荧光共振能量转移（FRET）技术是目前唯一可以在活细胞中将分子结构与功能原位实时“可视化”的成像技术。它在细胞信号转导分子机制研究、疾病发生发展的分子机制研究以及分子靶向药物研发等生命科学领域都有着广泛的应用场景。
在华南师范大学激光生命科学教育部重点实验室，就有一套全球首创的智能定量FRET显微成像系统。仅需一键操作就能完成FRET测量与定量分析，极大提高科研实验效率。
这是华南师范大学生物光子学研究院博士后、院长陈同生教授与FRET成像技术“死磕”20多年的结果。他带领团队攻克一个个技术壁垒，推动中国FRET定量检测仪器领先全球。
陈同生说，在勇攀生命科学高峰的征途上，将继续为生命科学领域研发出更加精密、专业的显微镜产品，为实现人类健康和幸福生活而不懈奋斗。
陈同生（左三）与学生交流。/珠江时报记者章佳琳摄
矢志啃下技术“硬骨头”
1999年，陈同生进入华中科技大学攻读生物医学工程博士。经过反复实验，陈同生发现活细胞FRET定量分析过程烦琐且不稳定，仅从活细胞的养殖到最后得出测量结果就需要完成256个步骤。“且每一步都不能出错，否则一切前功尽弃，全部推倒重来。”陈同生说，复杂的测量过程极大降低科研效率，甚至有时一年才只能完成一两次实验。其中，缺少稳定、可定量的显微成像系统是问题的关键。
工欲善其事，必先利其器。陈同生决心啃下这块“硬骨头”，从此开启长达20多年的智能定量FRET显微成像系统的科研之旅。
彼时，由于技术攻关难度大，国内几乎无人涉足该领域，国外也才刚刚起步。
这注定是一场从零起步、填补空白的攻坚战。“没有任何技术经验借鉴，没有任何研究资料可查，一切全部从零开始。”起步阶段，陈同生面临的困难和压力巨大，仅在摸FRET技术“门道”上，就足足花了五六年的时间。
陈同生几乎浸泡在实验室，铆足一股干劲，反复做实验。他常常因为高度集中工作而忘记时间，等再走出实验室才发现已至深夜。
一键操作提高实验效率
2003年，陈同生以博士后身份进入华南师范大学，继续开展技术攻关。
经过不懈努力，陈同生带领团队在算法上取得关键技术的重大突破，系统解决了光谱串扰，发展了5大类定量检测分析方法，从理论上解决了无法定量检测的难题，为FRET成像分析实现智能化、自动化提供了重要的技术支撑。
多年的艰辛化作成功的喜悦和泪水。2016年，该项目获得国家自然科学基金委国家重大科研仪器研制项目（主持）“定量FRET显微成像仪的研制（＜1000万）”立项，基于该项目的支持发展了多种智能型活细胞定量FRET成像系统。同时在国际上率先开展了超分辨定量FRET成像技术的研究工作，并于2021年获得国家基金委重点项目的支持（直接研发经费306万元）。
努力实现从“0到1”的攻关，陈同生依托华南师范大学物理学“世界一流学科”和激光生命科学教育部重点实验室，成功组建一支完备的跨学科研发团队，在检测方法创新、仪器自动化整合等方面取得一系列原创性成果，并以此为基础成功研发出智能定量FRET显微成像系统。
如今，智能定量FRET显微成像系统通过“一键式”操作，即可完成自动测量、实时处理、定量分析的整个FRET实验，让广大医学科研人员摆脱了过程复杂缓慢的FRET技术分析，极大提高了实验人员的效率。
“以前整个FRET实验耗时长达一两周，现在仅需要一两个小时就可以得出分析结果。”陈同生说，不仅如此，该技术还大大降低了FRET技术的使用门槛与学习成本。现在即使不了解荧光共振能量转移（FRET）原理的人也能在科研领域应用FRET技术进行药物筛查和药物机理等研究。
躬行实践促进成果转化
一直以来，陈同生还有一个梦想：推动智能定量FRET显微成像系统国产化，让中国拥有定量FRET技术分析的国产利器。
带着这种理念，陈同生躬行实践，为实现智能定量FRET显微成像系统国产化不懈奋斗。
在国产显微仪研制过程中，需要提高仪器的可靠性，这样研制的显微仪才能从实验室走向用户能使用的产品。为此，陈同生带领团队逐一解决工程技术细节问题，走访上下游产业链的器件生产商，促使该产品实现90%国产化，极大降低生产成本。“比如显微仪上的一个摄像头器件，依赖国外进口要10多万元，国产化后只要3万元左右。还有里面的控制转盘国外要5万元，现在我们自己生产只要5000元左右。”陈同生说。
目前，智能定量FRET显微成像系统成功填补了国际国内生命科学研究中活细胞分子结构功能检测、分析产品的空白，并逐渐实现商业化，先后为暨南大学附属第一医院、广东省人民医院和孟超肝胆医院等10多家高校、医院和科研机构提供近3000次检测服务，获得了客户的高度认可。
尽管如此，智能定量FRET显微成像系统要真正实现国产化，征途依旧漫漫。“我们产品实现量产，最关键是要具备稳定性。”他说，这也是近年来团队努力突破的方向。接下来，团队将大力整合上下游产业链资源，建立器件配套加工生产标准，保障自己生产的智能定量FRET显微成像系统的质量稳定性。
以身示范鼓励学生创新创业
今年是博士后制度建立的第36年。“博士后制度已经成为具有中国特色的培养高层次创新型青年人才的重要制度。”陈同生很庆幸自己赶上好时代，成为这项制度的受益者之一。
他说，博士后经历让他找到了生物科研攻关的方向，找准了技术实际应用的关键痛点，为后面的生物医学研究奠定了基础，发挥了积极作用。
在陈同生看来，博士后制度往往是以解决实际问题为导向，通过和导师建立合作关系，独立承担和解决科研攻关任务。博士后研究人员在流动站从事科研工作具有探索、开拓、创新性质，为个人过去所学的知识和技术应用提供了很好的接口。
2021年11月19日至21日，第一届全国博士后创新创业大赛总决赛将在广东佛山举行，这是我国博士后制度实施以来举办的规模最大、覆盖面最广的全国性博士后创新创业赛事。届时，陈同生将带领团队参赛，对此他满怀期待，“大赛将为博士后工作成果提供高规格、高水平的展示平台，有助于博士后创新创业。”
通过身为一名教研人员，借助比赛更好地锻炼学生也是陈同生本次参赛的主要目的。“通过我以身示范，鼓励学生投身创新创业，促进更多创新成果转化落地。”陈同生说，希望所有团队都能紧紧抓住大赛机遇，坚持与时俱进，不断创新，开拓进取，勇攀科技高峰，为强化国家科技战略力量、为实现中华民族伟大复兴的中国梦不懈奋斗。
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文／佛山日报记者郑奕纯
编辑 | 林晓筠
