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北京先进光源在生命科学中的应用用户研讨会在高能所召开


4月19日,北京先进光源在生命科学中的应用用户研讨会在高能所举办,参加会议的有来自中科院生物物理所、动物所、微生物所、植物所的专家, 院基础局综合处黄敏处长以及高能所的有关研究人员。

高能所姜晓明副所长首先介绍了北京综合研究中心的筹备情况,计划中的北京综合研究中心包括北京先进光源,极端条件研究平台,成像研究中心和大型计算平台等,结合蛋白质科学、纳米科学等其他研究中心,希望成为我国基础研究的"超级航母",为我国未来科学技术研究提供具有战略意义的创新基地,并为北京这个基础研究实力最为雄厚的研究所群体提供良好的发展空间和条件。

基础局黄敏处长简要介绍了综合研究中心和北京先进光源的进展情况,并明确表示,北京先进光源应该是一个以各学科用户的科学目标为指导的大科学平台,希望高能所同志充分考虑用户的需求,尽早完成方案设计,提交上级部门讨论。目前北京市政府表示了积极的合作意愿,北京综合研究中心拟落户怀柔雁栖湖工业园区。目前当务之急是明确作为北京综合研究中心主力设施的北京先进光源的科学定位和设计指标,争取早日立项。

高能所董宇辉研究员介绍了北京先进光源上与生命科学研究相关线站的设计情况。北京先进光源将为生命科学提供蛋白质晶体学、硬X射线长平行光成像、相干X射线衍射和X射线光子相关谱学、小角X射线散射、X射线吸收谱、时间分辨以及硬X射线微/纳米探针等先进的实验线站。这些线站的设计指标处于目前世界上最好的水平,应该能够为生命科学用户提供从分子结构、细胞结构直到组织水平静态和动态结构研究的有利手段。

生物物理所龚为民副所长报告了结构生物学研究对光源的需求。鉴于目前结构生物学的发展态势,今后我们将要面对的主要是生物学意义及其重要的蛋白质复合物和膜蛋白的结构,这些结构研究需要面对的是大晶胞、小晶体的结构解析,因此蛋白质晶体学束线必须能够提供聚焦足够小(微米量级)和平行性更好的X光;而为了满足药物研发等应用的需求,实验站上的自动化程度必须要足够高,才能满足大量结构解析的需要;另外,未来结构生物学的研究方向还包括把结构深入到细胞水平中,即结构生物学需要从试管回到细胞中去,北京先进光源提供的微聚焦光束将能够有力推动这一方面的研究进展。

生物物理所苗龙研究员介绍了与生物学研究相关的成像技术的发展态势。目前荧光显微镜技术已经得到非常大的发展,冷冻电镜也在最近几年内获得长足的进步。但是鉴于生物学问题的复杂性,任何一种实验技术都具有这样那样的局限性,X射线成像由于具有穿透力好、对样品扰动小的优势,可与荧光显微镜、电镜互相补充,能够为细胞生物学等领域的研究提供有利的工具。希望新光源上的X射线显微技术可以提供10nm量级的分辨能力,并且能够区分出各种亚细胞器。

微生物所刘一苇研究员介绍了中国生物学研究对同步辐射的需求。目前中国的生物学研究虽然得到很大的发展,但是和发达国家相比仍还有很大差距,这与中国的具体国力很不相称。估计未来中国的生物学各领域研究队伍将会有很大的增加,因此在北京建设一个新的光源是非常必要的,甚至等到新光源建成,都可能满足不了生物学研究的需求。

动物所白明研究员报告了动物演化研究对成像技术的需求情况,生物的演化已经从以前的定性描述发展到现在的定量处理阶段,所以必须有准确的、高空间分辨和密度分辨能力的成像技术提供动物各个组织和器官的精确图像。同步辐射成像技术近年的发展为该领域工作提供了诱人的前景,希望北京先进光源的建设能够为动物学和进化的研究提供有利的工具。

报告之后,与会各位专家进行了热烈的讨论。大家一致认为,中国作为一个大国,目前的同步辐射光源(包括上海光源)是远远不够的,北京先进光源的建设非常急迫和必要。同步辐射装置能够支持各个领域的前沿研究,这种支持也是有很明显的地域特征的,这一点在美国、欧洲和日本的同步辐射装置布局和运行中得到了很好的体现。

讨论中专家特别强调对于生命科学研究领域,同步辐射装置不仅仅是测试中心,更是一个重要的研究中心。虽然在一些常规的药物研发和蛋白质功能研究过程中,研究者只是把同步辐射蛋白质晶体结构测定作为一种重要数据的获取手段来解释或者解决他们的研究问题;但是对那些难度高并且意义重大的蛋白质结构和功能研究(一般也是生物学的基础科学问题),则往往需要长期的、旷日持久的反复实验,来尝试、摸索并不断修正、完善实验条件,才能最后获得理想结果。从这个意义上说,国内生命科学用户对同步辐射的需求决不能仅仅用每年国内产生的结构数量来衡量,实际的工作量将远远超过这些简单的数据。而根据美国、欧洲和日本的发展态势,我国在未来的十年、二十年甚至五十年内,生物学研究的队伍将会以很快的速度增加,没有必要的研究基地的支持和研究思路的创新,将大大限制应有的科技成果产出和原创的科学贡献。

对北京先进光源的设计,既要考虑到我国日益增长的研究实力,也要考虑到我们现在的研究能力已具备了攻克世界性前沿难题的实力。虽然新光源要在十年后才能建成、运行,但各个线站在现阶段的设计过程中就要注重了解、掌握最新的同步辐射技术及进展情况,并不断发展更好的空间分辨、时间分辨、能量分辨和密度分辨能力,以保证新光源建成后能为前沿科学问题的研究提供强有力的支持。

(多学科中心 供稿)

 

 

 

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