湖南日报专版:湖南省科技创新奖励大会特别报道

湖南省科技厅 kjt.hunan.gov.cn 时间:2020年06月11日 【字体:


编者的话

湖南省科技创新奖励大会是对我省优秀科技创新成果和创新人物的集中表彰。这些获奖项目和获奖人物给经济社会发展带来了什么改变?有些什么精彩故事?湖南日报记者深入一线,走近获奖的周宏灏院士以及中南大学有色冶金过程智能自动化创新团队,并采撷了几项具有代表性的获奖成果,为读者送上最及时的报道。

湖南日报记者 胡宇芬

湖南省科学技术杰出贡献奖获得者周宏灏院士——揭开每个人基因背后的用药秘密

简介

周宏灏,男,1939年出生于长沙,中国工程院院士,中国医学科学院学部委员,中南大学湘雅医院终身教授,中南大学临床药理研究所所长、中南大学湘雅医学检验所所长,国家卫健委个体化医学检测培训基地负责人。多年来从事药物反应性种族与个体差异遗传机制与转化应用研究,是我国遗传药理学、药物基因组学和个体化医学的开拓者和奠基人。率先提出和推动“量体裁衣”个体化药物治疗,创建我国首个个体化用药咨询中心,开发首张个体化用药基因芯片,并推动我国个体化医学分子检测的规范化和标准化国家管理,先后获国家科技进步二等奖等国家级和省部级奖励20余项。在包括《新英格兰医学杂志》在内的国际SCI期刊上发表论文440余篇,出版中、英文专著和医院校教材10余部。

故事

从繁忙喧闹的长沙湘雅路,走进百年历史的湘雅医学院老院子,很快归于宁静。周宏灏院士的办公室,就在一栋不起眼的老楼里。

摆满整整一面墙的书,默默陪伴着主人。从当年的临床医生,到桃李满天下的师者、遗传药理学和药物基因组学的开拓者,书本的力量一直都在周宏灏心中。他开创的研究领域,更从著书立说走向了应用。越来越多的跟随者正在投身这场人类用药革命的研究,先测基因再用药的精准医疗模式正在惠及更多的患者。

站在办公室外露台的暖阳中,周宏灏对记者说:“1983年,我的脑子里就有了这个想法,30多年就做了个体化医疗这件事。最满意的成果是什么?还没有,在后面。”

为了搞清楚临床咨询时遇到的一个用药疑问,开创了遗传药理学研究,一篇论文改写了多国新药申报指南

出生在教育世家的周宏灏,上世纪50年代选择了学医。1983年,他在香港大学做访问学者时,每周有半天时间看高血压门诊。一个有趣的现象,吸引了他。

同样的病情、同样的药物,英国人所需的有效剂量是中国人的2倍甚至8倍之多。当时,对此的普遍解释是中国人的体重比英国人轻,因为“体重论”是已被国际医学界广泛认同的“真理”。

但周宏灏提出疑问:“体重差距不可能有2到8倍这么大啊!会不会有一个规律性的因素或者机制引起药物反应的种族差异呢?”他决定探索下去。

要证明自己的猜想,就得找到愿意接受观察的不同人种样本,拿出实验数据。

没想到,研究从香港做到了美国。“当时在香港的白种人样本太少,而到了美国,找到华人样本又很难。”回忆当年,周宏灏院士坦言艰辛。

他认准的事,再大的困难也不会放弃。在美国的范德比尔大学,周宏灏经过几年攻关,用数据证实了黄种人和白种人对药物代谢和敏感性均有显著差异,并最终系统阐明了药物反应种族差异的机制。这篇研究论文发表后,被国际同行誉为“药物反应种族差异的经典研究”和“遗传药理学领域的一个里程碑”。

“美国FDA首先修改了指南,规定新药临床试验和国外药品注册需要考虑种族因素,要求临床试验评价一定要有不同人种的样本。”周宏灏院士说,其他国家随后也修改了相关指南。

发现个体之间的用药差异,研制出有自主知识产权的世界上首张个体化用药基因芯片,开创了基因导向个体化用药新时代

1991年,周宏灏放弃国外优厚的条件,回到了湖南医科大学(现中南大学湘雅医学院),建成国内第一个临床药理研究所。

研究该往何处走?周宏灏又有了一个大胆的猜想。既然世界不同种族的人用药有差异,那么中国不同民族之间、不同个体之间用药会不会也有差异?

“我带着学生到全国各地调查,多次乘坐旧吉普车沿着悬崖峭壁在盘山公路上颠簸,走访苗、侗、土家族群众的寨子,采集他们的血样、尿样。”周宏灏院士回忆。

就这样,历时20年,先后采集了4950人用药后样品,对汉、侗、苗、白和傣等5个民族的药物代谢酶活性和基因分布频率进行了系统的遗传学研究,还进一步研究了遗传变异和环境因素的相互作用对药物代谢的影响。

“研究结果确证了我们的想法。在排除了年龄、不同种族间的药物代谢差异后,我们发现在同一种族内的个体间差异更为重要和显著,在用药的跨度上更大。做多了就找到了规律性。根据基因-剂量效应,大体上知道剂量高低水平,并开始根据遗传来调整用药。”周宏灏院士感慨,灵感还是来源于科学的思路和实践。

“同样一杯酒,三个人喝。有的醉了,有的喝得刚刚好,有的没喝够。差别背后是三人体内代谢酒精的酶的数量不一样,根本的原因是基因有差异。”周宏灏院士深入浅出地解说道,每个人用药时的安全性和疗效有差异,背后的根源也是基因。

2005年,世界上首张个体化用药基因芯片在周宏灏的实验室问世。它可以直接检测药物代谢酶和受体的基因变异。只要在用药之前找到这些有意义的基因变异,就可以根据检测的结果来调整用药剂量,或者选择所用药物。很快,国内首家基于药物相关基因用药的个体化用药咨询指导中心,在湘雅三医院建成。

“我喜欢做有挑战的事。科研很难,一辈子能做成一件事不容易,再大的困难也要做。”

开创性的工作,遇到的沟沟坎坎往往更多。

“研究之初,我专攻的是遗传药理学,别人问我做这个有什么用呢?我说为了以后个体化用药,但当时却不知具体应如何操作。”周宏灏院士回顾探索路上的困难说,后来搞个体化用药基因芯片,全世界都没有的,国家也没有相关指南,又一步步推动着国家完善了管理。

“我喜欢做有挑战的事。科研很难,一辈子能做成一件事不容易,再大的困难也要做。”周宏灏院士主动向记者分享他的体会,“就怕这里搞下那里搞下,什么都搞不成。困难什么时候都有,努力去克服就好。”

前几年,周宏灏院士的一项“个体化医学基因检测技术”成果转让成功,7件发明专利和40项应用技术共获技术转让费2.2亿元。

“我最欣慰的是,开创的个体化精准医疗理念、模式已经被越来越多的人接受,并深入到医疗过程的很多环节,像肿瘤的靶向治疗,现在一些县级医院也可以做基因检测了。”周宏灏院士还透露,他的团队正在挑战更复杂的研究,也就是在基因变异这项单个因子的基础上综合考虑年龄、性别、合并疾病等多个因子对药物安全性和有效性的影响,进一步提高个体化医疗的精准度。

教了40多年书的周宏灏,很喜欢和学生们在一起。

一次课题组会上,有学生抱怨数据分析困难,想将结果中一组偏离较大的数据舍弃。看到这一幕,周宏灏立即找出自己曾经的研究课题结果展示给大家。正当所有人都一头雾水时,他缓缓说道:“我能找到新的基因突变位点,就是因为当年没有放弃分析和研究那个偏离值最大的数据。”

为有色金属工业插上绿色高效“翅膀”

——走近中南大学有色冶金过程智能自动化创新团队


简介

中南大学有色冶金过程智能自动化创新团队形成于1995年,现有固定研究人员42名,其中中国工程院院士1人、何梁何利科技进步奖获得者1人、国家特聘专家2人、国家杰出青年2人。团队紧紧围绕我国有色金属工业绿色高效运行和智能化生产的重大战略需求,深入开展有色冶金过程自动化、智能化的基础理论、关键技术、专用系统开发和工业应用的创新性研究。获国家科技进步奖6项,省部级科技奖29项,授权国家发明专利214项,出版著作12部。该团队获得2019年度省科学技术创新团队奖。

故事

现代工业、现代国防和现代科学技术的发展,离不开有色金属这种非常重要的材料。在铜、铝、铅、锌等主要有色金属生产过程中,随着一系列具有自主知识产权的优化控制系统成功应用,节能降耗效果显著。其背后的强大支撑,来自中南大学有色冶金过程智能自动化创新团队。

在中南大学升华楼,记者走进了这个业界赫赫有名的团队的大本营。几十年里,大家为何能做到劲往一处使,一次又一次攻坚克难?在办公楼一间时常被各课题组排队预订的小小会议室里,领头人桂卫华院士指着墙上张贴的16个字说:“‘厚德博学,勤勉敬业’,是讲做人;‘求实创新,研以致用’,是讲做研究。老实做人踏实做事,用自己所学为国家为行业解决实际问题,这些精神从我的老师那里就一代代潜移默化地传承下来。”

有色冶金企业一般规模大位置偏,连续生产不能停歇。要推动有色冶金过程智能自动化,就得跟着企业的生产节奏走,经常跑工厂现场做试验。出差几个月是常事,有时甚至会遭遇危险。

早已为人师的王雅琳教授,不仅珍藏着桂院士当年指导学生们撰写的一封封科研建议书,还忘不了桂院士“冻”住的一幕。那是上世纪90年代初期,桂院士承接了洛阳铜加工厂的一个项目,为了高质量完成项目,桂卫华院士数十次带领团队到工厂现场测绘电路,经常长时间近距离盯着电路板,远远望去,脑袋好像被“冻”在了电路板上。就这样,他们硬是全盘消化了有100多块电路板、近万个零件的复杂控制系统。

从读研时就跟随桂院士做科研的蒋朝辉教授,有次在柳钢高炉上试验“工业内窥镜”项目时,因为一氧化碳爆表被熏得晕了过去。但他即使被抬下现场,仍然坚持要把事情做完。桂院士改了行程第一时间赶过来嘘寒问暖,叮嘱把防护措施做到位。忆起那一幕,蒋朝辉直言这种使命感就是受导师耳濡目染,“研究成果要在工业现场应用,不能躺在实验室里。”

“记得是2003年的一天,桂老师第一次说去报个国家科技奖试试,结果第一次申报就以函评第一并免答辩拿了国家科技进步奖二等奖,好多人觉得不可思议。”团队负责人阳春华教授说,“其实大家埋头苦干了一二十年,可谓厚积薄发。”当年获奖项目的一个应用案例就是为株洲冶炼集团研发了利用峰谷电价调整生产节奏的方案,每天可减少电费支出6万元。为建立电解电耗模型,在工业现场做了8个月的连续试验。

多年来,每逢年底,团队的保留节目都会上演。上半场总结当年工作、讨论来年计划,下半场则是欢声笑语大联欢,其乐融融。“桂老师在学术上总是给我们指方向,又特别求实,其淡泊名利的人格魅力把大家吸引到了一起。”阳春华教授还笑着透露,“团队每个成员常出差顾不了家,但大家的家庭都很和睦,因为团队成员形成了一种回家好好听话的良好传统。”

团队的教授们告诉记者,有大城市多次想高薪引进桂院士加盟,他从来没有答应过。“做科研特别是工科科研需要合作,单枪匹马做不大也做不强。”桂院士笑着说,“这里每个人都想做事,都能做事,我真的舍不得离开这个团队。”

两个国产优质香稻十年推广超千万亩

“一等优质香稻‘湘晚籼17号’和‘农香18’的选育及应用”项目获省科技进步奖一等奖

湖南日报6月10日讯(记者胡宇芬)若论让湘米香起来的头号选手,当属填补了我省一等优质香型籼稻品种空白的“湘晚籼17号”,和它同为姊妹系的“农香18”也是一等优质香型籼稻。10年来,两个品种在湖南累计推广面积达到1305万亩。在今天举行的湖南省科技创新奖励大会上,省水稻研究所赵正洪研究员牵头完成的“一等优质香稻‘湘晚籼17号’和‘农香18’的选育及应用”项目,获得了省科技进步奖一等奖。

湖南是我国最大的籼稻生产省份,但因缺乏米质达到泰国KDML105世界知名的优质香型籼稻品种,高档大米曾长期依赖进口。上世纪80年代初,我省在全国率先开展优质稻品种选育。赵正洪回忆,当年从国际水稻所、泰国和巴基斯坦等引进的优质水稻资源抗性不强、产量不高、生态适应性差,团队要培育出优质、多抗且丰产的优质稻新品种,面临着很大的挑战。

随后20多年间,育种团队像候鸟一样在湖南和海南之间迁徙,终于在2008年选育出了“湘晚籼17号”,通过审定,成为目前我省推广面积最大的一等优质稻品种。接着又培育出了熟期稍迟的“农香18”,两个姊妹品种的亩产量都超过了400公斤,均接近杂交稻产量,是泰国香米的两倍以上。

在省水稻研究所,电饭煲里还在烹饪的“湘晚籼17号”香味扑鼻。米饭吃起来口感蓬松柔软而不粘结,冷了也不回生。赵正洪告诉记者,为了选育出香味浓郁的优质稻,项目组创新了育种方法,开发了香味基因新的功能标记,在实验室即可鉴别香味品种,改变了在大田依靠人工剥壳嚼米识别香味的传统做法,大大提高了育种选择效率。

另外,以“湘晚籼17号”及其姊妹系作为骨干亲本,项目组还育成了“农香39”“农香42”等新一代高档优质稻品种,进一步提高了抗倒性、抗病性和适应性。市场也因此开发出了“金健香米”“常德香米”等多个知名湘米品牌。农民种植这些优质稻每亩增收约200元,企业产值翻倍。随着成果的推广应用,我国进口泰国高端大米从2009年将近70万吨降低到2015年的不足20万吨。

为新能源设计出高性能催化剂

“电催化剂缺陷调控”项目获省自然科学奖一等奖

湖南日报6月10日讯(记者易禹琳)氢能作为一种高效、零排放、可再生的清洁能源,是我国优化能源结构和保障国家能源供给的新选择,而电催化剂是制氢用氢的核心。湖南大学完成的“电催化剂缺陷调控”项目,创新思路,利用催化剂中的缺陷来调控设计出高性能的电催化剂,达到降低能耗、提高能源利用率和降低成本的目的。在今天召开的湖南省科技创新奖励大会上,该成果获颁省自然科学奖一等奖。

“电催化剂缺陷调控”项目由国家杰出青年基金获得者、教育部青年科学奖获得者、全球高被引科学家、湖南大学教授王双印领衔,带领王燕勇、邹雨芹、陈如、徐磊4名教师和博士研究生刘志娟共同完成,项目组平均年龄31岁。自2013年起,王双印教授发挥自己多学科交叉的优势,成功将物理学科着重研究的等离子体技术应用于催化剂缺陷的构筑,并在此基础上研究了缺陷催化机制。他还首次自主设计等离子体反应器,实现负载型催化剂的普适、高效、批量制备,获得了具有自主知识产权的核心技术。

王双印教授介绍,对于一个材料而言,其原子排列相对于理想的状态总会有所偏离,这个偏离在学术上名为“缺陷”。在催化剂中,缺陷是普遍存在的,这也导致催化剂的性能会受到影响。他们从理解缺陷-构筑缺陷-利用缺陷,取得了碳基电催化剂缺陷调控、过渡金属化合物电催化剂缺陷调控、电催化剂缺陷位的功能化修饰三大创新成果。这些成果,在国际上处于领跑地位。

智能装备几秒钟捕捉微弱故障

“配电网故障高精度实时监控技术及应用”项目获省科技进步奖一等奖

湖南日报6月10日讯(记者胡宇芬)在港珠澳大桥建设中,由于应用了湖南研发的配电网故障高精度实时监控成套装备,实现连续8000个小时不停电。在今天举行的湖南省科技创新奖励大会上,长沙理工大学李泽文教授团队历经10余年攻关完成的“配电网故障高精度实时监控技术及应用”项目,获得省科技进步奖一等奖。

据统计,全国年均停电损失达上千亿元,其中近70%用户停电由配电网故障引发。配电网如毛细血管般密布在户外,不仅结构复杂、线路分支多,而且各种功能终端相互独立运行,其电流曲线里的高频细小波动,隐藏着微弱故障的蛛丝马迹。但是,传统的监控设备无法及时精准收集、识别、定位并传输给管理人员应对,亟需从理论和技术上取得突破,解决我国智能电网建设中的瓶颈难题。

在国家自然科学基金和湖南省科技重大专项等项目资助下,威胜信息技术股份有限公司、长沙理工大学和长沙精科电力技术有限公司3家主要单位的100多名科技人员联合攻关。项目组构建了配电网故障暂态信号时空多尺度同步真实测量技术、配电网故障高灵敏度感知与精确定位技术、基于电力物联网的配电网安全运行管理技术等,建立了配电网故障安全监控体系,取得了集理论、技术及装备于一体的系列成果。

记者在威胜信息生产车间里看到,一台台故障指示器正在进行出厂前的高压模拟测试。团队负责人告诉记者,这些核心设备将安装在配电线路上,就像一位位耳聪目明的全天候侦察员,不断将掌握的情报传回后台处理。数据显示,和以前相比,项目成果监控的核心指标信息量从10%提高到99%,故障识别的准确性从30%提高到95%,几秒钟就可识别故障,故障定位绝对误差缩小到100米。

截至目前,该项目获得知识产权54项,研发的配电网故障高精度实时监控成套装备已在10余个国家和全国30个省份应用。

湖南日报专版链接:http://hnrb.voc.com.cn/hnrb_epaper/html/2020-06/11/content_1458089.htm?div=-1