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科研成果概述
 

  根據中國科學院“創新2020”總體目標和戰略部署,生物物理研究所結合國際生命科學發展態勢、國家人口與健康需求及研究所的優勢與特色,圍繞蛋白質科學、腦與認知科學、感染與免疫、非編碼核酸和蛋白質與多肽藥物的重大科學問題開展基礎性、前瞻性、戰略性研究,加強生命科學領域關鍵裝備的創新研制,實現關鍵技術和實驗方法的重點突破,構建以生物制藥和體外診斷為重點的轉化型研究體系,在國家創新體系中發揮源頭創新和骨干、引領作用。

  經過半個世紀的深厚積累和幾代科學家的辛勤耕耘,生物物理所形成了潛心研究、力戒浮躁、學風嚴謹的學術氛圍,并取得了一系列重大原創性成果:

  蛋白質科學:生物物理研究所是我國蛋白質科學的重要研究基地。研究所及其科學家,在歷史上曾為世界上首次人工合成有活性的牛胰島素、測定胰島素的晶體結構做出過享譽國際的重要貢獻。在分子酶學領域,先后提出了新生肽鏈折疊、酶活性部位的柔性、酶作用不可逆抑制動力學、酶即分子伴侶等重要理論,成為我國酶生物學領域的開創性成就;在結構生物學領域,開展了胰島素三維結構與功能、植物捕光蛋白復合物的三維結構與功能、天然毒素蛋白的結構與功能等重要前沿研究,獲得了中國第一個蛋白質晶體結構和第一個膜蛋白晶體結構,成為我國結構生物學的開拓者和領導者;在膜生物學領域,圍繞膜脂-膜蛋白相互作用,對生物膜的調控和功能進行系統研究,獲得具有特色的優秀成果,為我國膜生物學的發展做出了歷史性貢獻。1989年,在“中國科學院分子酶學開放研究實驗室”的基礎上,凝聚分子酶學、結構生物學、膜生物學等優勢學科,建成了“生物大分子國家重點實驗室”,成為我國首批國家重點實驗室之一。實驗室成立至今,在全國國家重點實驗室和部級開放實驗室的歷次評估中均被評為優秀且名列前茅。近年來,實驗室建立并壯大了致力于膜蛋白結構與功能、染色質結構和表觀遺傳調控與細胞命運決定、重要疾病發生與防御的蛋白質結構和功能基礎、細胞內膜系統形成及其穩態維持的調控、蛋白質的生成修飾與質量控制等重大科學問題的研究力量,團隊優勢日益彰顯,取得了一系列重大創新成果。生物物理所在蛋白質結構與功能研究領域已經形成了厚實的學科積累和傳統優勢,具有優良的學術氛圍和雄厚的技術力量,形成了多學科交叉、開放共享的研究體系,成為支撐國家重大科學研究計劃、開拓蛋白質科學前沿研究領域、產出國際領先水平的原創性成果、造就國家戰略科技人才、引領生物高技術產業發展、具有國際一流水平的創新基地。

  腦與認知科學:腦與認知科學是生物物理所的又一個特色研究領域。圍繞視覺信息的表達及視覺系統的腦功能區成像,近年來發展了“大范圍首先”的不變性知覺理論,挑戰了半個世紀以來占統治地位特征分析理論;有關果蠅學習、記憶和抉擇機制的系列論文,在國際學術界引起了強烈的反響;視覺感受野的雙核團調控機制和凹耳蛙的超聲通訊研究開拓了感知覺研究的新領域。2005年,科技部批準,依托生物物理研究所,聯合中科院視覺信息加工開放實驗室、中科院研究生院“認知科學重點實驗室”和中科院心理研究所“心理健康重點實驗室”,建設“腦與認知科學國家重點實驗室”, 于2007年通過驗收并正式開放運行。在兩次國家重點實驗室評估中獲“優”。實驗室多年來,圍繞“認知的基本單元”、“學習和決擇”的認知科學重大科學問題,開展了多進化層次、多認知層次、多學科層次的研究,取得系統的、原創性的成果。實驗室還開展了認知的分子神經機制及認知障礙的卓有成效的研究。實驗室建設了以超高場強磁共振成像為核心、各種腦成像方法結合為特色的在世界上屈指可數的腦成像設施。實驗室特別注重發揮認知科學對腦疾病研究不可替代的作用,在認知變量,認知實驗范式,腦認知成像等方面,開展多種精神和神經疾病的科學定義和行為模型、客觀行為檢測和診斷方法的創新研究。實驗室發起成立了國家一級學會—中國認知科學學會。大大推動了腦與認知科學在我國的發展。

  感染與免疫:感染與免疫學科是研究所重點發展的新的學科增長點。面向國家公共衛生與人口健康的重大需求,針對國際上生命科學前沿領域中日新月異的分子免疫學的發展趨勢,2004年研究所“感染與免疫學研究中心成立”。該中心凝聚了病毒感染和分子免疫學領域10位歸國的中科院“百人計劃”獲得者和7位國際合作伙伴計劃獲得者的海外分子免疫學教授。2009年,通過病毒學、免疫學、抗體工程等各分支學科整合,凝聚核心創新團隊建設,強化實驗動物平臺建設投入,感染與免疫所級重點實驗室成功升級為院級重點實驗室。近年來,實驗室在逆轉錄病毒限制性宿主因子研究、病毒感染的炎癥反應及其調控機制研究、病毒性肝炎的臨床機制和動物病理模型等方面已經走在了世界前沿,后續的研究以及應用基礎研究將繼續在病毒感染與免疫應答機制的研究方面為國家重大傳染病防治的普惠健康科技保障體系建設做出更大的貢獻。

  非編碼核酸:2010年,針對非編碼核酸研究的發展趨勢,基于已有研究基礎和優勢,整合和引進人才隊伍,適時成立了非編碼核酸所級重點實驗室。2013年,非編碼核酸所級重點實驗室升級為非編碼核酸北京市重點實驗室。2014年,依托此實驗室的核酸生物學院重點實驗室獲批成立。實驗室圍繞基因組中的非編碼序列、非編碼基因和非編碼核酸,集中于新非編碼基因和非編碼核酸的系統發現及結構與功能研究的基礎研究。實驗室首次構建并分析了一個microRNA調控ncRNA的網絡,開展了非編碼核酸的發現及其在重要生物途徑的關鍵調控作用的前沿研究。實驗室承擔了國內第一個聚焦“非編碼RNA”研究的973項目,發起召開了以非編碼RNA為主題的香山科學會議。非編碼核酸是生物大分子的重要組分并且與蛋白質有緊密的相互作用,它參與免疫調節和神經系統的活動。因此,研究所非編碼核酸領域的重點部署和培育,有助于生物大分子研究內涵的豐富,有助于研究所基礎研究方向的前沿交叉。

  蛋白質與多肽藥物:為適應國家創新藥物研發及產業化的戰略需求,支撐國家生物醫藥產業發展,研究所于2004年與百奧藥業和中生北控共建了“蛋白質與多肽藥物實驗室”,在此基礎上,2011年研究所整合相關科技力量,成立了蛋白質與多肽藥物所級重點實驗室。2013年,蛋白質與多肽藥物所級重點實驗室升級為北京市生物大分子藥物轉化工程技術中心。實驗室以發現新的腫瘤標志物、開發新型藥物遞送系統、研發原創性的新藥及藥物制劑為目標,在人源化單克隆抗體類藥物、重組細胞因子和酶類藥物、新蛋白質靶點的鑒定、基于靶蛋白的高通量藥物篩選以及基于蛋白質結構的藥物設計等幾個方面集中力量進行研究,以基礎研究和應用技術的融合為切入點,努力開辟具有基礎研究特色的技術創新之路,打造從蛋白質科學基礎研究到醫藥產品有機銜接的成果轉化鏈條。

  學科交叉與新技術新方法自主創新:作為國內最早以二級學科命名的國立研究機構,生物物理所始終堅持“學科交叉”,注重新技術新方法的自主創新。研究所在儀器創新上有傳統優勢,曾開發出百余種儀器,覆蓋空間、仿生、輻射、分離提純、光譜、波譜、圖像分析、醫療診斷等廣泛領域。在2009-2011年期間,研究所先后成立了生命科學儀器技術創新中心和交叉科學所級重點實驗室,加強了技術支撐隊伍建設,并在超分辨光電融合成像技術、高靈敏和高通量快速檢測技術、工業級蛋白質高效制備等關鍵技術創新方面取得了系列成果,文章發表在《Nature Methods》等國際著名學術刊物上,申請了多項國際、國家專利。截至目前,已獨立承擔多項國家和科學院科研儀器裝備研制任務,其中,于2012年正式啟動的首批國家重大科研儀器設備研制專項“光電融合超分辨生物顯微成像系統”為當年生命科學領域唯一一個立項的項目,由于項目進展順利、成果突出,被基金委列為第一個提前一年結題的研制專項。

  研究所高度重視科研成果的社會和經濟價值,截至2016年底,共擁有109項有效專利。近5年來,新申請專利173項,含PCT專利14項,獲得授權發明專利97項,含國外發明專利7項。

 

  資料來源:科技處,2018-03-15網頁更新  

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