中國(guó)網(wǎng)/中國(guó)發(fā)展門戶網(wǎng)訊 新型研發(fā)機(jī)構(gòu)作為順應(yīng)新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革的產(chǎn)物，已成為國(guó)家科技創(chuàng)新體系的重要組成部分。在生命科學(xué)領(lǐng)域，新型研發(fā)機(jī)構(gòu)憑借新的組織形式和政策機(jī)制，是應(yīng)對(duì)創(chuàng)新不確定性更高、研發(fā)與回報(bào)周期更長(zhǎng)、產(chǎn)品化商業(yè)化更難等瓶頸問(wèn)題的新生力量，也是推動(dòng)開放創(chuàng)新生態(tài)構(gòu)建、新興產(chǎn)業(yè)與未來(lái)產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展、促進(jìn)科技創(chuàng)新和經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展深度融合的樞紐平臺(tái)。近年來(lái)，由地方先行探索，一批生命科學(xué)新型研發(fā)機(jī)構(gòu)加速落地并穩(wěn)步發(fā)展，在促進(jìn)產(chǎn)學(xué)研深度融合、科技成果產(chǎn)業(yè)化、區(qū)域創(chuàng)新體系建設(shè)等方面發(fā)揮了重要作用。截至2021年底，我國(guó)生物醫(yī)藥產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域新型研發(fā)機(jī)構(gòu)數(shù)量達(dá)581家，占新型研發(fā)機(jī)構(gòu)總量的24.10%。這些生命科學(xué)新型研發(fā)機(jī)構(gòu)整體上仍處于探索階段，存在自身造血能力不足、運(yùn)行機(jī)制不完善、學(xué)術(shù)影響力偏弱等問(wèn)題。

美國(guó)、歐洲等國(guó)家和地區(qū)的一些非營(yíng)利性科研機(jī)構(gòu)，與我國(guó)推動(dòng)建設(shè)的新型研發(fā)機(jī)構(gòu)類似，其管理理念、組織模式、科研文化等具有借鑒意義。綜合考慮相似度、科研實(shí)力、學(xué)術(shù)影響力和成果轉(zhuǎn)化能力等因素，在諸多國(guó)外非營(yíng)利性科研機(jī)構(gòu)中，美國(guó)華盛頓大學(xué)蛋白質(zhì)設(shè)計(jì)研究所（Institute for Protein Design）具有代表性。蛋白質(zhì)設(shè)計(jì)研究所以打造蛋白質(zhì)設(shè)計(jì)領(lǐng)域的“貝爾實(shí)驗(yàn)室”為目標(biāo)，搶抓人工智能驅(qū)動(dòng)科學(xué)研究（AI for Science）和開放科學(xué)（open science）發(fā)展的新機(jī)遇，開展了大量前沿、頂尖的跨學(xué)科研究，建立了高質(zhì)量的科教產(chǎn)資協(xié)同創(chuàng)新生態(tài)，取得了系列引領(lǐng)性、顛覆性的創(chuàng)新成果。該研究所以蛋白質(zhì)設(shè)計(jì)研究為基礎(chǔ)，以開拓蛋白質(zhì)領(lǐng)域產(chǎn)業(yè)化為目標(biāo)，賦能技術(shù)供給、人才引育、成果轉(zhuǎn)化、企業(yè)孵化，現(xiàn)已成為全球生命科學(xué)前沿創(chuàng)新的關(guān)鍵力量。探尋蛋白質(zhì)設(shè)計(jì)研究所創(chuàng)新之道，并提出相關(guān)對(duì)策建議，可為我國(guó)生命科學(xué)新型研發(fā)機(jī)構(gòu)高質(zhì)量發(fā)展、自主創(chuàng)新能力提升提供理論與實(shí)踐參考。

蛋白質(zhì)設(shè)計(jì)研究所的歷史沿革與創(chuàng)新成就

歷史沿革

蛋白質(zhì)是生命活動(dòng)的主要執(zhí)行者，也是合成生物學(xué)的關(guān)鍵底層元件。預(yù)測(cè)蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)、設(shè)計(jì)自然界中尚不存在的蛋白質(zhì)，對(duì)于解碼生命現(xiàn)象、生命活動(dòng)規(guī)律和擴(kuò)展對(duì)生物系統(tǒng)的操控能力具有重要意義，是生命科學(xué)領(lǐng)域亟待破解的重大難題。為賦能蛋白質(zhì)科學(xué)突破及轉(zhuǎn)化應(yīng)用，基于David Baker團(tuán)隊(duì)在該領(lǐng)域的國(guó)際領(lǐng)先地位，華盛頓大學(xué)于2012年4月創(chuàng)建蛋白質(zhì)設(shè)計(jì)研究所（以下簡(jiǎn)稱“研究所”）。研究所主要依托美國(guó)華盛頓大學(xué)醫(yī)學(xué)院建設(shè)，借助生物化學(xué)、工程學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)、醫(yī)學(xué)等學(xué)科優(yōu)勢(shì)和西雅圖地區(qū)的軟件行業(yè)優(yōu)勢(shì)，開展促進(jìn)區(qū)域協(xié)同創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)發(fā)展的有益探索。2014年6月，研究所設(shè)立轉(zhuǎn)化研究中心（Translational Research Center），用于推動(dòng)基礎(chǔ)研究成果從實(shí)驗(yàn)室走向市場(chǎng)，并孵化初創(chuàng)企業(yè)。2015年1月，研究所成立顧問(wèn)委員會(huì)、學(xué)術(shù)委員會(huì)，邀請(qǐng)科技、產(chǎn)業(yè)、金融、投資等領(lǐng)域的杰出代表?yè)?dān)任成員，提供戰(zhàn)略指導(dǎo)和學(xué)術(shù)支持。2017年，研究所進(jìn)一步加強(qiáng)研發(fā)能力和平臺(tái)建設(shè)，籌資1200萬(wàn)美元布局深度學(xué)習(xí)技術(shù)、廣譜流感疫苗研發(fā)，并建成華盛頓大學(xué)首個(gè)冷凍電鏡中心。2018年，研究所著眼于引領(lǐng)蛋白質(zhì)設(shè)計(jì)革命（protein-design revolution）推出10年規(guī)劃，重點(diǎn)布局抗病毒疫苗、蛋白質(zhì)新藥、納米藥物遞送系統(tǒng)、蛋白質(zhì)檢測(cè)技術(shù)和新型納米儲(chǔ)能材料5個(gè)方向。面向AI for Science新范式，研究所進(jìn)一步加強(qiáng)交叉研究、創(chuàng)新策源和技術(shù)供給能力，具體包括：將以深度學(xué)習(xí)為代表的人工智能（AI）前沿技術(shù)用于蛋白質(zhì)設(shè)計(jì)，并與微軟公司建立長(zhǎng)期合作關(guān)系（2019年）；在美國(guó)國(guó)際開發(fā)署（USAID）5年1.25億美元資助下，牽頭“病毒狩獵計(jì)劃”（Wildlife Virus Hunting Programme），對(duì)全球人畜共患病病原體開展檢測(cè)鑒定（2021年）；推動(dòng)蛋白質(zhì)設(shè)計(jì)向環(huán)境修復(fù)、綠色制造、生物燃料和碳封存等領(lǐng)域拓展（2023年）。

成立以來(lái)，研究所走出了一條獨(dú)具特色的“小而精”發(fā)展道路。在研究方向上，研究所當(dāng)前主要布局蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)、蛋白質(zhì)與小分子相互作用、自組裝納米材料、新型蛋白質(zhì)骨架、酶設(shè)計(jì)和蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)測(cè)定6個(gè)科研方向，以及蛋白質(zhì)治療、新型疫苗、先進(jìn)藥物遞送系統(tǒng)、生物組件、納米材料、生物活性肽和算法開發(fā)7個(gè)應(yīng)用方向。在力量規(guī)模上，截至2023年，研究所人員規(guī)模超過(guò)250人；其中，首席研究員（PI）4名，博士后、研究生和本科生逾125名。科研用房面積2800平方米，建有蛋白質(zhì)制備、表征和工藝開發(fā)的11個(gè)實(shí)驗(yàn)室平臺(tái)，以及算力基礎(chǔ)設(shè)施。在經(jīng)費(fèi)來(lái)源上，研究所2023財(cái)年經(jīng)費(fèi)3300萬(wàn)美元，主要來(lái)自美國(guó)國(guó)會(huì)、國(guó)防部、能源部、國(guó)立衛(wèi)生研究院等政府資助，以及TED“無(wú)畏計(jì)劃”、比爾及梅琳達(dá)·蓋茨基金會(huì)、華盛頓研究基金會(huì)、寶來(lái)惠康基金等非營(yíng)利性組織和個(gè)人捐贈(zèng)。

創(chuàng)新成就

成立至今，蛋白質(zhì)設(shè)計(jì)研究所取得了令人矚目的創(chuàng)新成就，并成為蛋白質(zhì)科學(xué)領(lǐng)域的全球領(lǐng)軍者。基于研究所科研成果產(chǎn)出，可以看出其在蛋白質(zhì)科學(xué)、產(chǎn)業(yè)級(jí)蛋白質(zhì)設(shè)計(jì)的主導(dǎo)地位。

標(biāo)志性研究。研究所創(chuàng)新成果2次入選Science雜志年度十大科學(xué)突破。定制設(shè)計(jì)蛋白質(zhì)（2016年）——通過(guò)計(jì)算生物學(xué)解析氨基酸的三維組裝機(jī)制，獲得具有特定功能的全新蛋白質(zhì)，為新型藥物和材料研發(fā)提供了新手段。AI預(yù)測(cè)蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)（2021年）——基于深度學(xué)習(xí)準(zhǔn)確預(yù)測(cè)出成千上萬(wàn)個(gè)蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)，對(duì)結(jié)構(gòu)生物學(xué)產(chǎn)生重大影響，有望大幅推動(dòng)基礎(chǔ)生物學(xué)研究、新藥靶點(diǎn)發(fā)現(xiàn)。該研究是Science雜志年度十大科學(xué)突破之首，并被Nature Methods雜志評(píng)為年度技術(shù)。

論文發(fā)表。研究所不僅論文產(chǎn)出、被引頻次呈現(xiàn)逐年上升趨勢(shì)（圖1），還具有卓越的研究質(zhì)量（Science/Nature/Cell論文83篇、h指數(shù)101）、學(xué)術(shù)影響（篇均被引頻次91.88、高被引論文60篇）、創(chuàng)新潛力（熱點(diǎn)論文8篇）。近年來(lái)，隨著開發(fā)蛋白質(zhì)設(shè)計(jì)新工具RFdiffusion（2022年12月）、逆向從頭設(shè)計(jì)全新蛋白質(zhì)（2023年4月）、從頭設(shè)計(jì)高親和力結(jié)合蛋白質(zhì)（2023年12月）等基礎(chǔ)研究突破，研究所進(jìn)一步拓展了蛋白質(zhì)設(shè)計(jì)的邊界。

專利授權(quán)。研究所著眼于布局蛋白質(zhì)設(shè)計(jì)產(chǎn)業(yè)，獲得100余項(xiàng)專利授權(quán)。授權(quán)專利重點(diǎn)方向?yàn)椋横槍?duì)蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)、蛋白質(zhì)設(shè)計(jì)的通用技術(shù)方法，主要涉及建模方法、自組裝體、蛋白質(zhì)開關(guān)和新型蛋白質(zhì)骨架等；針對(duì)特定功能蛋白質(zhì)的設(shè)計(jì)優(yōu)化，主要涉及酶、檢測(cè)試劑和抗病毒多肽等。其中，大部分專利由世界知識(shí)產(chǎn)權(quán)組織、美國(guó)專利商標(biāo)局授權(quán)，部分重要專利同步獲中國(guó)、日本、德國(guó)等授權(quán)。

產(chǎn)品研發(fā)。研究所研發(fā)的新型冠狀病毒疫苗SKYCovione已獲批上市，同時(shí)腫瘤免疫藥物NL-201、乳糜瀉治療藥物TAK-062、流感疫苗FluMos-v1和FluMos-v2共4個(gè)藥物進(jìn)入臨床試驗(yàn)階段（表1）。其中，SKYCovione由全球衛(wèi)生非營(yíng)利性組織流行病防范創(chuàng)新聯(lián)盟（CEPI）資助研發(fā)，是首款人工設(shè)計(jì)的納米顆粒疫苗，被世界衛(wèi)生組織（WHO）列入緊急使用清單，并獲得韓國(guó)、英國(guó)批準(zhǔn)。

蛋白質(zhì)設(shè)計(jì)研究所創(chuàng)新特點(diǎn)分析

深耕基礎(chǔ)前沿先做強(qiáng)再做大

原創(chuàng)性和引領(lǐng)性的生命科學(xué)基礎(chǔ)前沿研究，具有探索性、不確定性、長(zhǎng)周期性的特征，既需要敢為天下先、勇闖“無(wú)人區(qū)”的創(chuàng)新精神，又需要厚積薄發(fā)、“十年磨一劍”的戰(zhàn)略定力。Baker團(tuán)隊(duì)深耕蛋白質(zhì)設(shè)計(jì)領(lǐng)域，特別是在研究所成立并取得廣泛支持后，堅(jiān)持奉行長(zhǎng)期主義，持續(xù)提升原始創(chuàng)新能力，賦能科學(xué)探索由易到難；不斷加強(qiáng)技術(shù)供給，驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)化運(yùn)用由點(diǎn)及面。

Baker于1993年擔(dān)任華盛頓大學(xué)生物化學(xué)系任助理教授后，著手獨(dú)立開展相關(guān)研究工作。在研究方法上，有別于主流的結(jié)構(gòu)生物學(xué)經(jīng)典實(shí)驗(yàn)方法，Baker將計(jì)算生物學(xué)作為解謎的“金鑰匙”。1996年，他帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)編寫可根據(jù)氨基酸序列解析蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的Rosetta程序，并通過(guò)迭代優(yōu)化在后續(xù)的國(guó)際蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)計(jì)算機(jī)預(yù)測(cè)系列比賽中持續(xù)保持領(lǐng)先。在研究策略上，Baker團(tuán)隊(duì)運(yùn)用格點(diǎn)計(jì)算、眾包科學(xué)等手段，解決計(jì)算資源不足、模擬難度大等難題。Baker團(tuán)隊(duì)于2005年發(fā)起Rosetta@home項(xiàng)目，在全球范圍內(nèi)利用閑置計(jì)算資源進(jìn)行蛋白質(zhì)計(jì)算；于2008年聯(lián)合研發(fā)電子游戲Foldit，實(shí)現(xiàn)了蛋白質(zhì)折疊的眾包科學(xué)。基于上述方法策略，Baker團(tuán)隊(duì)成功設(shè)計(jì)首個(gè)非天然蛋白質(zhì)Top7（2003年）、用于乳糜瀉治療的重組酶KumaMax（2012年），揭開了蛋白質(zhì)從頭設(shè)計(jì)（de novo protein design）的序幕，打通了“功能—設(shè)計(jì)—篩選”的計(jì)算鏈條。這些長(zhǎng)期科學(xué)實(shí)踐中的積累，為研究所創(chuàng)建奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

研究所創(chuàng)建后，繼續(xù)圍繞根據(jù)功能設(shè)計(jì)骨架、基于結(jié)構(gòu)反推序列和預(yù)測(cè)篩選的底層邏輯進(jìn)行布局。在共性技術(shù)創(chuàng)新上，研究所加快生物物理學(xué)、有機(jī)化學(xué)、免疫工程學(xué)、基因組學(xué)、生物信息學(xué)、計(jì)算生物學(xué)等多學(xué)科前沿理論與技術(shù)的交叉應(yīng)用，迭代升級(jí)蛋白質(zhì)設(shè)計(jì)軟件工具箱。在研發(fā)能力建設(shè)上，研究所重點(diǎn)加強(qiáng)科研平臺(tái)設(shè)施配備，形成了以計(jì)算工具為核心、學(xué)科交叉實(shí)驗(yàn)室為支撐的布局。其中，建有270個(gè)計(jì)算節(jié)點(diǎn)、500塊英偉達(dá)GPU加速卡、9000個(gè)CPU內(nèi)核的高性能計(jì)算基礎(chǔ)設(shè)施。在此基礎(chǔ)上，研究所實(shí)現(xiàn)了蛋白質(zhì)-小分子互作、蛋白質(zhì)亞基組裝和可編程設(shè)計(jì)等技術(shù)突破。隨著系列新型蛋白質(zhì)的成功設(shè)計(jì)，研究所將轉(zhuǎn)化應(yīng)用由早期聚焦疫苗、藥物，拓展至以生物醫(yī)藥、生物傳感為主體，涉及碳封存、綠色制造、綠色農(nóng)業(yè)、生物材料和生物燃料的產(chǎn)業(yè)布局。

AI賦能干濕結(jié)合領(lǐng)跑新范式

隨著科學(xué)研究進(jìn)入第五范式，生命科學(xué)和AI的交叉融合成為科學(xué)發(fā)展的重要趨勢(shì)。在生命科學(xué)領(lǐng)域，AI技術(shù)已經(jīng)成為推動(dòng)前沿創(chuàng)新的加速器，也是應(yīng)對(duì)組合爆炸問(wèn)題的新引擎。研究所通過(guò)快速移植AI前沿技術(shù)賦能底層算法創(chuàng)新，結(jié)合濕實(shí)驗(yàn)規(guī)模化制備驗(yàn)證，形成干濕實(shí)驗(yàn)有機(jī)結(jié)合的迭代創(chuàng)新路徑。

對(duì)于蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)這一組合爆炸型問(wèn)題，重點(diǎn)是建立搜索策略，在一維氨基酸序列形成的海量三維結(jié)構(gòu)狀態(tài)空間中高效檢索最優(yōu)解。相比傳統(tǒng)經(jīng)驗(yàn)主義、小規(guī)模或大規(guī)模試錯(cuò)的方式，通過(guò)AI有效整合多模態(tài)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)、多學(xué)科知識(shí)實(shí)現(xiàn)理性構(gòu)建，成為破解這一難題的關(guān)鍵。研究所率先將深度學(xué)習(xí)Transformer神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)用于殘基形狀預(yù)測(cè)，成功開發(fā)trRosetta軟件，在預(yù)測(cè)精度上實(shí)現(xiàn)了領(lǐng)先。在AlphaFold2軟件運(yùn)用端到端模型訓(xùn)練方法取得突破后，研究所迅速借鑒并開發(fā)RoseTTAFold軟件，實(shí)現(xiàn)了可比擬的預(yù)測(cè)精度和更低的計(jì)算資源消耗，共同開啟了AI賦能生命科學(xué)的新時(shí)代。

對(duì)于蛋白質(zhì)設(shè)計(jì)這一無(wú)中生有型問(wèn)題，重點(diǎn)是實(shí)現(xiàn)骨架生成、可表達(dá)序列篩選、預(yù)期結(jié)構(gòu)匹配，構(gòu)建與天然蛋白質(zhì)特性相似、功能不同的新型蛋白質(zhì)。相比主流的濕實(shí)驗(yàn)主導(dǎo)、干實(shí)驗(yàn)輔助模式，通過(guò)AI實(shí)現(xiàn)高維空間、多種約束條件下的智能設(shè)計(jì)，是破解通過(guò)實(shí)驗(yàn)方法無(wú)法解決問(wèn)題的重要手段。相比單一的干實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ剑Y(jié)合濕實(shí)驗(yàn)規(guī)模化制備驗(yàn)證，更為符合生命科學(xué)研究特點(diǎn)和發(fā)展規(guī)律。研究所開發(fā)的RFdiffusion軟件率先運(yùn)用計(jì)算機(jī)視覺(jué)方向的擴(kuò)散模型，可完成蛋白質(zhì)骨架的智能設(shè)計(jì)；ProteinMPNN軟件通過(guò)快速優(yōu)化深度學(xué)習(xí)Structure Transformer神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，可完成蛋白質(zhì)三維結(jié)構(gòu)高效反推氨基酸序列。Rfdiffusion、ProteinMPNN和RoseTTAFold軟件共同實(shí)現(xiàn)了蛋白質(zhì)設(shè)計(jì)的智能化。在此基礎(chǔ)上，研究所結(jié)合濕實(shí)驗(yàn)規(guī)模化制備驗(yàn)證，形成了蛋白質(zhì)設(shè)計(jì)的干濕耦合。在系列代表性論文中，研究所均采用干實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)生成、濕實(shí)驗(yàn)制備驗(yàn)證的模式，并以大量篇幅展示濕實(shí)驗(yàn)結(jié)果。例如，在推出ProteinMPNN軟件的論文中，研究所團(tuán)隊(duì)表達(dá)、驗(yàn)證了超過(guò)170個(gè)蛋白質(zhì)，并解析了其中2個(gè)蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)，從而驗(yàn)證了軟件的有效性。這一AI賦能、干濕結(jié)合的創(chuàng)新路徑，開啟了蛋白質(zhì)從頭設(shè)計(jì)的智能化時(shí)代。基于深度學(xué)習(xí)的蛋白質(zhì)設(shè)計(jì)，入選Nature雜志2024年值得關(guān)注的七大技術(shù)。

推動(dòng)創(chuàng)新鏈與產(chǎn)業(yè)鏈融合發(fā)展

當(dāng)前，生命科學(xué)開放式創(chuàng)新的特征日益突出，基礎(chǔ)研究、應(yīng)用研究、開發(fā)研究和產(chǎn)業(yè)化界限趨于模糊，從創(chuàng)新到轉(zhuǎn)化的周期逐漸縮短。研究所著眼于發(fā)掘蛋白質(zhì)設(shè)計(jì)的廣闊應(yīng)用前景，塑造更為健康、可持續(xù)發(fā)展的世界，探索創(chuàng)新鏈與產(chǎn)業(yè)鏈“雙鏈”協(xié)同，以前沿技術(shù)創(chuàng)新推動(dòng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展，催生新技術(shù)、新產(chǎn)品、新模式。

研究所依托轉(zhuǎn)化研究中心設(shè)立“轉(zhuǎn)化研究員計(jì)劃”，在支持科學(xué)突破從創(chuàng)意走向產(chǎn)品、從實(shí)驗(yàn)室走向市場(chǎng)上發(fā)揮了關(guān)鍵作用。計(jì)劃主要面向博士后，由生命科學(xué)發(fā)現(xiàn)基金會(huì)、華盛頓州研究基金會(huì)和華盛頓大學(xué)等提供資金支持，顧問(wèn)委員會(huì)、學(xué)術(shù)委員會(huì)和華盛頓大學(xué)商業(yè)化中心等提供專業(yè)指導(dǎo)。計(jì)劃梯度設(shè)置4個(gè)階段：基礎(chǔ)研究階段，支持蛋白質(zhì)科學(xué)基本問(wèn)題探索，評(píng)估成果發(fā)展?jié)摿εc應(yīng)用前景； 轉(zhuǎn)化研究階段，提供研發(fā)指導(dǎo)、經(jīng)費(fèi)資助和平臺(tái)支持，提升技術(shù)成熟度；初創(chuàng)公司階段，依托華盛頓大學(xué)提供創(chuàng)業(yè)指導(dǎo)、創(chuàng)業(yè)孵化，助推科研人員成為創(chuàng)業(yè)者； 衍生公司階段，在西雅圖地區(qū)推出獨(dú)立法人公司，推動(dòng)臨床試驗(yàn)、產(chǎn)業(yè)合作和產(chǎn)品市場(chǎng)化。

“轉(zhuǎn)化研究員計(jì)劃”設(shè)立10年以來(lái)，研究所在蛋白質(zhì)設(shè)計(jì)、新藥研發(fā)、代謝工程、生物傳感等領(lǐng)域孵化9家衍生公司，累計(jì)融資超過(guò)10億美元（表2）。其中，新型納米顆粒技術(shù)研發(fā)及應(yīng)用具有代表性。該研究于2014年獲“轉(zhuǎn)化研究員計(jì)劃”支持，由博士后Neil King負(fù)責(zé)。資助期滿后，King將這一技術(shù)用于疫苗、藥物遞送功能性蛋白質(zhì)納米材料設(shè)計(jì)，并于2018年依托研究所孵化Icosavax公司，開展納米顆粒疫苗的商業(yè)開發(fā)。Icosavax公司布局呼吸道合胞病毒與人類偏肺病毒聯(lián)合疫苗（臨床Ⅱ期）等4個(gè)管線的抗病毒疫苗研發(fā)，并于2021年在美國(guó)納斯達(dá)克上市。2023年12月，英國(guó)-瑞典制藥公司阿斯利康以11億美元收購(gòu)Icosavax公司及其新型納米顆粒技術(shù)，顯示出蛋白質(zhì)設(shè)計(jì)在生物醫(yī)藥產(chǎn)業(yè)的應(yīng)用前景、商業(yè)價(jià)值。

發(fā)揮戰(zhàn)略科學(xué)家定向引航作用

戰(zhàn)略科學(xué)家是在科技創(chuàng)新活動(dòng)中，以前瞻性戰(zhàn)略思維謀劃方向布局、帶動(dòng)關(guān)鍵領(lǐng)域創(chuàng)新能力提升的關(guān)鍵少數(shù)。從初創(chuàng)起步到領(lǐng)軍蛋白質(zhì)設(shè)計(jì)革命，研究所創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)的斐然成就，充分展現(xiàn)了所長(zhǎng)Baker的帥才作用和獨(dú)到價(jià)值。

在創(chuàng)新文化上，深刻把握生命科學(xué)交叉融合創(chuàng)新、使能技術(shù)驅(qū)動(dòng)和生物醫(yī)藥產(chǎn)業(yè)規(guī)模增長(zhǎng)的發(fā)展趨勢(shì)，Baker明確了研究所科學(xué)家精神與企業(yè)家精神相結(jié)合的文化基因。作為研究所的“架構(gòu)師”，他主張面向生命健康、可持續(xù)發(fā)展需求，攻關(guān)具有前沿性、挑戰(zhàn)性和開拓性的科學(xué)問(wèn)題、工程技術(shù)難題和產(chǎn)業(yè)技術(shù)問(wèn)題。他倡導(dǎo)充分享受純粹科研的樂(lè)趣，不以發(fā)表論文為終點(diǎn)，而是努力提升創(chuàng)新的質(zhì)量、效益和價(jià)值。

在管理模式上，立足打造蛋白質(zhì)設(shè)計(jì)的“創(chuàng)意工廠”，Baker采用進(jìn)化科學(xué)“集體大腦”理念，通過(guò)實(shí)施扁平化、分布式、開放性管理，形成創(chuàng)新的集群效應(yīng)、網(wǎng)絡(luò)效應(yīng)。以實(shí)驗(yàn)室管理為例，他發(fā)揮“中樞”作用，依靠基因組科學(xué)、生物工程、化學(xué)工程、計(jì)算機(jī)科學(xué)和物理學(xué)的交叉背景，引導(dǎo)跨學(xué)科、跨領(lǐng)域、多主體、多視角融合創(chuàng)新；堅(jiān)持親自指導(dǎo)研究生、博士后，鼓勵(lì)自主選題、自由探索；營(yíng)造寬松氛圍，通過(guò)組會(huì)、年會(huì)、下午茶活動(dòng)和戶外團(tuán)建等形式，激發(fā)思想碰撞、創(chuàng)新靈感。

在品牌塑造上，Baker堅(jiān)持知識(shí)生成與影響力打造并重，以期建成蛋白質(zhì)設(shè)計(jì)領(lǐng)域的“貝爾實(shí)驗(yàn)室”。通過(guò)引領(lǐng)蛋白質(zhì)設(shè)計(jì)生成、構(gòu)建開源算法軟件生態(tài)、驅(qū)動(dòng)產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用，研究所在成為關(guān)鍵核心技術(shù)原始創(chuàng)新策源地的同時(shí)，推動(dòng)蛋白質(zhì)設(shè)計(jì)從生命科學(xué)“舞臺(tái)”的邊緣邁向中央。基于品牌效應(yīng)，研究所成為人才集聚“強(qiáng)磁場(chǎng)”，并通過(guò)培養(yǎng)、輸出人才持續(xù)擴(kuò)大國(guó)際影響。同時(shí)，Baker先后榮獲生命科學(xué)突破獎(jiǎng)（2021年）、威利生物醫(yī)學(xué)科學(xué)獎(jiǎng)（2022年），并被行業(yè)媒體STAT評(píng)為生命科學(xué)領(lǐng)域最具影響力的50位領(lǐng)導(dǎo)者之一（2024年）。

構(gòu)建開放共享融合創(chuàng)新生態(tài)

大科學(xué)、大數(shù)據(jù)、大工程的當(dāng)代科學(xué)研究范式，使跨組織、跨領(lǐng)域、跨地域、跨行業(yè)的聯(lián)合研究成為生命科學(xué)研究的主要潮流。在數(shù)字化、智能化時(shí)代，科學(xué)運(yùn)用眾包思想、分布式計(jì)算和云平臺(tái)等，成為讓生命科學(xué)創(chuàng)新跑出“加速度”的關(guān)鍵。

在科研協(xié)作方面，憑借自身的學(xué)術(shù)影響力、科研硬實(shí)力、學(xué)術(shù)話語(yǔ)權(quán)，研究所構(gòu)建形成以美國(guó)霍華德·休斯醫(yī)學(xué)研究所、哈佛大學(xué)、梅奧診所等100余家機(jī)構(gòu)為核心，覆蓋英國(guó)、加拿大、中國(guó)等130個(gè)國(guó)家和地區(qū)5000余家機(jī)構(gòu)的協(xié)同創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)。通過(guò)持續(xù)鞏固戰(zhàn)略引領(lǐng)地位、發(fā)揮輻射帶動(dòng)作用，實(shí)現(xiàn)了創(chuàng)新資源、動(dòng)能和力量的廣泛集聚。

在科企合作方面，研究所與安捷倫科技有限公司、微軟公司、元宇宙公司、安進(jìn)公司、啟明創(chuàng)投公司等科技、互聯(lián)網(wǎng)、醫(yī)藥、資本領(lǐng)域的9家全球行業(yè)領(lǐng)先企業(yè)建立了合作伙伴關(guān)系，獲得了高質(zhì)量的儀器設(shè)備、計(jì)算資源、制藥技術(shù)、資本運(yùn)營(yíng)支持，有效加強(qiáng)了軟件硬件實(shí)力、技術(shù)供給能力、產(chǎn)品創(chuàng)新潛力和市場(chǎng)適應(yīng)能力。例如，微軟公司價(jià)值400萬(wàn)美元、亞馬遜網(wǎng)絡(luò)服務(wù)公司價(jià)值100萬(wàn)美元的云計(jì)算資源支持及數(shù)據(jù)服務(wù)，提升了研究所的數(shù)據(jù)運(yùn)算與存儲(chǔ)能力。

在開放創(chuàng)新方面，不同于生命科學(xué)領(lǐng)域常規(guī)的資源互補(bǔ)合作模式，研究所采用計(jì)算機(jī)領(lǐng)域的開源社區(qū)開發(fā)、游戲化學(xué)習(xí)模式：建立完善了Rosetta社區(qū)（Rosetta Commons），通過(guò)線上學(xué)術(shù)聯(lián)盟優(yōu)化設(shè)計(jì)計(jì)算建模和蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)的Rosetta系列軟件；開發(fā)Foldit游戲，借助眾包模式吸引大眾參與加速蛋白質(zhì)研究，形成了生命科學(xué)交叉融合創(chuàng)新的新模式。其中，Rosetta系列軟件已授權(quán)給30000個(gè)團(tuán)體，支持了眾多學(xué)術(shù)、產(chǎn)業(yè)研發(fā)項(xiàng)目，并且仍在運(yùn)營(yíng)升級(jí)。

對(duì)生命科學(xué)新型研發(fā)機(jī)構(gòu)建設(shè)的啟示

蛋白質(zhì)設(shè)計(jì)研究所以基礎(chǔ)前沿研究為根基，以拓展產(chǎn)業(yè)新興領(lǐng)域?yàn)槟繕?biāo)，實(shí)現(xiàn)了科研范式塑造、創(chuàng)新生態(tài)構(gòu)建、資源優(yōu)化配置、科技成果供給，具有重要借鑒意義。當(dāng)前，生命科學(xué)已成為科技強(qiáng)國(guó)建設(shè)的重要突破口，提升原始創(chuàng)新、技術(shù)供給和產(chǎn)品生成能力，需要促進(jìn)新型研發(fā)機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)從量的積累到質(zhì)的躍升。在吸取國(guó)外有益經(jīng)驗(yàn)的同時(shí)，生命科學(xué)新型研發(fā)機(jī)構(gòu)建設(shè)要充分利用好新型舉國(guó)體制優(yōu)勢(shì)，探索中國(guó)特色發(fā)展道路，從而支撐我國(guó)在生命科學(xué)領(lǐng)域搶占國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)制高點(diǎn)、構(gòu)筑發(fā)展新優(yōu)勢(shì)。

聚焦頂層設(shè)計(jì)加強(qiáng)制度保障

推動(dòng)和保障新型研發(fā)機(jī)構(gòu)高質(zhì)量、可持續(xù)發(fā)展，是國(guó)家創(chuàng)新體系建設(shè)和科技體制改革的重要方向。基于大學(xué)、區(qū)域和國(guó)家的多元支持，蛋白質(zhì)設(shè)計(jì)研究所迅速崛起，有效反哺了華盛頓州生物醫(yī)藥產(chǎn)業(yè)，并成為美國(guó)在該領(lǐng)域的重要?jiǎng)?chuàng)新力量。

在新型研發(fā)機(jī)構(gòu)蓬勃發(fā)展的潮流下，要充分發(fā)揮新型舉國(guó)體制優(yōu)勢(shì)，研究制定發(fā)展規(guī)劃、管理制度，營(yíng)造更加有利于創(chuàng)新和發(fā)展的政策環(huán)境。在頂層設(shè)計(jì)上，探索嵌入國(guó)家科技創(chuàng)新體系的路徑措施，暢通晉升國(guó)家隊(duì)的通道；突出科研特區(qū)優(yōu)勢(shì)地位，鼓勵(lì)精準(zhǔn)化、差異化、個(gè)性化改革探索，打造科研機(jī)制創(chuàng)新試驗(yàn)田；建立完善并退改規(guī)則，破除區(qū)域創(chuàng)新資源流動(dòng)的制度障礙。在機(jī)制建設(shè)上，針對(duì)生命科學(xué)新型研發(fā)機(jī)構(gòu)更多瞄準(zhǔn)基礎(chǔ)前沿研究、更加依賴政策支持與資金保障的特點(diǎn)，建立健全以質(zhì)量、績(jī)效、貢獻(xiàn)為核心的綜合評(píng)價(jià)機(jī)制，財(cái)政穩(wěn)定支持與多元資助結(jié)合的經(jīng)費(fèi)保障機(jī)制，以及市場(chǎng)化運(yùn)作、企業(yè)化管理的運(yùn)營(yíng)管理機(jī)制等。

立足以精立業(yè)搶占變革先機(jī)

大力推進(jìn)關(guān)鍵核心技術(shù)攻關(guān)，努力取得原創(chuàng)性、迭代性、顛覆性創(chuàng)新成果，是提升科技創(chuàng)新引領(lǐng)力和國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力的要義，也是新型研發(fā)機(jī)構(gòu)建設(shè)布局的著力點(diǎn)。Baker帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)致力于蛋白質(zhì)設(shè)計(jì)研究，在研究所成立后持續(xù)深耕主業(yè)，是取得系列原創(chuàng)性、引領(lǐng)性成果的關(guān)鍵。

當(dāng)前，生命科學(xué)進(jìn)入數(shù)據(jù)爆發(fā)的新時(shí)代，AI驅(qū)動(dòng)的生命科學(xué)研究新范式呼之欲出，迸發(fā)出一批快速發(fā)展的前沿研究方向。在建設(shè)布局上，應(yīng)當(dāng)以戰(zhàn)略高度、長(zhǎng)遠(yuǎn)角度、全球視野，圍繞“小而精、小而特、小而強(qiáng)”的建設(shè)思路，進(jìn)一步優(yōu)化生命科學(xué)新型研發(fā)機(jī)構(gòu)布局。注重瞄準(zhǔn)國(guó)家急需的“高精尖缺”等領(lǐng)域，堅(jiān)持從第一性原理出發(fā)，建設(shè)細(xì)分方向“一技之長(zhǎng)”、新興產(chǎn)業(yè)“一席之地”的生命科學(xué)新型研發(fā)機(jī)構(gòu)，推動(dòng)以點(diǎn)的突破搶占新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展先機(jī)。在研發(fā)模式上，面對(duì)新范式的機(jī)遇和挑戰(zhàn)，需要生命科學(xué)新型研發(fā)機(jī)構(gòu)高效運(yùn)用AI前沿科技成果、數(shù)據(jù)資源和算力基礎(chǔ)設(shè)施，著力開發(fā)自主原創(chuàng)的算法、軟件，主動(dòng)適應(yīng)、把握和引領(lǐng)知識(shí)與模型雙驅(qū)動(dòng)的干濕結(jié)合模式。

突出市場(chǎng)導(dǎo)向集聚創(chuàng)新要素

生命科學(xué)技術(shù)行業(yè)市場(chǎng)規(guī)模日趨擴(kuò)大，既向科技創(chuàng)新提出了巨大需求，也為成果轉(zhuǎn)化提供了廣闊土壤。蛋白質(zhì)設(shè)計(jì)研究所打通科技研發(fā)、成果轉(zhuǎn)化、企業(yè)孵化的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)鏈條，構(gòu)建從實(shí)驗(yàn)室到產(chǎn)業(yè)化的橋梁樞紐、產(chǎn)學(xué)研用有機(jī)結(jié)合的創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)，開放式創(chuàng)新、市場(chǎng)化創(chuàng)新特征突出。超大規(guī)模的市場(chǎng)是我國(guó)的重要優(yōu)勢(shì)，也是促進(jìn)關(guān)鍵核心技術(shù)攻關(guān)的根本動(dòng)力。

生命科學(xué)新型研發(fā)機(jī)構(gòu)建設(shè)，需要充分借助市場(chǎng)機(jī)制的有利作用。在資源集聚上，發(fā)揮新型研發(fā)機(jī)構(gòu)平臺(tái)樞紐作用，吸納學(xué)術(shù)界、產(chǎn)業(yè)界、投資界等多元化人才加入理事會(huì)，構(gòu)建涵蓋科研機(jī)構(gòu)、醫(yī)療機(jī)構(gòu)、投資機(jī)構(gòu)和企業(yè)等的廣泛合作網(wǎng)絡(luò)；借助金融投資、科技金融等拓寬融資渠道，通過(guò)組織國(guó)際合作項(xiàng)目、科學(xué)計(jì)劃主動(dòng)布局和積極利用國(guó)際創(chuàng)新資源。在成果轉(zhuǎn)化上，注重把握市場(chǎng)需求、市場(chǎng)機(jī)制、市場(chǎng)規(guī)律，構(gòu)建從“0到1再到N”的成果轉(zhuǎn)化體系，加強(qiáng)創(chuàng)業(yè)幫扶指導(dǎo)促進(jìn)企業(yè)孵化，建立健全成果轉(zhuǎn)化收益激勵(lì)機(jī)制，推動(dòng)科研人員參與成果的產(chǎn)業(yè)化、商業(yè)化、資本化，通過(guò)靠產(chǎn)業(yè)、靠市場(chǎng)實(shí)現(xiàn)“自我造血”功能。

堅(jiān)持以人為本營(yíng)造寬松環(huán)境

人才是第一資源，是科技創(chuàng)新的核心驅(qū)動(dòng)力。營(yíng)造良好科研生態(tài)環(huán)境，源源不斷聚才、引才、育才，是提高科技創(chuàng)新質(zhì)量效率的關(guān)鍵。蛋白質(zhì)設(shè)計(jì)研究所竭力優(yōu)化創(chuàng)新微生態(tài)、塑造品牌影響力，集聚戰(zhàn)略科學(xué)家、科技領(lǐng)軍人才和青年科技人才，為原始創(chuàng)新持續(xù)注入動(dòng)能。

當(dāng)前，我國(guó)在生命科學(xué)領(lǐng)域的科技帥才比較稀缺，交叉前沿方向的領(lǐng)軍拔尖人才數(shù)量亟待提升，迫切需要科技創(chuàng)新與人才驅(qū)動(dòng)同頻共振。新型研發(fā)機(jī)構(gòu)因其體制機(jī)制優(yōu)勢(shì)，能夠有效發(fā)揮人才集聚的“磁場(chǎng)效應(yīng)”，為生命科學(xué)前沿創(chuàng)新提供強(qiáng)大的人力資源保障。在創(chuàng)新環(huán)境上，通過(guò)建立實(shí)施基于創(chuàng)新質(zhì)量與產(chǎn)業(yè)貢獻(xiàn)的長(zhǎng)周期人才評(píng)價(jià)機(jī)制，科學(xué)合理的容錯(cuò)免責(zé)機(jī)制，以及扁平化、模塊化、開放化的科研人員管理模式等，營(yíng)造崇尚創(chuàng)新、鼓勵(lì)探索、干事創(chuàng)業(yè)、追求卓越的科研氛圍。在人才建設(shè)上，進(jìn)一步發(fā)揮戰(zhàn)略科學(xué)家“關(guān)鍵少數(shù)”作用，建立以信任為基礎(chǔ)的使用機(jī)制，賦予更大自主權(quán)和決策權(quán)；加強(qiáng)復(fù)合型人才培養(yǎng)，探索“人才+工程/任務(wù)”組織模式，進(jìn)一步擴(kuò)大職稱自主評(píng)審權(quán)限并打破年齡、身份與職級(jí)等限制，建立與企業(yè)的人才雙向流動(dòng)機(jī)制，著力造就兼具科學(xué)家精神與企業(yè)家精神的領(lǐng)軍拔尖人才。

（作者：趙潤(rùn)州、倪銘、法云智、伯曉晨、焦劍，軍事科學(xué)院軍事醫(yī)學(xué)研究院。《中國(guó)科學(xué)院院刊》供稿）