中國網/中國發展門戶網訊 進入21世紀以來，生命科學成為前沿交叉科學技術的重要樞紐，是孕育原創性科學發現、催生顛覆性使能性技術、對人類社會具有深遠影響的重大創新領域。生命組學、再生醫學、合成生物學、腦科學等前沿學科的迅猛發展，不斷催生突破性進展和里程碑式成果，并正在加速向健康、食品、能源、環境等應用領域轉化滲透，成為新一輪科技革命的制高點和產業革命的新引擎。在當今大科學時代，生命科學的發展將更加得益于科學技術的組合進步及其與其他學科的交叉融合，從而為解決生命健康挑戰、發展質量低下、資源短缺與環境惡化等重大問題提供有力支撐。

科研機構是科技創新的主陣地。在諸多新型生命科學研究機構中，美國博德研究所（Broad Institute）最具有代表性。相比美國國立衛生研究院（NIH）依托政府“大而全”的科研布局，博德研究所走出了一條獨具特色的“小而精”發展道路。該研究所以生命科學為基礎開展了大量前沿、頂尖的跨學科研究，建立了現代化的先進科研工作組織模式，取得了系列前瞻性、引領性創新成果。其成立后迅速邁入世界一流生命科學研究機構行列，現已成為全球生命科學前沿創新的關鍵力量。探尋博德研究所快速崛起的成功經驗，可以為實施創新驅動發展戰略下推進我國生命科學前沿創新提供有益啟示。 

博德研究所的歷史沿革與學術成就

歷史沿革

2001年，第一版“人類基因組圖譜”的發布，開啟了從分子層面全面解讀生命現象的新階段，也催生了系統解析疾病遺傳學基礎、研發有效預防診斷與治療手段等重大需求。為迎接這一歷史性機遇與挑戰，延續“人類基因組計劃”（HGP）協同創新的科研模式，美國麻省理工學院和哈佛大學于2003年6月聯合籌建博德研究所，以促進學科交叉、機構協同、跨界合作的探索性實驗。2004年5月，在美國慈善家伊萊·博德和伊迪薩·博德夫婦承諾10年提供2億美元的資助下，博德研究所重點依托麻省理工學院懷特黑德生物醫學研究所（Whitehead Institute for Biomedical Research）和哈佛大學化學與細胞生物學研究所（Institute of Chemistry and Cell Biology），在美國波士頓正式成立。2008年9月，鑒于博德研究所良好的運行效果，博德夫婦追加捐贈4億美元，使其成為永久性研究機構。博德研究所與麻省理工學院和哈佛大學建立了“兩校一所”的跨機構協同創新機制，確保在科研項目、人力資源、平臺設施、研究成果、數據資源等方面高度協同共享。

2009年，博德研究所成立了董事會、學術委員會，完成了向正式科研機構的轉型。2012年，研究所確立了通過揭示疾病的基本機制和開發新型治療方法推動醫學發展的使命，促進全球生命科學革命的愿景。2013年以來，面向新時期人類健康需求，針對生命科學的多元化和學科交叉性，研究所加強了在重大疾病領域、生命科學前沿的部署，包括投資1億美元開辟新研究方向（2013年）、募集6.5億美元開展精神疾病研究（2014年）、聯合牽頭“人類細胞圖譜計劃”（2016年）、與多國醫藥公司組成細胞成像聯盟加速藥物開發（2020年）、倡議開展“癌癥依賴性圖譜計劃”（2021年）等。

目前，博德研究所下設卡洛斯·斯利姆健康研究中心（Carlos Slim Center for Health Research）、郭士納癌癥診斷中心（Gerstner Center for Cancer Diagnostics）、克拉曼細胞觀測中心（Klarman Cell Observatory）、梅爾金醫療保健變革性技術中心（Merkin Institute for Transformative Technologies in Healthcare）、埃里克和溫迪·施密特中心（Eric and Wendy Schmidt Center）、斯坦利精神病學研究中心（Stanley Center for Psychiatric Research）、諾和諾德疾病基因組機制研究中心（Novo Nordisk Foundation Center for Genomic Mechanisms of Disease）7個專門研究中心，擁有約400名專職科研人員，以及來自麻省理工學院、哈佛大學的3000余名科研人員參與研究工作。

2. 學術成就

成立至今，博德研究所取得了令人矚目的科研成就。在解析人類基因組功能、揭示癌癥關鍵突變與重要通路、解讀細胞反應生物回路、闡明重大傳染病分子機制等基礎前沿方向，以及遺傳疾病基因診斷、高通量藥物篩選、新藥靶標快速識別發現、候選藥物測試的模式細胞與組織構建等新技術、新方法開發方面，博德研究所是全球的風向標。在湯森路透（Thomson Reuters）發布的“2004—2014年度生物技術領域全球最具影響力的科研機構排行榜”中，博德研究所位居榜首——成立10年即成為行業龍頭。

近年來，博德研究所取得了系列重要代表性成就：開發出新型“堿基編輯器”（2017年）——能夠在人類細胞中進行精準DNA堿基替換與修改，編輯效率達50%，有望用于靶向治療人類單基因遺傳疾??；成功研發DNA顯微鏡（2019年）——能夠通過細胞自身DNA變化情況，獲取細胞內生物分子的基因序列和相對位置，實現了在基因組水平對細胞代謝規律的揭示；繪制人類第一代癌細胞系轉移圖譜MetMap（2020年）——能夠揭示癌癥轉移的器官特異性模式，有望闡明癌癥轉移機制并開發出預防癌癥轉移的新療法；建立全新RNA遞送平臺SEND（2021年）——利用逆轉錄病毒樣蛋白實現RNA包裝和遞送，為基因治療提供了全新的遞送載體。通過不斷取得這些顛覆性研究成果，研究所進一步穩固了全球生命科學前沿創新領頭羊的地位。

從科學論文發表情況（表1），同樣可以看出博德研究所是世界頂尖生命科學研究中心之一。研究所各項指標均位列世界著名生命科學研究機構的前2位，不僅研究產出優異（發文量第2位），還具有卓越的科學影響力（篇均被引頻次第1位、高被引論文數第2位）、創新潛力（熱點論文數第2位）。在科睿唯安（Clarivate Analytics）發布的“2020年度全球高被引科學家”榜單中，僅有約400名專職科研人員的博德研究所有61人次入選，入選人數位列全球機構第7位，堪比哈佛大學、中國科學院、斯坦福大學等大型科研機構和高校。 

博德研究所創新特點分析

聚焦重大疾病診治需求，牽引大科學計劃

博德研究所堅持以人類健康為導向，以提高重大疾病的診治水平為首要目標，努力提升研究的質量、貢獻和影響。研究所將研究方向聚焦在癌癥、心血管疾病、糖尿病、傳染病、腎病、肥胖癥、精神疾病、罕見病等造成嚴重社會經濟負擔的疾病，形成了以重大疾病攻關牽引大科學計劃、以最新原創科技成果支撐重大疾病診治的良性互動。其主要做法是圍繞重大疾病實施大科學計劃，建立開放式協同創新體系，引領生命科學向系統化、規?；?、數字化發展。

以癌癥研究為例，博德研究所致力于開發最先進的基因組學分析方法，用于構建腫瘤圖譜、解析癌癥基因組、發現候選藥物、開發克服耐藥性的新型聯合用藥方案。研究所牽頭了“癌癥依賴性圖譜計劃”（Cancer Dependency Map）、“癌細胞系百科全書計劃”（Cancer Cell Line Encyclopedia），參與了美國“癌癥基因組圖譜計劃”（The Cancer Genome Atlas）、國際癌癥基因組聯盟（International Cancer Genome Consortium）研究計劃。在研究過程中，尤其注重通過數據驅動的研究新范式，推動遺傳信息、基因功能、致病基因等的發現，促進治療手段策略開發，取得了系列標志性成果。例如：建立首個開源癌癥基因組數據資源庫（2012年）、發明在癌細胞系中測試潛在藥物化合物的分子條形碼PRISM方法（2016年）、創建第一代癌細胞轉移圖譜（2020年）、在4518種非抗癌藥物中系統識別出近50種潛在高效抗癌候選藥物（2020年）等。這些成果為推動現有藥物用于癌癥治療和新型抗癌藥物研發提供了可能，也為促進基因組學引導精準醫療提供了范例。

 打通從基礎研究到轉化應用的通路

為加強基礎研究與應用研究結合，促進研究成果向產業化轉化，博德研究所確立了全景刻畫生命分子結構、闡明細胞反應基礎的生物回路、解析復雜基因組及其他生物醫學數據集、研發新型安全治療手段、探明主要傳染病分子基礎并遏制抗生素耐藥5個發展目標，形成了以基礎研究為根，向技術創新、成果轉化延伸拓展的發展格局。研究所將基礎研究作為總體支撐，撬動全局性、顛覆性、前瞻性創新；將技術創新作為關鍵支柱，最大限度挖掘基礎研究和技術創新協同融合的潛力，促進研究成果的轉化應用。

CRISPR基因組編輯技術的發明及應用，即是融合“從0到1”的先導性探索、“從1到N”的連續性創新和“從N到N＋1”的應用突破的生動實例，也使博德研究所成為這一戰略前沿技術的開拓者、領跑者。研究所率先構建了可對真核細胞進行基因編輯的CRISPR-Cas9系統，首次實現了對哺乳動物細胞的基因組編輯（2013年），使其成為生命科學領域最炙手可熱的使能性通用工具。此后，研究所多個團隊對這一技術進行了持續改進，產出了多項里程碑式成果，實現了編輯范圍與應用領域的拓展、有效性與準確性的提升。例如：改進形成saCas9蛋白（2015年），開發Cpf1新系統（2015年）、Cas13新系統（2017年）、先導編輯技術（prime editing，2019年）等。在此基礎上，博德研究所著力推動該技術由基礎研究工具邁入臨床應用。例如：博德研究所建立的快速高靈敏的新型冠狀病毒檢測技術（2020年），成為美國食品藥品監督管理局（FDA）批準的首款基于CRISPR基因組編輯技術的新冠肺炎診斷工具；使用單堿基編輯治愈耳聾小鼠（2020年），首次實現了通過基因組編輯技術攻克隱性遺傳疾病等。

 構建跨學科、多層次整合研究模式

現代生命科學的發展離不開其他非生物學科的參與，也需要開放系統的整合研究。博德研究所不斷探索生命科學研究模式創新，著力推動生物學與化學、醫學、計算機科學、工程學等多學科會聚，從分子、細胞、器官、個體、群體及環境等多層次進行整合研究。在科學方向上，圍繞解析基因組和細胞生物學基礎，開發革命性生命科學研究新方法，重點布局了交叉融合特征突出的化學生物學與治療學、藥物發現、細胞環路與表觀基因組學、醫學遺傳學與群體遺傳學、代謝調控等。在技術方向上，重點布局了數據科學、基因擾動、基因組學、影像學、代謝組學等相應的技術平臺和專業團隊，為整合研究提供了多學科支撐。

相比經典生物學研究以小型實驗室和“單干”為主的研究模式，博德研究所的方向設置更加適應大科學、大數據、大工程的當代科學研究范式。特別是注重人工智能、數字技術、醫學影像等在生命科學前沿創新中的應用，推動了生命科學研究由假設驅動向數據驅動的演進，促進了對生物復雜系統和運動規律的研究從宏觀定量檢測解析發展為精準預測編程和系統調控再造。這種會聚各學科研究前沿向生命科學創新集中的模式，更加有利于開辟新興方向、前沿技術。例如，為加快生命大數據解碼，促進生命科學和數據科學跨學科研究，博德研究所籌資3億美元，于2021年4月設立埃里克和溫迪·施密特中心。該中心主要開展機器學習揭示疾病遺傳基礎、亞組分類、風險預測等探索性研究，以及先進模型、算法與在線推斷技術的生命科學應用等開創性工作。這些工作代表了交叉科學的重要趨勢，其結果將推動生命科學及相關科學的發展。

 發揮戰略科學家的領航領軍作用

隨著研究領域的擴大和研究工作向縱深發展，戰略性的領軍人物在科技創新中的作用日益突出。博德研究所的輝煌成就，充分展現了科研領軍人物的獨特價值。創始人、首任所長埃里克·蘭德爾（Eric Lander）在推動研究所建設發展、提升原始創新能力的全過程中，發揮了成就卓著的將帥作用。

在創新定位上，憑借對生命科學發展的洞察力和關鍵領域未來趨勢的把握力，蘭德爾明確了博德研究所擔綱生命科學革命引領者、科研模式創新先行者的雙重定位，將基因組學作為解開生命奧秘的“金鑰匙”，以數據驅動生命科學大發現，推動醫學向“個性化精準診治”“關口前移的健康醫學”發展。

在創新文化上，依靠數學、管理學、生物學的學科交叉背景和領導“人類基因組計劃”等大科學計劃的豐富經驗，蘭德爾鼓勵跨學科、跨組織、跨國別的協同創新，主張采取新方法、新架構靈活開展研究，培育了博德研究所開放共享、聯合協作、交叉會聚、融合創新的科研生態。

在創新資源上，借助在美國學術界的地位與影響力，以及擔任奧巴馬政府科學顧問委員會共同主席（2008—2017年）的資歷，蘭德爾通過爭取私人捐贈、尋求基金資助，以及與美國斯坦利醫學研究基金會、安捷倫科技公司等的合作，為博德研究所籌措了豐厚的科研經費；還邀請諾貝爾獎獲得者戴維·巴爾的摩（David Baltimore）、哈佛大學校長勞倫斯·巴考（Lawrence Bacow）、谷歌公司前首席執行官埃里克·施密特（Eric Schmidt）等科技、教育、商業領域的杰出領導者擔任博德研究所董事會成員，從而為研究所高質量發展提供了戰略支撐和智力支持。

蘭德爾于2021年6月就任美國總統科學顧問兼白宮科學技術政策辦公室主任，并成為美國內閣成員，是首位擔任此職的生命科學家。同時，其不再擔任博德研究所所長。

 集聚小而精的杰出科學家團隊

人才是科研工作的核心，是科技創新力的根本源泉。博德研究所精選生命科學領域最有遠見、最具天賦和最活躍的科學家，充分激發他們的創新活力和創造潛力，從而為研究所的自主創新注入了強勁動能。研究所與麻省理工學院、哈佛大學共同建立人員“雙聘”的靈活用人制度，允許科研人員交叉任職、多方任職、投資創業。研究所現有骨干研究員66名、協作研究員300余名。其中，骨干研究員作為創新中樞，主導制定研究所科研方向；協作研究員主要通過項目合作、課題申請等方式，參與研究工作。骨干研究員中，又細分為核心研究員（15名）和特聘研究員（51名）。核心研究員可在研究所建立實驗室，特聘研究員可在研究所設置課題組、承擔科研項目。

對于骨干研究員的聘任，博德研究所對受聘者的學術水平和科研能力提出了很高要求。骨干研究員在加入之前，或是本領域取得較大成就的科學家，或是極具潛力的青年杰出學者，或是研發能力突出的企業技術負責人。通過高強度的經費支持、開放自由的學術氛圍、一流的支撐條件、高效合理的資源配置、高水平的薪資待遇，研究所為骨干研究員提供了良好的創新環境和有力的服務保障。例如：愛德華·斯考尼克（Edward Scolnick）是癌癥研究、制藥工業的領軍人物，曾任默克研究實驗室主席；2004年加入研究所后，斯考尼克負責精神疾病項目并創立斯坦利精神病學研究中心，有效推動了精神疾病研究進入基因組學時代。張鋒（Feng Zhang）是光遺傳技術的共同發明人；2011年加入研究所后，在CRISPR基因組編輯技術的發明及應用上取得系列突破，獲得加拿大蓋爾德納國際獎、美國布拉瓦尼克國家青年科學家獎等獎項。從發表CNS（Science/Nature/Cell）論文情況看，骨干研究員發文量占博德研究所總發文量的一半以上（表2）。

對于科研人員的評價與考核，博德研究所靈活使用定期考核、績效評價、同行評議等手段，不設置硬性的時限、數量、獎項等，盡最大可能保護科研人員的創新活力。

 實施靈活高效的科研組織模式

博德研究所不以學科為標準規劃研究，而是面向問題、面向課題，采取模塊化組織模式，以科研任務為導向組織不同專業背景的研究人員共同進行。通過核心實驗室、項目組和技術平臺3種組成方式，科研人員開展多學科綜合研究，共同解決生命科學和人類疾病相關問題。

10個核心實驗室，分別由10名核心研究員負責，并由不同領域方向的科研人員和管理人員組成。核心實驗室成員圍繞課題密切合作，開展跨學科研究。

17個項目組，包括代謝組學、傳染病和微生物組學、醫學群體遺傳學、表觀基因組學、細胞回路等。通過共同的科學焦點，將科研人員組織在一起，用以加強研究所內部學術交流合作，促進科研靈感產生與學科交叉創新。

6個技術平臺，包括數據科學、影像學、蛋白質組學、代謝組學、基因組學、基因擾動。技術平臺匯集了經驗豐富的專業人員、管理人員、輔助人員，旨在提供科研條件支持，推動前沿技術創新。

上述3種組成方式既保持相對獨立，又可根據科研任務需要，建立形式多樣的合作關系、實現創新資源的自由組合與靈活調配。例如：核心實驗室成員可根據興趣，加入項目組、參與平臺工作；項目組通過組織學術活動，謀劃前瞻性科研項目，催化跨實驗室、跨平臺合作；技術平臺為實施更大范圍、更寬領域的科研任務提供支撐。

 打造背靠一流、輻射全美、拓展全球的創新網絡

對于基因組學、合成生物學、腦科學等生命科學前沿創新，大規模的跨單位、跨地區、跨國家聯合研究已成為主要方式。憑借自身強大的學術聲望、科研實力、資源條件、創新能力等，博德研究所構建了囊括157個國家和地區、12763家科研機構的“核心-軸帶-外圍”協同創新網絡，發揮了對生命科學前沿的思想引領和戰略領導作用，強化了科研創新的網絡連接、資源匯集、人才凝聚、組織保障。

（1）博德研究所背靠麻省理工學院、哈佛大學兩所世界頂尖名校，形成了協同創新網絡的關鍵核心（圖1）。主要包括：哈佛大學醫學院附屬麻省總醫院（3811篇）、哈佛大學醫學院（3421篇）、哈佛大學醫學院附屬布列根和婦女醫院（2735篇）等。

（2）依托美國世界科學中心的地位、科技資源與創新環境的優勢，以全美主要高水平同行研究機構為重要節點，形成了協同創新網絡的軸帶支撐。主要包括：加州大學系統（1607篇）、霍華德·休斯醫學研究所（1516篇）、美國國立衛生研究院（1193篇）等。

（3）面向科技全球化發展趨勢，加強與156個國家和地區創新主體的緊密聯系、互動合作，形成了協同創新網絡的外圍拓展。主要包括：英國的倫敦大學（1012篇）、牛津大學（738篇）等，德國的亥姆霍茲聯合會（698篇）、慕尼黑大學（449篇）等，加拿大的多倫多大學（603篇）、麥吉爾大學（316篇），荷蘭的鹿特丹伊拉斯姆斯大學（541篇）、格羅寧根大學（412篇）等。 

對我國生命科學前沿創新的啟示與建議

博德研究所通過需求牽引、應用導向、人才凝聚、管理創新等途徑，實現了高效的科技力量整合、科研資源共享、科研范式塑造、創新產品生成，對于我國鍛造生命科學領域自主創新能力、打造世界一流戰略科技力量、搶占國際競爭制高點具有重要借鑒意義。

將生命科學作為建設科技強國的突破口

當今時代，生命科學發展日新月異，深刻改變人們生產生活方式，極大拓展人類生產生活空間，顯著呈現出對推動社會經濟發展的溢出效應。博德研究所接續“人類基因組計劃”研究基礎，在生命組學、基礎醫學、轉化醫學等領域不斷取得重大進展，并突破學科壁壘，推動與其他自然科學門類的大交叉、大融合、大協作，有效刺激和托舉了美國整個生物醫藥產業的發展。經過60余年的積累，生命科學已成為自然科學中發展最快、影響最大、最具潛力的學科之一，幾乎遍及人類社會各個領域，有望成為引領新一輪科技革命的高科技集群“領頭羊”。應當看到，當一個國家在關鍵領域全面領先，就能在國家之間的競爭中占據先機。從人類科技創新發展潮流和經濟社會發展趨勢來看，生命科學具有鮮明的基礎性、廣泛性、創造性特征，為國家發展提供戰略支撐的關鍵領域，也是確保可持續發展新的增長極，應當作為實現高水平科技自立自強的優先突破方向。

面向人民生命健康加強頂層設計

科學合理的科研布局是實現創新發展、跨越發展的首要任務。緊貼世情國情、瞄準前沿趨勢，統籌謀劃、頂層設計，科技創新活動才有清晰準確的方向、路徑、任務、目標。博德研究所瞄準人類生命健康需求，圍繞重大疾病實施大科學計劃，加強多學科多領域交叉整合，有效促進了基礎研究與轉化應用的協同共進，構設了上、中、下游融合銜接的科研布局。隨著工業化、城鎮化、人口老齡化的進程加快，我國居民疾病譜正發生重要變化，防控重大疾病任務愈發艱巨，人民健康面臨新的問題和挑戰。這些既是生命科學研究的科研選題，也是生物科技為國家發展提供戰略支撐的時代命題。應當面向人民生命健康，圍繞貫徹落實“健康中國戰略”立題、破題、解題，重點在癌癥與心腦血管疾病診治、糖尿病與慢性呼吸系統疾病等慢性病防治、重大傳染病特別是新發突發傳染病防控、神經精神疾病診療等方向，有效利用我國特有中醫藥資源、獨特人類遺傳學圖譜；加強重大科學計劃、重點工程項目與自由探索并舉共進；推行“里程碑式”項目管理模式，試點“揭榜掛帥”“賽馬制”科研組織實施模式；貫通基礎研究、應用基礎研究、應用研究和產業化發展全鏈路創新路徑，催生科學發現、孕育技術突破、形成創新理論。

夯實生命科學人力資源根基

科技創新歸根到底是人的智力活動。擁有良好的科研生態，才能源源不斷地識才、聚才、育才。博德研究所竭力打造基于信任的人才環境，在精準選才聚才、創新管理治理、跨域協同合作等方面竭力培育、激發創新的氛圍與土壤，吸引戰略科學家、一流科學家和跨學科創新人才，為其高質量發展、生命科學的前沿創新提供了強大的人力資源保障。當前，我國在生命科學領域的科技帥才比較稀缺，前沿領域和交叉領域的領軍拔尖人才數量亟待提升，創新人才方陣的協同共振效應有待加強。因此，需要結合頂層設計，樹立學科交叉創新導向，建立以質量、績效、貢獻為核心的評價制度，不拘一格地選人用人，特別是重用具有洞察力、前瞻力、把握力的戰略科技人才，培養具有真知灼見的科技領軍人才，打造高水平創新團隊；進一步激發科技創新主體活力，賦予一線科研人員更大自主權，鼓勵其好奇心、想象力和冒險精神；淡化科研評審評獎權重，制止對創新創造的過度行政干預，防止功利思想對科學界的滲透，營造學術導向的科研生態。

深度融入生命科學全球創新網絡

科學技術是全人類集體智慧的結晶。發展科學技術要具有全球視野，不斷深化國際交流合作，讓科技創新跑出“加速度”。博德研究所的協同創新網絡覆蓋全球大多數國家和地區，合作領域和學科范圍逐漸拓寬，開放式創新特征十分突出。當前，生命科學正處于從量變積累轉向質變躍升的關鍵階段，關乎全人類福祉的重大生命健康挑戰層出不窮，特別是生物安全威脅正成為全人類面臨的共同挑戰。世界各國開放競爭、攜手合作、優勢互補、共同進步，是解決跨國、跨區域和涉及全人類共同利益科學難題的關鍵途徑。在生命科學領域，需要不斷深化對外合作交流，設立更多國際合作專項基金，鼓勵創新主體積極參與或牽頭組織國際大科學、大工程計劃，加強與“一帶一路”沿線國家和地區科研合作，共同應對重大生命健康挑戰。從而，把我國打造成為國際生命科學開放合作的重要舞臺，與全球科學共同體一道探索生命科學無盡前沿。

（作者：趙潤州、劉術，軍事科學院軍事醫學研究院；《中國科學院院刊》供稿）

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