二十载磨一剑，SPRi技术开启分子互作高通量时代——访苏州普芯生命科学技术有限公司CEO朱劲松博士

在当代数字化浪潮中，大数据技术正以惊人的速度引领科学研究范式的改变，同时，也为探究生物分子间的相互作用提供了无限可能与挑战。在此背景下，高通量检测技术已成为研究生物分子相互作用不可或缺的关键工具。表面等离振子共振成像技术（SPRi）将传统SPR技术与成像技术相结合，突破性实现生物分子互作信息的高通量捕获。目前，全球拥有SPRi技术的科学仪器制造商屈指可数，苏州普芯生命科学技术有限公司（以下简称“普芯生命”）于2021年成立，前身为拥有近20年SPRi技术研发和应用开发的美国Plexera LLC公司，是具有深厚SPRi技术底蕴的科学仪器厂商。

为了进一步了解普芯生命SPRi技术的前世今生和研发历程，近日，仪器信息网特别采访了普芯生命CEO、前国家纳米科学中心研究员朱劲松博士，同时就普芯生命分子互作产品特点、市场前景以及中外仪器行业营商环境等问题展开深入交流。

走访苏州普芯生命科学技术有限公司

（仪器信息网生命科学主编 李博(左)；普芯生命CEO 朱劲松(右)）

普芯虽“新”，SPRi却有廿岁光阴

普芯生命于2021年成立在苏州，前身为全球SPRi技术引领者的美国Plexera LLC公司。朱劲松详细地介绍了两家公司历史渊源和SPRi技术发展历程，追溯历史，Plexera LLC公司起初是美国Lumera公司（Nasdaq:LUMR）在2003年设立的生物检测产品部门。2004年，Lumera公司在纳斯达克上市后，对SPRi技术的发展前景充满信心，累计投资约2000万美元用于深度开发SPRi技术以及加强相关知识产权的保护。随后两年完成了Proteomic ProcessorTM原型样机的研制（2006年）和Kx5 Beta系统开发（2007年），并于2007年宣布成立Plexera Bioscience LLC独资子公司。2009年，Lumera公司受美国金融危机影响欲断臂求生，将SPRi产品线剥离。机缘巧合之下，由朱劲松率领Plexera LLC公司完成了对Plexera Bioscience LLC的并购，并在同年成立全资子公司——广州高通生物技术有限公司（现已注销）。2011年，基于SPRi技术路线的PlexArray™ HT 分子互作系统商业产品成功定型，随后在2018年完成了重要迭代升级，创新实现了“芯片药物筛选技术”和“T细胞和新抗原筛选技术”的应用开发。2021年6月，朱劲松创立了苏州普芯生命科学技术有限公司，集中精力将SPRi技术进行了大幅升级。由此可见，普芯生命虽是刚刚成立2年的新公司，但旗下的SPRi技术却足足有近20年的研发历程。

目前，普芯生命不仅拥有PlexArrayHT SPRi技术全部知识产权，并且实现了核心产品PlexArray™ HT分子互作系统、PlexArray生物芯片及配套试剂盒国产化生产。朱劲松表示：“目前，我们的SPRi分子互作仪已经远销美国和日本市场，用户包括美国系统生物学研究所、哈佛医学院、亚利桑那州立大学Biodesign研究所、日本国立大阪大学、日本理化学研究所、清华大学、中国科学院等知名院校，助力全球科研工作者前沿研究。”

力克通往分子互作高通量时代的“三重难关”

谈及SPRi技术和产品研发过程中遇到的挑战和难题时，朱劲松表示：“开发SPRi技术的初心是希望通过一次实验能够为用户提供大规模、高质量的动力学、亲和力以及浓度等多种维度生物学信息，简化繁琐的实验流程，为生物制药行业和生命科学研究提供高质高效的解决方案。回顾整个研发历程，我们攻克了三重难关才成功研制出高通量、无标记、实时检测的SPRi分子互作系统。”

首先是高通量检测内容，比如5000个蛋白、抗体或者小分子化合物配体等，这些大量配体如何简单、有效的获取是实现高通量检测的首要难题。随着生物技术和试剂行业的快速发展，市场已经提供了良好解决方案，包括试剂、标准品等制造商能够提供各种各样标准化合物，例如美国FDA已经批准的小分子化合物。

其次，高通量检测不单单指仪器本身具备高通量检测技术，对配套设备和辅助技术也有着严格要求。朱劲松团队采取将数千种配体分子打印在一张生物芯片进行高通量测试的技术路径，因此，打印目标分子成为需要攻克的第二道难关。近年来，市场涌现的打印技术层次不穷，比如超声波打印技术能够实现数分钟内完成5-10个384孔板的打印工作。而基于“数智一体化”的仪器研发思路，朱劲松团队选择在原有基础上新增打印功能，通过定制开发和搭配专利表面化学处理技术成功实现了纳升级打印。

最后，高通量检测往往意味着海量原始数据的生成，而将原始数据处理生成合理可靠的拟合数据需要通过性能卓越的软件系统进行算法处理。此外，由于PlexArray™ HT分子互作系统具有成像功能，平均一轮实验能够获得150-200G图像数据，因此，对软件系统的算法分析和图像定位性处理提出了更高的要求。基于十多年的技术研发经验与实验数据积累，朱劲松带领团队成功攻克了最后一道难关，实现了实时数据处理，实验完成后自动生成数据分析报告。

SPRi与表面化学的“珠联璧合”

目前，鉴定生物分子间相互作用的技术手段主要包括SPR技术、BLI技术、MST技术和ITC技术等，其中以SPR和BLI为代表的互作手段虽然能够实现定量检测相互作用，但检测通量还不能达到理想状态。朱劲松解释说：“传统SPR技术采用线性CCD直接测量芯片表面共振角变化的形式，只能进行少数几个位点的检测，因此难以实现理想高通量检测。我们的SPRi技术是将传统SPR技术与成像技术融合攻克了高通量这一关键难题。”

普芯生命SPRi技术采用先进平行光及二维线性CMOS检测器对整张生物芯片表面进行实时检测，通过对影像明暗变化的检测，平行计算出多个位点的折射率的变化，从而实现生物分子互作信息的高通量捕获。此外，通过探测器成像可以同时监测生物芯片整个表面的共振情况，实现了整个工作流程的可视化。据朱劲松透露，目前普芯生命PlexArray™ HT分子互作系统通过搭配自主开发的生物芯片最大限度能够同时检测5000个样品，并且样品用量可以减少至数十微升级。

参观实验室

生物芯片一大优势在于高通量，通过微阵列技术将许多特定的生物分子有序地、高密度地排列固定于芯片表面上。而未经过表面处理的裸金表面（SPR生物芯片的材质多为镀金玻片）对蛋白、核酸，尤其多肽等小分子化合物的吸附能力参次不齐，因此，朱劲松团队创新研发出专利表面化学处理技术，尤其三维表面化学。

首先在硅表面镀上一层薄的纳米金或纳米银，然后再均匀的修饰一层PEG（聚乙二醇）以及硫醇生成树状结构。每个树枝末端形成一个活化基团（生物素化、各类化学功能团等），用于固定蛋白或者小分子化合物，从而大大增加了固定量。小分子化合物通过共价键被固定在树状结构内，不仅保持了天然的构像，而且进一步延展了小分子的空间，使其更利于与生物大分子结合。另外，树枝底部形成的聚乙二醇平面，因其高亲水性而形成具有抗非特异性吸附的水化表面，从而有效降低了检测背景。最后，采用纳米金或纳米银表面修饰技术，使其能够直接通过SPRi技术进行检测。同时，利用纳米对荧光信号的增强效应，大大提高了检测的灵敏度。

朱劲松表示：“普芯生命专利表面化学处理技术实现了在一张生物芯片固定寡糖、多肽、药物等数千种小分子化合物配体，让用户通过一次实验能够收获海量的分子相互作用信息，简化了繁琐的科研任务。”

另外，普芯生命PlexArray™ HT分子互作系统拥有全自动高精度微流体系统和超高精度温控系统，不仅能够实现芯片表面和样品盘的温度控制，同时保证样品的稳定性和实验的准确性，还具备实时监测内部光学系统温度的能力。

Plexera PlexArray™ HT 分子互作系统

市场空间潜力数倍以上，高通量引领风向标

朱劲松认为：“目前全球分子互作市场规模约9-10亿美元，尚未达到饱和，其潜在增长空间可达数倍以上”。他解释说，现如今主流分子互作技术仍然处于“一招鲜吃遍天”阶段，比如SPR技术的固定蛋白检测小分子，BLI技术的抗原、杂交瘤筛选等应用，而高通量分子互作技术目前处于niche阶段，实验室用户对其应用开发程度远远不够。但随着数字化时代的到来，大数据的崛起为生物科学研究带来了革命性的变化，大数据和人工智能的结合为研究生物相互作用提供了前所未有的机遇和挑战。其中，高通量检测作为生物相互作用分析的必备要素，未来将成为分子互作技术发展关键风向标。

朱劲松补充说：“我觉得现在SPRi技术处于一个真正成熟阶段，未来的应用会非常广泛。任何技术成功走向市场总是要找一个突破口，比如SPR技术固定一个蛋白靶标检测小分子，我们以后很可能固定几百个蛋白靶标或激酶等实现高通量profile小分子化合物，或数千乃至上万蛋白进行相互作用阐述信号通道，这对于制药行业显然是一个重要应用。此外，SPRi技术不仅仅能够用于分子间相互作用检测，还能用于分子与细胞间相互作用检测，甚至以后直接进入细胞功能的检测。”

营商环境是影响科学仪器发展关键因素

科学仪器企业的发展要借助各方的力量：要有政府支持，要有资本注入，要有产学研的紧密合作，要有产业格局的升级调整，此外，还要有良好的营商环境。朱劲松表示营商环境不仅是影响科学仪器行业发展关键因素，而且也是促进区域经济与国际经济友好合作发展的基础。良好的营商环境就像阳光、水和空气，对科学仪器厂商而言，不可缺少。他举例分析：“Biacore和Fortebio（目前归属于赛多利斯公司）这两家主流品牌均是在美国真正做起来，而不是在中国，其原因包括当时美国优越的营商环境。另一方面，国内外企业在选购仪器时注重考虑的因素也有不同。国外企业不太考虑仪器厂商能够挣多少钱，而是考虑仪器能够为自己带来多大收益；国内市场则更看重仪器自身成本，厂商往往选择比拼价格来获取市场。比如我有一次走访日本武田 (Takeda)发现一间实验室内放置着50余台Biacore仪器，这对于当时的国内制药企业来说是难以想象的。”

“近年来，虽然中美贸易出现了一定摩擦，但随着经济全球化加深，国际贸易体系趋于更加稳定，国际化营商环境也将持续改善。因此，在这样时代背景下，普芯生命立足全球化视野并致力于成为全球无标记高通量分子相互作用检测领域的领跑者”，朱劲松最后补充到。

苏州普芯生命科学技术有限公司CEO 朱劲松博士

2021-06-22 - 至今 苏州普芯生命科学技术有限公司

2009.03—2022.03广州高通生物技术有限公司，总经理、首席科学家。

2009.01—2022.03， 美国PLEXERA 公司总裁；

2005.06--2014.06，国家纳米科学中心，研究员；

2004.01-2005.06,中国科学院理化技术研究所，研究员；

2001.06--2003.12，美国Photon-X 公司，资深高级科学家；

2000.01--2001.06，美国Lumera 公司，高级工程师，同时兼任美国华盛顿大学客座研究员；

1998.01--1999.12，美国Locker 氢碳研究所，博士后研究；

1993.01--1997.12，美国南加利福尼亚大学化学系，化学专业，获博士学位；

1989.01--1992.12，美国Linfield College 学习，化学专业，辅修数学，以优等荣誉(Cum Laude)获得学士学位。