“冷板凳”产生热效应

利用3D打印技术，将切除85%肝脏的大鼠存活时间由2小时延长至12小时；将数学与生物结合，在基因治疗领域大展拳脚；透明化包埋技术的应用，让神经元的走向变得可视化……一向被误解为“冷板凳”的基础科学研究正在产生热效应。近日，记者走访本市多家新型研发机构，一批聚焦基础研究的顶尖科研成果产出。正如一位科研工作者说的，“科研的超越不会突然发生，而是由点到面”，活跃着的一个个研发机构，正在聚合着，不断释放出更大的能量。

3D打印“肝脏”延长大鼠存活时间

运用3D打印技术，以活细胞为“墨水”原料，打印出具有生物功能的器官，这是北京干细胞与再生医学研究院智能制造平台的一项技术。通过该技术打印出的厘米级“肝脏”，能将切除85%肝脏的大鼠存活时间由2小时延长至12小时。

干细胞研究院研究员顾奇说，科研人员实现了让仅有10微米大小，却分秒都在变化的细胞在打印过程中保持稳定，并有序组装成厘米级甚至更大尺度的组织。目前，3D打印出的多级管网、肝脏、肌肉、软骨等组织器官已在动物模型中得到了有效功能验证。

该院的细胞资源与制备中心能生产、制备种子细胞和功能细胞。种子细胞有分化为特定功能细胞的能力，可通过组织修复、环境调节等机制对特定疾病起到治疗作用。由于制备的细胞将用于临床研究，用于细胞操作的生物安全柜，每立方米内存在的细菌数必须小于1。

干细胞研究院是中科院与北京市共建、依托中科院干细胞与再生医学创新研究院建设的新型研发机构。“早在2017年，干细胞创新院就已针对帕金森病开展了人胚干细胞分化的多巴胺能神经细胞治疗，前期实验效果良好，后续我们将与天坛医院等机构合作开展临床试验。围绕半月板损伤的干细胞治疗临床试验也正在北大人民医院开展。”干细胞研究院执行院长、研究员胡宝洋说，近两年，该院在基因编辑、染色体合成、细胞治疗等领域均取得了突出成果，针对戊二酸血症等遗传病、罕见病的治疗也有良好进展。

基础数学将助力基因治疗研究

“跨学科合作，最基础的知识就是数学。”北京雁栖湖应用数学研究院研究员龙飞举例，在微观世界，微生物间会发生极其复杂的作用。要弄清其背后的原理，涉及的是博弈论、拓扑学等数学知识。目前，生物计算已在基因治疗等领域开展应用，数学底层研究的突破，将有力推动相关领域研究的深入。

数学研究的突破也可以助力社会发展。本市数字经济占地区生产总值比重位列全国第一。北京雁栖湖应用数学研究院建立起数字经济实验室，围绕数字治理、数字金融、数字供应链等问题开展研究，探索交叉学科研究的成果转化。

此外，统计建模研究，可以找出杂乱无章的数据里隐藏的自然规律；代数拓扑研究，可以助力大数据、人工智能的发展等。

目前，北京雁栖湖应用数学研究院已组建了超过一百人的研究团队，其中外籍研究人员超过四分之一。该院常务副院长刘正伟说，数学是典型的基础学科，能与经济学、生物学、工程学、环境保护等各领域结合。

“看清”每根神经元的走向

井淼是90后，是北京脑科学与类脑研究中心的研究员。他将大脑内的信号传递分子作为“开关”，让原本不可见的分子在变化时闪闪发亮，探究大脑信息交流的奥秘。

同样是“看清”大脑，北京脑中心研究员赵瑚研发了透明化包埋技术，并结合共聚焦显微镜成像，绘制出小鼠体内神经元的精细走向。通过化学处理，小鼠的皮肤、肌肉、骨头都变得透明，但细胞和神经仍保留在原位置，通过显微镜即可一层层拍摄出神经元网络三维图像。在一幅小鼠爪部神经结构的图像中，每条神经元发出的树突和其皮肤上的毛发都清晰可见。赵瑚自豪地说：“这项技术，全世界只有我们能做到。”

“下一步，我们要弄清每条神经元究竟投射到了哪儿。”赵瑚将相关技术公开共享，目前国内外已有多个合作者开始使用。上海市第九人民医院的合作者团队正利用这项技术，“画”出听觉的神经投射通路，未来，人工耳蜗将以脑机接口方式植入脑干，为失聪者找回听力，而听觉投射图谱的绘制将为植入的位置与方式提供最关键的基础信息。