科研儀器是學科發展的重要“引擎”。但在中國，科研卻常?？嘤诒粌x器卡住“脖子”。

曾在美國華盛頓大學基因組研究院任教、現任山東省能源生物遺傳資源重點實驗室主任徐健深有體會。

2008年，徐健回國后便與同事組建中科院青島生物能源與過程所公共儀器平臺，但讓他頗感無奈的是，研究所需要的高端生物科研儀器設備幾乎全部依賴進口。

前不久，徐健帶領的青島生物能源與過程所功能基因組團隊、英國謝菲爾德大學副教授黃巍與北京惟馨雨生物科技有限公司(以下簡稱惟馨雨公司)在科技部創新方法工作專項的支持下，合作開發出全球首臺活體單細胞拉曼分選儀(RACS)。

不過，國內原創科研儀器如果想要真正占據一席之地，仍須多重考驗。

研究始于儀器創新

在科研過程中，科研儀器所發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新體系，以及針對細胞自然狀態的原位研究。

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、調控與設計“生命體系的異質性”。

通過拉曼特征譜線，研究人員可獲得單個活體細胞內化合物分子的構成和結構，包括核酸、蛋白質、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

從創新儀器的第一臺樣機到最終產業應用，需要有一個磨合的過程。而在這一過程初期，RACS就已經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，要想探尋地球上更多的固碳微生物，不依賴細胞培養的RACS技術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油和高產淀粉的藻種，為生物能源的開發奠定基礎。RACS可定性、定量地同時監測細胞內淀粉和油的含量，不需要標記就能迅速篩選和評價指定細胞。

“這兩項應用已有關鍵實驗數據的支持。”徐健表示，目前他們還在探索利用RACS監測腫瘤細胞，以及對病菌進行快速檢測。

總之，隨著單細胞技術更多地用于解答生物問題，其商業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測、單細胞分選、自動數據分析三大系統，市面上還未出現完整具備這些性能的儀器。”宋一之告訴《中國科學報》記者，RACS不僅填補了該領域的空白，也解決了原有技術無法解決的問題。

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，對于每小時生產成千上萬件產品的企業來講至關重要。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。

產業化空檔

雖然成果樣機已搭建成功，惟馨雨公司也正組建持續研發、工程化和銷售的團隊，但由于企業的工程化及市場經驗不足，同時又迫于資金壓力，RACS想要直接進入產業化面臨挑戰。

開發科研儀器如同制藥，從創意到關鍵部件，再到搭建第一臺樣機，最終批量生產，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，作為科研儀器創新的生力軍，中小企業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經費也很少會向中小企業拋出橄欖枝。

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專項66個，資助經費達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，資助經費10.9億元。

宋一之稱，基金委大多支持科研院所的原創性研究，科技部則重視大中型儀器企業的產業化項目，而在兩者都照顧不到的空檔，卻是中小企業技術轉化最為需要的。

“做一臺成果樣機容易，但要批量生產成熟的產品卻很難。”中科院上海生物工程研究中心教授李昌厚對記者稱，RACS在產業化過程中，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，但里面的部分零部件卻需要進口，這也反映出國內高端科研儀器產業鏈的斷裂。

期待轉變

國外多年的技術經驗讓徐健覺得，我國目前迫切需要轉變資金支持機制。要想解決科學問題，必須依賴創新的儀器手段。而在我國，注重科學問題的“科學陣營”和發展共性儀器的“儀器陣營”，多數情況下卻各自為戰。

在此環境下，徐健建議，國家在項目資金的扶持上應建立創新機制，形成利益驅動力，讓兩大陣營能緊密協調雙方研究的優先級，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，協作共贏。

目前，RACS樣機正服務于國內外合作研究團隊在能源、環境、健康、醫藥、海洋、食品等領域的科學探索，同時RACS研發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，研發團隊結構的轉變也很有必要。在儀器開發初期，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，指導方就應轉變為儀器工程領域的專家。

“這種從屬關系的轉變，既能解決具有長遠生命力的科學問題，又能在技術水平上保持國際原創性。”徐健說。

李睿則提出，由于仿制國外成熟的產品專利成本較高，國內科研儀器的創新應該敏銳地抓住最新技術，爭取掌握自主知識產權，并針對用戶需求來開發產品。

在李昌厚看來，美國、歐洲及日本之所以在科學儀器產業規模及技術方面世界領先，原因在于企業重視高端設計并引導產業發展，同時還在提高效率和市場拓展方面尋求平衡，這值得國內同行學習。

目前，惟馨雨公司正逐步建立起工程化與產業化的能力。他們準備通過搭建RACS工程化樣機，建立多樣化的產品線序列，同時還將與國內外企業合作，建立起單細胞分選、測序的服務渠道和銷售渠道。

國內原創科研儀器如果想要真正占據一席之地，仍須多重考驗。