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饶子和:积极构建蛋白质科学和脑与认知科学自主创新基地
--中国科学院生物物理研究所近年来改革与发展情况汇报
  文章来源:生物物理研究所 发布时间:2006-01-18 【字号: 小  中  大   

近年来,中国科学院生物物理研究所面向生命科学前沿和国家战略需求,充分发挥基础前沿研究和多学科交叉的优势和特色,推行了一系列重要改革措施,使研究所自主创新能力显著增强,人才队伍代际转移顺利完成,科研平台和基础设施逐步完善,国内外影响力不断提升,迎来了研究所“新的、最好的发展时期”, 开创了研究所良性、快速发展的新局面。

一、自主创新的布局

实施知识创新工程过程中,我所明确战略定位,苦练内功,不断提升和完善科研自主创新能力,形成了以国家战略需求、生命科学前沿和自身优势和特色有机结合的战略定位和发展目标。即:结合与人类健康相关的国家需求,瞄准生命科学基础性、前沿性理论问题,发挥多学科交叉综合的优势,围绕蛋白质科学和脑与认知科学的重大科学问题开展原创性研究,为满足国家战略需求和生命科学发展作出历史性贡献。努力发展成为具有高效运行和可持续发展能力的、高水平的国家蛋白质科学和脑与认知科学自主创新研究基地。

依照定位和目标,通过近3年的努力,我所提炼出了在蛋白质科学研究领域八个重点的研究方向:蛋白质三维结构与功能研究,生物膜与膜蛋白功能与结构研究,蛋白质功能与折叠原理研究,感染与免疫的分子基础,分子神经生物学,纳米生物学与微纳仿生,计算生物学与系统生物学,蛋白质药物与多肽药物。目前,研究所以在历次国家评估中均名列前茅的“生物大分子国家重点实验室”为基础,正在积极筹建蛋白质科学国家实验室。在脑与认知科学研究领域明确了四个重点研究方向:高级认知过程及其脑机制,视知觉和注意的基本表达,感知觉信息加工的脑机制,脑与认知功能障碍。科技部批准,研究所组建了“脑与认知科学国家重点实验室”。

围绕两大研究领域,研究所组建了结构与分子生物学中心、感染与免疫学中心、系统生物学中心、脑与认知科学中心和交叉科学中心5个研究机构;建立了蛋白质科学研究和脑与认知科学研究两大技术支撑平台。形成了既鼓励PI间以学科为基础(中心内部)的纵向交流与合作,又鼓励PI间横跨各学科(中心间)的横向交流与合作的研究体系,高效、有力地保障了科学家在基础科学各学科方向上的纵深探索,和以国家目标为导向的相关领域研究力量的凝聚和整合。

二、自主创新的成果

近半个世纪以来,我所取得了一系列令世人瞩目的重大成果:人工全合成牛胰岛素、胰岛素的晶体结构测定、人工合成酵母丙氨酸转移核糖核酸等均具有世界领先水平的研究成果。近年来,在生命科学前沿领域又取得了一系列重大突破:在线粒体膜蛋白复合体II晶体结构、菠菜主要捕光复合物(LHC-II)晶体结构、SARS冠状病毒蛋白酶的晶体结构、果蝇的视觉模式识别具有视网膜位置不变性、果蝇面对竞争的视觉线索的抉择行为、拓扑性质初期知觉理论研究中都实现了自主创新的突破。至今,研究所已获得国家自然科学奖一等奖2项、二等奖8项,获得中国科学院一等奖12项、二等奖27项。研究所在获奖成果、高水平论文、授权专利以及成果产业化等方面一直位居全国生物学研究机构前列,科研实力和水平已经接近国际本领域的著名研究所。代表性的研究成果有:

1.菠菜主要捕光复合物(LHC-II)2.72埃分辨率的晶体结构(NATURE,2004)。我所常文瑞研究组主持、植物所参加,在世界上率先完成了这一具有高度挑战性的国际前沿课题。推动了我国光合作用机理与膜蛋白三维结构研究进入国际领先水平。该晶体的结构彩图被选作该期杂志的封面照片。

2.关于视觉信息基本表达的长距离似运动脑成像研究(SCIENCE,2003)。陈霖研究组对长距离似运动现象的功能磁共振研究,发现了以拓扑性质为基础的各个层次的几何不变性质是视觉信息的基本表达的生物学(磁共振成像)证据。美国科学院院士、SCIENCE 编委Desimone撰文评论 “陈的模型向神经生理学家提出挑战”。

3.果蝇的视觉模式识别具有视网膜位置不变性(SCIENCE,2004)。唐世明研究组研究成果改变了人们以往对昆虫视觉的理解,表明果蝇脑具有复杂的视觉信息处理机制,使昆虫视觉与脊椎动物视觉在认知层面上统一起来,对于视觉神经机制研究及进化论哲学认识上都有重要的启示。

4.果蝇跨模态学习的相互作用(SCIENCE,2005)。神经科学研究所--我所郭爱克研究组的最新发现首次表明:在一定的时间和空间条件下,果蝇在视觉和嗅觉不同模态之间,具有学习与记忆的协同双赢和相互传递的功能。“这些发现新颖而有趣,实验设计完成得巧妙,简洁而逻辑清晰。这是神经科学的热点问题,必将会引起读者的广泛兴趣”。

5.果蝇面对竞争的视觉线索的抉择行为(SCIENCE,2001)。我所郭爱克院士关于“果蝇面对竞争的视觉线索的抉择行为”的研究是中国神经科学工作者完全在国内完成并在SCIENCE上发表的第一篇论文。决策问题是经济学、神经科学、信息科学在决策理论上的重大交叉科学问题。在基因-脑-行为的框架下,探索果蝇面对竞争的视觉线索的抉择行为具有科学的创新性和启发意义。

6.SARS病毒蛋白质的结构与抗SARS药物研究(PNAS,2003等)中国科学院我所--清华大学结构生物学联合研究小组 2003年成功解析出世界上第一个SARS冠状病毒蛋白酶的晶体结构以来,又解析出三个全新的SARS病毒蛋白质晶体结构,获得了具有潜在临床价值的”广谱“抗冠状病毒化合物、得到了国际同行的高度评价和重视。该项研究为”流感“病毒和抗”流感“病毒药物研究具有借鉴意义。

7.分泌型溶酶体分泌活动的调控机制研究(PNAS,2005)。徐涛研究组在PNAS杂志发表了题为“靶细胞识别的自然杀伤细胞分泌型溶酶体快速生成和致敏机制研究”的论文。研究发现NK细胞在杀伤靶细胞时需要大量重新生成分泌型溶酶体,其快速产生的过程不涉及高尔基体但需要PKC的参与,具有十分重要的免疫学及医学意义。

8.线粒体膜蛋白复合体II晶体结构(CELL,2005)。饶子和所长领导的研究组在世界上率先解析了线粒体上一个与呼吸氧化作用密切相关的膜蛋白复合体的三维精细结构。反映该项研究成果的论文,于2005年7月1日发表在CELL上。这是25年来我国科学家又一次完全立足于本土将完整、系统、原创的研究成果发表在该杂志上,专家认为,该成果对线粒体结构生物学和细胞生物学领域研究“具有里程碑意义”。

9.CD146:一个新的肿瘤血管标志分子(BLOOD,2003)阎锡蕴研究组通过特殊方法制备一株特异识别肿瘤血管内皮的单克隆性抗体。这项工作为肿瘤诊断和肿瘤血管靶向治疗提供了新的靶分子,为肿瘤血管靶向治疗提供了新型治疗性抗体。研究论文的彩图被选作该期杂志的封面照片。曾4次被邀请参加国际会议并大会宣读论文。

10.果蝇视觉学习记忆功能定位与解析(NATURE,2005)刘力研究组采用遗传学方法将特定的脑结构与功能联系起来。发现果蝇脑中具有复杂层状结构的扇型体,能够储存视觉图象的重心和朝向信息,以完成图形分辨任务。揭示了果蝇视觉学习记忆的神经生物学基础。

三、提升自主创新能力的重要措施

近年来,研究所坚持面向国家战略需求和生命科学前沿,充分发挥基础前沿研究和多学科交叉的优势和特色,以自主创新研究基地建设为核心,采取了一系列重要的改革措施:

(一) 凝练和提升了自主创新的科学目标,将研究领域推进到蛋白质科学和脑与认知科学新前沿。研究所在结构基因组学的基础上,部署了系统生物学和感染与免疫学研究,将研究领域推进到蛋白质科学新前沿和脑与认知科学共同构成研究所两大研究领域。

(二)搭建并推出规模化大型科研技术平台,为自主创新研究提供有力的技术支撑和保障。研究所积极推进国家(重点)实验室建设,优化脑与认知科学研究平台,建立蛋白质科学研究平台,推动国家蛋白质科学研究设施建设。筹建蛋白质科学国家实验室,成立脑与认知科学国家重点实验室,积极推进蛋白质科学产业化基地的建设。建设蛋白质科学研究平台,并将其发展成为以大型科学装置集群为基础,以创新技术集成为核心的国家蛋白质科学研究设施。

(三)建设并打造具有自主创新能力的科研团队,保证研究所实现创新工程的主体结构科学、机制灵活。研究所依照所情,坚持“引进与培养并举”原则,凝聚一流人才,组建了一支结构合理的创新队伍。建成了各学科方向均有著名科学家领衔的学术带头人队伍,建立与科技事业相适应的技术、管理专家队伍,和以博士研究生、博士后和客座研究人员为主的流动人员队伍。积极推进院创新技术支撑体系建设试点工作,初步建成了高素质的创新支撑队伍。

(四)整合优势资源,形成合力,增强研究所申请、承担国家重大项目能力,为实现自主创新开辟高效途径。研究所整合、凝聚人才、学科等优势,形成“拳头”,积极争取国家和院重大科技任务,同时,联合国内外著名高校及科研机构开展重大科研项目的合作。以生命科学前沿问题和国家需求为导向,凝练科学目标,优化研究领域和方向布局,争取国家和院重大科技项目,参与国际相关领域重大科研项目。

(五)建立现代研究所制度,积极培育创新文化,为自主创新的实施营造开放、活跃、和谐的一流创新氛围。健全决策、咨询机构,建立支撑领域研究的研究中心和适应方向优化的动态研究中心,建立与竞争、发展相和谐的职能机构和支撑部门。以三元结构工资制、科研绩效考核制和全成本核算制为基本制度,建立队伍动态更新、资源择优配置、鼓励竞争发展的运行新机制。培育在科学前沿为满足国家需求做出原创性贡献的价值观念,形成在学科交叉领域开展大科学研究的发展理念,建成适应基础科学研究的创新文化。

(六)加强研究所与地方政府及企业的合作,完成所办公司现代企业制度改造。

四、提升自主创新能力的几点体会

近年来,我所之所以能够实现快速和跨越式的发展,原因是多方面的,首要原因是得到了科技部、中科院等各方面领导的强有力的支持,研究所把握了难得的历史发展机遇;其次是得益于我所的老一辈科学家为研究所今天,乃至未来发展奠定了良好的基础;同时,本届领导班子团结全所科技人员,坚持“以建设国家自主创新研究基地为核心,协调发展项目、人才和平台建设,为提升自主创新能力奠定坚实基础”的发展战略,锐意创新、开拓前进。

(一)把握了良好的发展机遇,得到了各级领导强有力的支持。党的十六届三中全会提出的科学发展观,揭示了科学技术发展的内在规律,反映了经济社会发展和国家安全的迫切要求。科学技术成为提高综合国力和国际竞争力,支撑和引领经济社会持续协调发展, 实现中华民族的伟大复兴的主导力量。上个世纪生命科学的迅猛发展,使之成为本世纪基础科学的带头学科和高技术产业的源泉。当前,生命科学进入步入到后基因组时代,蛋白质科学业已成为生命科学的核心。国家将颁布实施中长期科技发展规划和科技“十一五”规划,中国科学院知识创新工程将推进到“创新跨越、持续发展”的新阶段,自主创新成为时代的主旋律,加强国家创新研究基地建设将成为国家支持科技发展的重要方面,生命科学在国家科技整体布局中位居着突出的战略地位。这些,无疑为我所的发展提供了难得的历史性机遇。

近年来,科技部和中国科学院的领导相继来所视察和指导工作。同时,研究所也走出去、请进来,与兄弟院所进行了各个层面的、经常性的交流与学习,与各级领导和兄弟院所及时有效地沟通,不仅使我所的改革与发展事业得到了指导、鼓励和鞭策,更重要的是及时为研究所排忧解难,给予了及时和有力的政策和物质的支持。

(二)老一辈科学家为研究所的发展奠定了坚实的基础。我所创建于1958年,历经近半个世纪的发展,在老一辈科学家的带领下,历经几代科技工作者辛勤和智慧的努力,研究所开创和推动了我国生命科学领域诸多学科的研究与发展,取得了众多高水平研究成果;造就了一批优秀科学家,他们已经成为我所、国内著名研究机构和高等院校以及国际高水平研究机构的学术带头人。如今,我所已经发展成为一个学风严谨、积累厚实,位居全国生物学研究机构前列,已经接近国际本领域的著名研究所的国家生命科学创新研究基地。这是研究所近年来改革与发展能够跃上新台阶的重要基础。

(三)坚持以科教兴国为己任,以自主创新为宗旨,不断深化科技体制改革,凝聚、造就一流的创新队伍,积极促进项目、人才和平台的和谐发展。通过公开招聘,建立了学科交叉、经验丰富、年富力强、绩效显著、富有改革创新精神的强势领导班子。知识创新工程实施以来,我所坚持观念突破、方法创新、前瞻谋划和注重实效的办所理念,坚持老中青互补,调动全所各方面人员的积极性,不断凝练战略目标,调整学科布局,加强原始创新和系统集成,创新体制和机制,实现了研究所的跨越式发展。

1.研究所突破了以往建设研究平台“花钱买仪器”传统观念障碍,敢于创新、善于创新,将研究平台建设提升到以自主创新为宗旨的研究型平台建设,建立了“设备围着人才转,人才围着创新思想转”的模式,强调重视人才、以我为主、自主创新,适应研究所科研工作的需要。以此为指导思想,从队伍建设、设备配置、环境营建全方位地推进了研究平台建设,组建了一支高水平的、富有自主创新能力的技术专家队伍,让仪器设备围绕着研究所的目标、人才布局运转。

2.坚持了以人为本,深化体制改革,完善运行机制,营造适合凝聚一流人才、自主创新的科研环境。研究所始终将人才引进和培养工作作为各项工作的重中之重,以非常之举,应对非常之事。首先是所领导班子认识到,研究所必须走人才强所之路,树立了人才是第一资源的理念,形成了尊重人才、唯才是举良好风尚和对人才的感召力与凝聚力。为了引进人才,研究所在SCIENCE、NATURE杂志上刊登人才招聘广告,检索了近年来在国际一流杂志上发表的万余篇论文和与我所研究领域相关、有可能来所工作的作者建立了联系,对优秀人才打破平衡配置资源、不拘一格使用,使研究所在较短时间内形成了对人才有较强吸引力的良好氛围。

3.积极构建以解决满足国家需求的科学前沿问题为导向的研究体系。我所老一辈科学家提出了办所三条原则,一是要理论联系实际,让老百姓知道我们在做什么;二是要服从国家需要;三是要努力赶超世界先进水平。这三条原则经过几代科技工作者的传承和发扬,已成为推动我所不断前进历久不衰的源动力。本届领导班子继承和发扬了这一优良传统,进一步强化了项目组织中突出国家需求和科学前沿的理念,以构建基础研究自主创新和科技成果产业化基地为主线,立足基础研究突破,放眼于产业化的研发,形成了从功能蛋白质组、感染与免疫到蛋白质与多肽药物,以学术带头人为核心的创新群体为支撑点,基础研究与产业化相衔接,完整的学科布局和项目部署,构建了面向未来的蛋白质科学与技术自主创新的体系。

五、未来发展的基本构想

国家中长期科技发展规划将付诸实施,自主创新将成为我国科技发展乃至经济社会发展的主题。我所将肩负更重的责任,也面临更多的发展机遇。我所将深入思考如何落实胡锦涛总书记“一流成果、一流效益、一流管理和一流人才”的明确要求,如何实现“创新跨越、持续发展”的三期目标,如何培育一批国际知名科学家领衔的研究团队,如何建设独具特色的研究手段和实验平台,如何完善科学、高效、规范,富于创新的管理体制,如何以提升科技自主创新能力为主线,以蛋白质科学和脑与认知科学为重点,创建世界一流、和谐发展的现代研究所。

未来10至15年,我所将瞄准生命科学基础性、前沿性重大问题,结合与人类健康相关的国家战略需求,进一步强化基础前沿研究和多学科交叉的优势和特色,以提升整体自主创新能力为主线,以学科集成为核心,以创新团队建设为重点,深入开展蛋白质科学和脑与认知科学领域的原创性研究。通过持续稳定地推进蛋白质科学国家实验室、脑与认知科学国家重点实验室建设,实现“创新跨越、持续发展”,使我所发展成为“四个一流”的研究机构,成为国家蛋白质科学和脑与认知科学基础研究、高技术产业化和高级人才培养基地。

在蛋白质科学领域,我所将实施“蛋白质复合体100(protein complex 100)”计划,强化蛋白质复合物、复杂体系和蛋白质机器的结构解析与细胞、活体功能研究的紧密结合。重点围绕感染与免疫、生物膜运输和神经信号传导等前沿科学问题,选取100个左右重要蛋白质复合体,阐明相关蛋白质网络、蛋白质机器的组成、动态结构和作用机理,研究蛋白质复合物、复杂体系的结构与功能的相互关系及其对生命活动途径和网络的调控规律,建立复杂生命系统定量整合研究的方法,提出原创性的理论体系。同时,积极开展具有重大应用前景的纳米生物材料和蛋白质与多肽药物研究。

在脑与认知科学领域,我所将实施“感知觉与认知的分子细胞基础”研究计划,研究和阐明不变性知觉的科学准确描述及其生物学约束、感知觉信息加工的神经基础以及脑与认知功能障碍的发病机制等,探索意识的生物学依据、记忆的存储和提取机制等重大科学问题,提出和建立有广泛国际影响的原创性理论体系,为脑与认知功能衰退和相关疾病的防治提供新的理论和方法,为促进机器智能和信息技术的发展开辟新的途径和思路。

为实现上述长远发展目标,我所将加大改革力度、加快发展速度,将采取的主要措施有:(一)继续发挥我所多学科交叉的传统和优势,推动生命科学领域交叉科学中心建设。依托国家(重点)实验室和研究平台,组织实施国家重大项目计划。(二)探索新型科研组织结构。突破单一PI制研究模式,加强科研团队建设;推行秘书制管理模式,提高管理工作效率;加强技术支撑队伍建设,以技术创新推动科学创新;培育综合能力,促进战略科学家成长;创造有利条件,加速复合型管理人才成长;加强素质教育,促进研究生全面发展。(三)完善所长负责制,实现决策科学化民主化;建立以绩效为核心的长效激励机制;完善人员有序流动、队伍动态更新的结构优化机制;加强财务管理,实现国有资产和资金效益最大化;打破资源平均配置模式,扩大所长资源调控力度,实现资源当量凝聚。

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