3月21日，国家重大科技基础设施——多模态跨尺度生物医学成像设施在北京怀柔科学城通过国家验收。该设施形成了跨尺度、多模态、自动化和高通量的生物医学成像全功能研究平台，综合能力达到世界先进水平，将助力全景式解析生命奥秘。

多模态跨尺度生物医学成像设施（中国科学院生物物理研究所供图，摄影：任晖）

随着研究手段的革新，生物医学研究正在发生巨大变革，人类对生命本质和重大疾病的理解也进入了跨越式发展时期。成像技术作为生物医学最重要的研究工具之一，将在重大生物医学问题的研究中扮演关键角色。多模态跨尺度生物医学成像设施的建设，就是要打通尺度的壁垒，有机整合不同成像模态，打造“一体化”生物医学成像技术集群。

从人体的米级尺度到细胞的微米尺度，再到分子的纳米尺度，借助该成像设施，科研工作可以跨越9个数量级，全景式揭示基因表达、生物大分子构象、细胞信号、组织代谢及功能网络的时空动态和内在联系。

“尺度的概念相对好理解，但模态就比较陌生了。2016年我们提出设施建设的建议时发现，对于‘多模态’一词竟然没有人给过定义。”北京大学未来技术学院教授孙育杰介绍，光、电、磁、热、力、声等诸多物理量，都可以与被观测的细胞、肿瘤等对象发生相互作用。成像设施的用途，就是将这些发生相互作用的影像定格，帮助研究者实现观测。

在成像设施内，多模态结构光超分辨活细胞成像设备就是典型代表之一。“传统的光学显微镜的放大倍率约为1000倍，对应着大约200纳米的尺度，但这无法看清细胞内溶酶体、微管蛋白等亚细胞结构。”中国科学院生物物理研究所研究员李栋表示，这台自主研发的设备就在成像分辨率上实现了突破，下探至60至100纳米的尺度，能在活细胞中观察亚细胞结构的动态变化过程。经过5年的持续攻关，科研团队已经完成了这台设备的工程化，在全国多地部署了30余台（套），为更多的研究者提供性能优异的观测工具。

类似的自研科学设备，在成像装置的建设过程中并不鲜见。成像设施的核心装置包括多模态医学成像装置、多模态活体细胞成像装置、多模态高分辨率分子成像装置及全尺度图像数据整合系统，可对生命体从分子到器官的结构、功能进行跨尺度可视化观测与精确测量。

“我们希望这些设备不仅仅是停留在一两个实验室里，而是能走向市场，让更多的研究者有机会使用。”中国科学院生物物理研究所副所长朱冰说，当前，怀柔科学城也正在推动打造仪器和传感器产业集群。科研团队将继续推进科研装备国产化的进程，在此过程中，成像装置的建设与科学城产业集群的打造能够相互促进，为高端生物医学影像装备实现“中国创造”提供战略支撑和保障。

“生命科学已经进入了大科学时代，这里将诞生写进教科书的大发现、大成果。”北京大学国家生物医学成像科学中心主任、成像设施首席科学家程和平院士表示，目前成像设施已吸引29项数字生命重大项目建议书，未来将围绕脑科学、肿瘤诊疗等国家战略方向开展系统性攻关。后续，成像设施将实行开放、流动、择优的机制，面向全国开放共享，还将与美国、欧盟等地生物医学成像平台建立国际联盟。

来源：北京日报客户端

记者：刘苏雅