探討。同時,帶領團隊參加BIPM/CCQM/BAWG組織的16項生物核酸、蛋白質、細胞等相關測量比對,其中團隊主導研究比對1項,關鍵比對1項,參與微生物工作組計量研究比對3項;參與亞太計量組織APMP活動和比對。另外,作為聯(lián)合主席還代表中國參加2006年泰國和2008年北京舉辦的亞太法制計量會議;2008年,帶隊出席美國國家標準與技術研究院組織的“加速21世紀生命科學的創(chuàng)新:確定急需的測量標準和技術挑戰(zhàn)”會議;2009年成為國際ISO理事會生物技術工作組專家,跟蹤國際標準對生物計量的需求和發(fā)展動態(tài)。
與此同時,創(chuàng)新團隊還積極與各國開展合作與交流,先后派駐或走訪了美國國家標準與技術研究院(NIST)、韓國計量院(KRISS)、日本計量院(NMIJ)、澳大利亞計量院(NMIA)、巴西計量標準化與工業(yè)質量研究院(INMETRO)、泰國計量院(NIMT)、新加坡衛(wèi)生科學局(HSA)實驗室等計量院和實驗室;還與英國LGC、香港政府化驗室(GLHK)、歐盟聯(lián)合研究中心標準物質與測試研究所(IRMM)等進行國際比對主導合作研究。
潛心研究,服務社會發(fā)展與人民生活
以技術謀發(fā)展,是創(chuàng)新團隊始終不變的努力方向。10年間,先后主持完成食品安全、生物安全和生命科學領域國家項目10余項,其中包括“十五”國家科技攻關重點專項課題“食品、中藥與天然藥物有效成分關鍵技術研究”、食品安全專項課題“食品標簽成分及有效成分標準物質研究”、“十一五”國家科技基礎條件平臺項目課題“生物化學計量標準資源整合與共享體系建設”,“十一五”國家科技支撐計劃標準推進工程項目課題“核酸和蛋白質測量技術標準研究”,“十一五”國家重大項目課題任務“轉基因產(chǎn)品標準物質研制技術研究”。2008年負責國家“十一五”科技支撐計劃項目“生物安全量值溯源傳遞關鍵技術研究”,開展4項國際生物計量前沿水平的生物安全量值溯源傳遞關鍵技術研究,確定和實現(xiàn)轉基因、病原微生物的核酸和蛋白質含量測量具備完整的溯源到國際基本單位的量值溯源傳遞框架途徑,絕對定量的方法;建立轉基因核酸、蛋白質和微生物核酸、蛋白質的具有自主知識產(chǎn)權的量值測量權威技術,完成不確定度評價研究,形成33種生物安全檢測有關標準物質,解決國內長期以來無法實現(xiàn)轉基因植物核酸、蛋白質及微生物核酸、蛋白質準確測量和量值溯源的技術難題,填補空白。2012年團隊承擔的兩個課題《轉基因核酸量值溯源傳遞關鍵技術研究》和《病原微生物核酸量值溯源傳遞關鍵技術研究》通過科技部和質檢總局的驗收,已經(jīng)形成轉基因和病原微生物核酸溯源途徑和實現(xiàn)方法,國際比對實現(xiàn)國際等效,形成了國家一級轉基因標準物質,解決了轉基因產(chǎn)品定量檢測缺乏計量支撐,無法溯源,無法實現(xiàn)國際等效問題。以公益服務為目的,成果已服務于我國的轉基因檢測實驗室、國家出入境檢驗檢疫和重點實驗室等轉基因檢測部門,并在國家科研項目中發(fā)揮了重要作用。
在國家科技基礎條件平臺項目“生物化學計量標準資源整合與共享體系建設”中,團隊有針對性地研制了30種生物測量過程中大量使用的蛋白、核酸、脂質、活性成分等標準物質,14項獲得國家標準物質證書。課題組同時在司法物證鑒定、醫(yī)療器械-體外診斷、臨床檢驗、檢定校準等7大領域建立了參考實驗室網(wǎng)絡,通過行業(yè)實驗室之間的聯(lián)合,共享標準物質資源,提高生物測量的分析能力和水平。
“十一五”國家科技支撐計劃標準推進工程項目課題“核酸和蛋白質測量技術標準研究”實現(xiàn)為藥品胰島素檢測質量控制的量值溯源的應用,胰島素國家一級標準物質為中國藥典的實施提供了技術支撐,在產(chǎn)品質量控制中發(fā)揮了的作用。
此外,微生物標準物質已用于國內外微生物檢測試劑盒的性能驗證評價。建立的食品中膳食纖維、糖醇、脂肪酸等國家標準方法和系列標準物質已被廣大檢測機構使用,用于食品標簽中營養(yǎng)成分的檢測。
歷經(jīng)辛勤,碩果累累。自2006年以來,王晶及團隊先后獲國家質量監(jiān)督檢驗檢疫總局科技興檢獎5次,國家標準化管理委員會首屆標準創(chuàng)新獎和中華預防醫(yī)學會科學技術獎各1次;分獲中國計量科學研究院科技進步獎12次,其中,2012年“轉基因產(chǎn)品檢測標準物質研制技術研究”獲得科技進步獎一等獎;其研究成果相繼被《中國日報》、《中國科學報》、《中國質量報》、《中國科技成果》等媒體刊登報道。
齊頭并進,人才培養(yǎng)與科學普及并重
越在生物計量領域深入耕耘,王晶越感到:人才是生物計量未來發(fā)展的最重要動力。為此,她積極推動人才培養(yǎng),努力為行業(yè)發(fā)展儲備人才,服務國家。在2006-2012年間,就先后培養(yǎng)碩士研究生、博士后5名。同時,由她帶領的創(chuàng)新團隊不斷茁壯成長,已經(jīng)開始肩負起重擔。如今,創(chuàng)新團隊成員正主持承擔“十二五”國家科技支撐計劃項目課題“水環(huán)境微生物測量溯源技術及計量標準研究”,科研業(yè)務項目課題“生物標志物檢測用計量技術及標準研究”,國家自然基金項目“轉Bt+CpTI基因抗蟲棉對土壤氮素代謝微生物多樣性的影響”,食品安全專項課題“奶粉和糧谷制品中常見菌標準物質制備與計量技術研究”和“谷物、油脂類食品中脂肪酸、功能糖、蛋白過敏原標準物質研究”,以及“流式細胞儀校準用標準物質研制”和“尿液分析儀校準用紅細胞、白細胞標準物質研制”等多項課題。
除了與國際對接,他們還承擔著生物量值的傳遞任務,積極開展生物分析儀器的校準和生物標準物質的量傳服務。生物實驗室每年為各省市的計量機構培訓人才,全國生物計量技術委員會也會不斷吸取各省市新計量人員參加。王晶希望,通過這些方式,不僅實現(xiàn)量傳服務,還能培養(yǎng)和帶動起我國計量行業(yè)的一批新人。
隨著社會對生物計量工作了解的不斷深入,王晶每年都會多次受邀參加不同部門和領域的研討會與論壇,并做大會報告和專題演講,為的是能夠宣傳計量工作的意義,提供服務國家生物計量發(fā)展的信息,使科研成果能更好地服務社會。
作為我國生物計量領域的“國家隊”,王晶和她的創(chuàng)新團隊依然肩負重任。面對未知的挑戰(zhàn),王晶說:“生物計量既然是門新學科,就需要不斷探索,不斷調研,抓住重點,不斷發(fā)展;需要我們勤奮學習新知識,大量閱讀科技文獻,虛心向別人學習,從失敗中汲取營養(yǎng);需要我們積極為年輕隊伍創(chuàng)造更多機會,逐步實現(xiàn)傳幫帶。重點服務于國家食品安全、生物安全、環(huán)境保護、檢驗醫(yī)學和生物醫(yī)學等領域。我們將以熾熱的情懷、創(chuàng)新的精神,扎實的付出,為我國生物計量事業(yè)的發(fā)展繼續(xù)奮斗!”