這個故事反映出在公司做科研和在學院做科研一個很大的差別

歡迎點擊「科學網」關注我們！

創新：爭分奪秒

2016年11月，算是我們iCubate公司發展的一個里程碑：公司2009年成立，從阿拉巴馬的天使投資人那裡融資一千兩百萬美金，經過「八年抗戰」終於完成了全自動分子鑒別診斷儀器的研發和臨床驗證，正式申報FDA：

申報文獻七百多頁，做了一千多例的臨床標本，實驗室驗證（特異性，敏感性，穩定性）用掉兩萬多卡盒！

申報後，我們iCubate公司開了一個科學顧問委員會小會，這是公司的科學顧問：

顧問中沒有諾獎獲得者，沒有大牌科學家（出了研究院院長是知名科學家以外），都是實戰派的。Fran是我做第一個公司（Genaco)的時候就幫助我們做FDA報批，是微生物診斷FDA報批的專家；Paul也是我認識十多年的臨床微生物診斷方面的權威。在顧問會上，Paul在讚揚了我們技術平台的一系列優點（使用方便，一兩分鐘上手時間，多重，全自動，鑒別診斷）後也指出了我們iCubate技術平台的一個缺陷：速度比較慢。競爭對手(Nanosphere, BioFire)從頭到尾大概需要兩個半小時，而我們則需要四個小時。

我們需要時間長些有幾個原因：（1）我們在研發第一個FDA報批產品時（革蘭氏陽性菌和耐葯基因的鑒別診斷）市場上還沒有類似產品，沒有可比較的參照物，所以我們把注意力集中在多重檢測上，沒有在時間上下功夫；（2）革蘭氏陽性菌有很厚的細胞壁，核酸提取比較困難，為了提高敏感性，我們增加了擴增周期；（3）我們的技術包括核酸提取，擴增，檢測多個步驟，要通過雜交，清洗等步驟，花時間比較多；（4）我們產品是給住院病人用的，一般醫生早上查房，開單做檢測，下午開方，所以多兩個小時實際上不影響臨床常規；（5）為了產品FDA報批，整個實驗設計和操作規程在兩年前就「固定」下來了，即使有加速實驗的技術也不能隨便修改，不然整個實驗室和臨床實驗都要從頭做起。

接受Paul的批評，我們在研發上開始注重提速，目標是在一個半小時，甚至一個小時內完成核酸提取，擴增，檢測三個步驟。如何加速？這讓我想起2014年分子診斷三聯會議上同台講課的Carl Wittwer博士：

Carl和我類似，都是實業型科學家（或者叫技術匠）。我在多重PCR上傾入了二十年時間，他則幾十年如一日專研如何把PCR做得更快，更好。所有做分子診斷的人都應該熟悉Carl的工作，他的「極端PCR」技術可以在一分鐘內完成30個周期的擴增！他的產業化經歷也很精彩，創業成立的兩家公司都被大公司收購：第一家公司（Idaho Technologies) 賣給了羅氏，第二家公司（BioFire)賣給了生物莫里埃。

下面是Carl的幾個重要發現：

這裡，他們發現把PCR時間從四個小時縮短到15分鐘不但沒有影響PCR效果，反而增加了特異性！

原來，PCR不是想像中的呈階梯形的進行，DNA變性，引物結合，產物延伸等酶反應階段都不是等溫度到了才進行的，而是在很寬的一個溫度範圍內都會發生！

基於Carl的發現，我們的科學家和工程師一起攻關，把整個反應提速。下面是工程師自製的儀器，可以實時觀察卡盒內反應槽里的溫度。通過實驗，找到最佳的反應條件（溫度，體積，濃度，緩衝液等）。

我們非常有信心，下一個產品（革蘭氏陰性細菌及耐葯基因的分子鑒別診斷）就會是90分鐘內完成所有步驟的快速分子鑒別診斷了。

30年前，我剛來美國的時候，進實驗室做的第一個實驗就是Southern Blot做分子診斷：克隆探針到質粒里，切出來提純後用Nick 多聚酶做同位素標記探針。同時，基因組DNA提取，限制性內切酶處理，電泳，DNA轉移到尼龍膜上，雜交，清洗，曝光，整個過程快兩個星期，每個步驟都是手工操作。現在，能把整個過程在一個小時內全自動地完成，經過了多少人的努力？能夠目睹幾十年內技術的變遷，參與其中許多關鍵技術的研發，也算是不負時代給我們的機遇了。

這個故事反映出在公司做科研和在學院做科研的一個很大的差別。在科學院校里做科研，為了寫論文，一個實驗方法，不管用幾個小時，幾天，甚至幾周完成都沒有關係。而且結果只要實驗能在世界上幾個頂尖實驗室，被幾個博士水平的科學家，在風水好的地點，某個吉日良辰，重複幾次就可以了；而在公司做診斷產品，則需要分秒必爭，而且結果還要在全球成千上萬家醫院的實驗室里，每天都能被無數本科生，高中生重複出來才行。