研究始于儀器創(chuàng)新
在科研過程中，科研儀器所發(fā)揮的催化作用不言而喻。
在人類基因組計劃開始之初，科學家預計完成測序至少需要30年。然而，毛細管電泳測序儀的問世，卻將時間縮短至3年。
同樣，對于特定功能單細胞的鑒定和分離，常用的熒光流式細胞儀(FACS)技術(shù)通常需要熒光標記預知的生物標識物，RACS則無須外源標記，而是依據(jù)細胞拉曼指紋圖譜來鑒定和分選活體單細胞。
徐健對《中國科學報》記者表示，RACS突破了FACS的核心局限性，能夠用于研究尚未有生物標識物的創(chuàng)新體系，以及針對細胞自然狀態(tài)的原位研究。
單細胞是生命的“功能單元”和“進化單位”，在徐健看來，如果能考察與比較單個細胞層面的分子機制，就能從根本上解答生命為何豐富多彩。
不過，傳統(tǒng)的基于細胞群體水平的性狀測量，不能真實反映出細胞個體的性狀及分布。而活體單細胞水平的性狀識別和分選，能從根本上理解、調(diào)控與設計“生命體系的異質(zhì)性”。
通過拉曼特征譜線，研究人員可獲得單個活體細胞內(nèi)化合物分子的構(gòu)成和結(jié)構(gòu)，包括核酸、蛋白質(zhì)、糖類和脂類等信息，并在此基礎上鑒定和分選特定功能的活體單細胞。
市場前景樂觀
從創(chuàng)新儀器的第一臺樣機到最終產(chǎn)業(yè)應用，需要有一個磨合的過程。而在這一過程初期，RACS就已經(jīng)進行了許多有前景的示范應用。
“完成對快速固定CO2的光合細菌的特異性篩選”是其中之一。徐健稱，自然界中有99%的細胞仍尚未被培養(yǎng)，要想探尋地球上更多的固碳微生物，不依賴細胞培養(yǎng)的RACS技術(shù)則為其提供了一個非常簡潔、高效且靈敏的實驗手段。
不僅如此，RACS還能夠高速篩選高產(chǎn)油和高產(chǎn)淀粉的藻種，為生物能源的開發(fā)奠定基礎。RACS可定性、定量地同時監(jiān)測細胞內(nèi)淀粉和油的含量，不需要標記就能迅速篩選和評價指定細胞。
“這兩項應用已有關(guān)鍵實驗數(shù)據(jù)的支持。”徐健表示，目前他們還在探索利用RACS監(jiān)測腫瘤細胞，以及對病菌進行快速檢測。
總之，隨著單細胞技術(shù)更多地用于解答生物問題，其商業(yè)用途的需求也會越來越多。對于RACS未來的市場前景，惟馨雨公司的宋一之博士就十分看好。
“整個儀器包括拉曼信號監(jiān)測、單細胞分選、自動數(shù)據(jù)分析三大系統(tǒng)，市面上還未出現(xiàn)完整具備這些性能的儀器。”宋一之告訴《中國科學報》記者，RACS不僅填補了該領(lǐng)域的空白，也解決了原有技術(shù)無法解決的問題。
某大型跨國快速消費品公司微生物部專家李睿也對記者稱，提高微生物檢測效率，對于每小時生產(chǎn)成千上萬件產(chǎn)品的企業(yè)來講至關(guān)重要。如果RACS工程化樣機能夠做到速度快、成本低、準確度高、操作簡便，那它的市場前景將非常廣闊。
產(chǎn)業(yè)化空檔
雖然成果樣機已搭建成功，惟馨雨公司也正組建持續(xù)研發(fā)、工程化和銷售的團隊，但由于企業(yè)的工程化及市場經(jīng)驗不足，同時又迫于資金壓力，RACS想要直接進入產(chǎn)業(yè)化面臨挑戰(zhàn)。
開發(fā)科研儀器如同制藥，從創(chuàng)意到關(guān)鍵部件，再到搭建第一臺樣機，最終批量生產(chǎn)，不僅需要巨額投資，還需要漫長的時間周期。
在投資回報期較長的窘境下，作為科研儀器創(chuàng)新的生力軍，中小企業(yè)很難獲得風險投資基金的青睞。更為尷尬的是，國家的科研儀器開發(fā)經(jīng)費也很少會向中小企業(yè)拋出橄欖枝。
實際上，近幾年國家對于重大科學儀器設備的支持力度不斷加大。2012年，科技部資助科研儀器開發(fā)專項66個，資助經(jīng)費達22億元;國家自然科學基金委資助重大科研儀器設備研制專項38個，資助經(jīng)費10.9億元。
宋一之稱，基金委大多支持科研院所的原創(chuàng)性研究，科技部則重視大中型儀器企業(yè)的產(chǎn)業(yè)化項目，而在兩者都照顧不到的空檔，卻是中小企業(yè)技術(shù)轉(zhuǎn)化最為需要的。
“做一臺成果樣機容易，但要批量生產(chǎn)成熟的產(chǎn)品卻很難?！敝锌圃荷虾Ｉ锕こ萄芯恐行慕淌诶畈駥τ浾叻Q，RACS在產(chǎn)業(yè)化過程中，很可能遇到工藝、原器件進口、可靠性等硬件及軟件方面的問題。
徐健也表示，雖然RACS樣機是原創(chuàng)，但里面的部分零部件卻需要進口，這也反映出國內(nèi)高端科研儀器產(chǎn)業(yè)鏈的斷裂。
期待轉(zhuǎn)變
國外多年的技術(shù)經(jīng)驗讓徐健覺得，我國目前迫切需要轉(zhuǎn)變資金支持機制。要想解決科學問題，必須依賴創(chuàng)新的儀器手段。而在我國，注重科學問題的“科學陣營”和發(fā)展共性儀器的“儀器陣營”，多數(shù)情況下卻各自為戰(zhàn)。
在此環(huán)境下，徐健建議，國家在項目資金的扶持上應建立創(chuàng)新機制，形成利益驅(qū)動力，讓兩大陣營能緊密協(xié)調(diào)雙方研究的優(yōu)先級，使雙方的研究重點精確匹配，這樣才能促使雙方實時分享各自最為先進的理念和技術(shù)，協(xié)作共贏。
目前，RACS樣機正服務于國內(nèi)外合作研究團隊在能源、環(huán)境、健康、醫(yī)藥、海洋、食品等領(lǐng)域的科學探索，同時RACS研發(fā)團隊還正加速第二代樣機的研制。
徐健還認為，在項目進行的不同階段，研發(fā)團隊結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)變也很有必要。在儀器開發(fā)初期，整個團隊應該由從事科學研究的專家指導，而當樣機做成之后，指導方就應轉(zhuǎn)變?yōu)閮x器工程領(lǐng)域的專家。
“這種從屬關(guān)系的轉(zhuǎn)變，既能解決具有長遠生命力的科學問題，又能在技術(shù)水平上保持國際原創(chuàng)性。”徐健說。
李睿則提出，由于仿制國外成熟的產(chǎn)品專利成本較高，國內(nèi)科研儀器的創(chuàng)新應該敏銳地抓住最新技術(shù)，爭取掌握自主知識產(chǎn)權(quán)，并針對用戶需求來開發(fā)產(chǎn)品。
在李昌厚看來，美國、歐洲及日本之所以在科學儀器產(chǎn)業(yè)規(guī)模及技術(shù)方面世界領(lǐng)先，原因在于企業(yè)重視高端設計并引導產(chǎn)業(yè)發(fā)展，同時還在提高效率和市場拓展方面尋求平衡，這值得國內(nèi)同行學習。
目前，惟馨雨公司正逐步建立起工程化與產(chǎn)業(yè)化的能力。他們準備通過搭建RACS工程化樣機，建立多樣化的產(chǎn)品線序列，同時還將與國內(nèi)外企業(yè)合作，建立起單細胞分選、測序的服務渠道和銷售渠道。
國內(nèi)原創(chuàng)科研儀器如果想要真正占據(jù)一席之地，仍須多重考驗。
