12月3日,何梁何利基金2024年度颁奖大会在北京举行,西北大学化工学院范代娣教授被授予“何梁何利基金科学与技术创新奖”。长期以来,范代娣教授自觉践行、大力弘扬新时代科学家精神,面向世界科技前沿,面向国民经济主战场,面向国家重大战略需求,抢占科技竞争和未来发展制高点,在科技发展和产业转化方面做出了重要贡献,获得了各方高度评价。
从孜孜不倦的求学之路,到翻山越岭的科技创新之路,范代娣乐此不疲地走了40年。
锚定一个方向长久扎下去
1984年,范代娣从家乡陕西省渭南市蒲城县来到西北大学,自此开始了化工研究之路,也与西北大学结下了不解之缘。
1994年,范代娣从华东理工大学生物工程系毕业,成为我国生物化工专业第一位博士。当时恰逢市场经济大潮风起云涌,到东部地区工作或者留在沿海地区高校任教,是众人趋之若鹜的选择。面对留在上海任教与出国深造的机会,范代娣做出了人生中十分重要的决定——回到母校西北大学,在宁静的西部继续她的科研征途。
初回西大,范代娣只有3000元的安家费、5000元的科研启动金,以及40平方米的小实验室。而这已是当时学校能提供的最好条件了。环境艰苦,硬件简陋,面对这样的起步条件,范代娣没有丝毫气馁,她说:“西大是我的根,选择回母校时我就做好了心理准备。”
在查阅最新资料时,范代娣发现国外学者尝试用动物胶原蛋白制造“人工耳”“人工肾”,很受启发,这可是人类生命健康领域急需的技术,于是她决定进行尝试。进一步阅读文献后范代娣发现,从牛、猪、鱼等动物源制备胶原蛋白,存在病毒隐患、排异反应等多重弊端,因动物种别、批次不同,功效也不相同。“动物源的胶原蛋白不行,那能不能直接用人的胶原蛋白呢?”当然,她决不会从人体提取胶原蛋白,而是利用基因工程技术构建重组胶原蛋白,使其与人体胶原蛋白高度相似。
她以近乎“异想天开”的方式展望重组人胶原蛋白研究的未来:“如果能制备没有免疫排异反应的胶原蛋白,那人造器官就更接近真正的临床应用,人类距离健康长寿的目标是不是能更近一些?”
构建新的重组胶原蛋白分子(范代娣称之为“类人胶原蛋白”)研究没有先例,没有可供参考、对照的实验数据和资料,一切只能从零开始摸索。很棘手的一点是,当时国内生物技术科研整体水平落后于欧美国家,合成类人胶原蛋白相关的基因改造、拼接技术相对都很落后,范代娣团队要费很大功夫去弥补相关领域的短板。
发酵是制备重组胶原蛋白的重要工艺,没有足够的量根本不能评判设计的重组胶原是否与理论功效一致,免疫原性也无法评价。细胞工厂构建成功只是万里长征第一步,高密度发酵制备足够的量才可以继续下面的研究。实验室的发酵工艺有别于工厂的成熟工艺,从前期准备、中期操作到后期清洗罐体耗时很长,需要近一周的时间,不能污染罐体,也不能操作失误。为避免失误,除了严格操作、彻夜值守,别无选择,实验过程辛苦单调,一刻都不敢放松。
功夫不负有心人,2000年,范代娣的实验取得了重大进展,用基因工程技术高密度发酵生产的一种类人胶原蛋白宣告问世。2001年,范代娣申请了中国第一个重组胶原蛋白发明专利——“一种类人胶原蛋白及其生产方法”。
此后,范代娣在“十五”国家科技攻关计划、国家高技术产业化示范工程、国家“863”计划等多项国家级项目支持下,解决了一系列重组胶原蛋白的分子设计及工程技术难题,我国重组胶原蛋白研究实现了由并跑到领跑的跨越。
范代娣说:“对于一项科学探索来说,失败是常事,短时间成功的概率很小。循着正确的大方向,耐住寂寞干,沉下性子试,是科学家必不可少的品格。”
20余年来,范代娣发表了500多篇论文,授权142项发明专利,出版9部著作,以第一完成人获国家技术发明奖二等奖1项、中国专利金奖1项、陕西省最高科学技术奖及省部级科学技术奖一等奖5项。她还首次发现了多种稀有皂苷的优异功效,了解了手性异构体、不同功效皂苷间的协同或拮抗作用机制,突破了稀有人参皂苷规模生产的瓶颈。一个又一个“第一”从范代娣的实验室里喷薄而出,“从0到1”的原始创新成果正在释放强大的变革力量。
把成果从实验室搬上流水线
“在我看来,产品必须走出实验室,才能被社会接受和认可,才能实现用科技造福社会的梦想。”范代娣说。一项新技术的诞生就是一种突破,然而要让新技术走向市场、服务社会,实实在在地改变人民的生活,实验室研究只是开端。
为了充分实现类人胶原蛋白的价值,范代娣以专利技术入股成立了西安巨子生物基因技术股份有限公司(以下简称“巨子生物”)。新设公司从技术研发到设想运用再到商业落地,道阻且长。最初几年公司没有收益,压力很大。
彼时,巨子生物量产的类人胶原蛋白主要计划用于市场急需的外科医用敷料、止血海绵、人工骨等领域,但是这些医疗器械研发和审批周期极长,这项技术进入临床应用还有很长的路要走。市场拓展举步维艰,只有加倍投入研发经费,加快临床实验进度。
2011年,经过严格的临床实验,第一个用于激光手术后修复皮肤屏障、促进受损皮肤快速修复的医用敷料获得注册证并进入市场,产品良好的功效获得了患者的高度认可。
范代娣教授(右一)在实验室
今天,巨子生物已经建成了系列重组胶原蛋白原料、医学护肤品、医疗器械、预防医学和营养医学产品等20多条生产线,生产的8类主要产品畅销国内外,市场终端销售总额累计超过百亿元。
2022年11月,巨子生物在港交所主板上市。这是西北大学科技成果转化和产学研合作推动两链融合的标志性事件。
走得再远也不能忘记为何出发
在大健康领域做研究成果转化,范代娣的原动力来自父亲。范代娣出生于渭北农村,父亲是位自学成才的赤脚医生,十里八乡的人都慕名来找他求医。范代娣多次被夜晚上门求医的人吵醒,父亲也经常半夜出诊,有时给她讲治好病人的喜悦,有时给她讲病人辞世的无奈。年幼的范代娣觉得父亲能救人命,非常伟大,“长大了我也想给人看病”的想法在她心中扎下了根。
高考结束后,范代娣的第一志愿是到军校读医学专业,但体检时视力不合格,与医学失之交臂,最终进入西北大学读化学工程专业,可治病救人的梦想始终在她心头萦绕,她不是职业医生,却和职业医生一样仁心济世。
她研究的系列重组胶原蛋白序列来源于人体胶原蛋白氨基酸序列,具有良好的生物相容性和低免疫原性特点,因而可广泛应用于生物医学领域,包括医用敷料、人工骨支架、注射填充物、人工血管,等等。在皮肤医学领域可以起到帮助伤口愈合、修护组织的作用。
目前,重组类人胶原蛋白产品被国内1000 多家公立医院、1700多家私立医院和诊所、300多个连锁药房采用,受益患者超千万人次。兜兜转转,范代娣把她的医学初心用在了实验室里、生产线上和一件件造福人类健康的产品中。
范代娣微信里保存着这样一条聊天记录,一位胰腺癌患者在服用了她研发的强效人参皂苷药品后,一直升不上去的血糖破天荒地上升并稳定了下来,患者情不自禁地对范代娣说:“您是创造奇迹的人!”
新冠肺炎肆虐武汉时期,巨子生物通过陕西省慈善联合会,向武汉20多家医院捐赠了517万元现金和产品,帮助医护人员舒缓修复因长期穿戴防护服和口罩,使用消毒水、洗手液引发的肌肤敏感、湿疹、破溃等问题。
谈及这些年获得的头衔与荣誉,范代娣说:“感谢国家和同行们对我的认可,但我做的还远远不够。健康和美丽的需求人皆有之,随着人民生活水平的提升,这种需求会更加强烈,我们会加倍努力,研究转化两手抓,让人们更加健康美丽。”
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