16年前一通电话，他在北大有了新的身份

 

他是基因测序、微流控等技术的专家，游弋于生物、化学、摄影诸领域，足迹还探向医学、考古……他因“跨界”而成为自己。从实际问题入手，不止于浅尝辄止的改进，更在对完美和极致的追求中，探求科学问题的真相，揭示“底层逻辑”。

16年前的一通电话，开启了他与北大的新篇章。一起走进北京大学生物医学前沿创新中心(BIOPIC)联合创始人、北大-清华生命科学联合中心研究员、北京大学化学与分子工程学院教授黄岩谊的故事。

转折

2009年5月的一天，黄岩谊正在五道口和朋友吃火锅，电话响了。

是一个来自海外的陌生号码，他犹豫了一下，还是按下了接通键：殊不知正是这个举动，彻底改变了他的人生轨迹。

电话那头，一个温和的声音传来：“我是哈佛大学的谢晓亮。”

黄岩谊愣了几秒，时间仿佛拨回2001年，那时他即将从北京大学化学与分子工程学院博士毕业，“进入谢晓亮课题组做博士后”被他列在理想清单的最上方。

黄岩谊因高中化学竞赛成绩优异被保送至北大化学系读本科，博士阶段师从稀土配位化学和分子基功能材料专家、北大第五位女院士黄春辉教授。2002 年博士毕业后，黄岩谊未能如愿加入谢晓亮的课题组。他随后去了加州理工学院做博士后，“跨界”加入光电子学奠基人亚里夫（Amnon Yariv）教授课题组研究微纳光子学器件。三年后，他再次“跨界”，去了办公室隔壁奎克（Stephen Quake）教授的课题组，并随着课题组的搬迁去了斯坦福大学生物工程系。奎克是一个物理学出身的生物工程学家，也是国际基因组学领域重要领导者之一，发明的大规模微流控集成芯片技术迅速应用于生命科学和医学领域。在他课题组一年，黄岩谊也很快成为精通微流控的科学家。

八年后，已经回北大工作两年多的黄岩谊接到谢晓亮的电话，让他惊喜又惊讶。

谢晓亮的这通电话，是邀请他到哈佛大学参加受激拉曼成像的培训，这正是黄岩谊一直以来感兴趣的课题，他毫不犹豫地答应了。

在那次见面几个月后，谢晓亮、苏晓东及黄岩谊向北大申请并共同创建起北京大学生物医学前沿创新中心BIOPIC（前身是北京大学生物动态光学成像中心）。

在成立仪式上，谢晓亮告诉大家，BIOPIC致力于发展和利用最新的生物光学成像和DNA测序技术，通过跨学科研究来促进生命科学的发展。

21世纪初“人类基因组计划”完成后，新一代测序仪的技术革命使得基因组研究在全球范围内快速扩展。生命科学界迎来了单细胞基因组学和CRISPR基因编辑的技术革新浪潮。BIOPIC正是在这股生物科技的浪潮之中诞生，也体现着北大科学家们立足世界最前沿科技理念的长远眼光。

从此，黄岩谊与北大、与科学研究的故事，有了新的章节。

2002年，黄岩谊获得博士学位，和导师黄春辉院士合影

2005年，亚里夫教授75岁生日时和黄岩谊合影

2008年，黄岩谊在北京陪奎克教授观看奥运会比赛

黄岩谊（左一）和谢晓亮（中间）、苏晓东合影

合璧

DNA是一种双螺旋结构，四种碱基的排列序列决定了遗传信息，想要解读这组“生命密码”，测序技术是强有力的工具。上世纪七十年代华人科学家吴瑞首次将“引物延伸法”用于 DNA 测序，之后英国科学家桑格发明了极具实用性的“双脱氧终止法”。由此，人类进入了基因组学时代。

DNA测序过去几十年生命科学与医学应用领域中发展最快的技术，并从根本上改变了很多生物研究的思路和操作方式。然而，作为测序数据获得流程中最重要的仪器，测序仪的发展一直由少数欧美公司主导，来自中国科研团队的原创贡献几乎为空白，“中国自己的测序仪”的现实需要愈加迫切。

2011年，谢晓亮课题组发明了一种新的DNA测序方法——“DNA荧光产生测序”，其采取的化学方法简单而直接，降低了耗材成本，但尚未形成产品。因此当谢晓亮回到北大、牵头组建BIOPIC后，便立刻开始推进这项研发工作，决心从源头上进行测序仪技术的攻关。

他心目中的理想人选，正是黄岩谊。

测序技术是一项涉及化学、生物学、光学、信息科学、材料科学、微纳加工等领域的综合研究，这与黄岩谊长期从事跨学科探索的研究背景正相契合。

在导师黄春辉院士“做自己喜欢的事”的鼓励下，黄岩谊在学生阶段便开始与不同实验室合作，接触和学习其他领域的知识，先是“误打误撞”地在物理、化学的各个实验室“偷师”，此后又循着博士“跨界”经验，博士后期间在美国加州理工学院应用物理系、斯坦福大学生物工程系先后“闯”入了光学和生物工程领域。

自2006年开始，黄岩谊课题组在单细胞基因组和定量化学成像等方面探索出一系列新方法、新技术和新器件。他们开发了大规模集成微流体装置，既能够进行定量生物学研究，也可利用微流控芯片培养细胞并精确定位，以单细胞的分辨率跟踪随机动态的生命过程。例如，在单细胞测序领域，研究者曾经面临的问题之一是单个细胞所含的DNA数量极少，使得在捕获和扩增的过程存在挑战。黄岩谊团队在微流控芯片的基础上再次升级，实现微腔室和微液滴中的核酸扩增，完成高质量的哺乳动物单细胞全基因组和全转录组的测序，以及极其微量细胞的表观遗传组测序，为生命分析领域提供了有效可靠的技术路径，这些研究成果也为黄岩谊日后从事基因测序研究奠定了坚实基础、积累了经验。

受到谢晓亮的“委任”与启发，黄岩谊开始投入测序仪钻研与开发工作。虽然跨学科背景给了他宽广的学科视域，但真正着手开展研究，却绝非易事，不仅需要对测序科学基本原理有深刻的理解，同时还要对工程细节进行极致的推导：“每一个环节都要做到极致才会有后面的结果。”在相当长的一段时间里，他们并不能找到关键突破口，但是对完美、科学创新的追求还是让他们咬牙坚持了下来。

黄岩谊课题组参与测序研发的成员

2014年秋天，在不断改进和重复之后，黄岩谊团队终于迎来了第一个漂亮的结果。在北大综合科研楼地下二层一个不见天日的实验室内，一根毛细管里进行的测序反应清晰地表明他们的设想确实可行：推出了一条完全正确且长度超过200碱基的DNA序列，信息论的基本思想在测序化学中实现了！与主流测序化学方法比较而言，这一全新概念DNA测序方法不仅检测快速，而且准确度很高。

黄岩谊对这一DNA测序方法的评价是“比较优雅”。

黄岩谊团队在测序技术中首次引入冗余编码概念，通过和低错误率的荧光发生测序技术巧妙结合，基于信息理论来修正DNA测序错误，使高通量测序的精准度大幅提升。2017年，凝结着他们近七年心血的论文被Nature Biotechnology接收，被同行评价为“高度创新，意义重大，非常有冲击力”。

他们的工作将精度解码基因组信息推向了一个新高度，也为研究和诊断基因变异提供了新型、有效的方法。在打通新概念DNA测序原理的关节后，研究团队研发了一款原理样机，但是原理样机并不是一个真正意义上可以供大家广泛使用的仪器。受到谢晓亮老师的理念影响，他们坚信要自主研发一个真正的仪器，就需要摆脱只是提出一个概念加以原理性验证的做法，而要通过工业界的打磨，走产品化的道路。在“改变中国生命科学仪器的生态”共同理想的支撑下，他们又继而开启了国产测序仪产业化之路。

为了研发完成一台“完美”的测序仪，黄岩谊团队融合了学术界和工业界的研发优势，将多学科知识和工业化生产合理衔接，最终使他们的原创测序策略实现产业化。

2019年9月2日，原创测序方法及仪器的研究结果作为国家杰出青年科学基金25周年纪念活动的代表性成果走进中南海。2022年，基于完全国产、全自主研发的测序技术，新开发的测序仪成功上市实现商业化应用，在生殖健康、病原感染等领域开始发挥重要作用。

如今，BIOPIC产业化探索已十余年，测序仪产品仍在持续研发并不断创新，为提升人民健康水平贡献力量，也为探索人类健康奥秘带来了新的可能。

BIOPIC十多年前的布局、构建由中国引领的基因测序新生态的梦想，正在他们的努力下，一点点成为现实。

测序仪走进中南海

新篇

黄岩谊的办公室里有一扇橙色的门，它是BIOPIC曾经的构件，记录着BIOPIC“起家的地方”。

2010年 12 月，BIOPIC搬入这座新的临时实验室，这座建筑因为通体纯白，在北大校园里面显得有些“特立独行”，“小白楼”由此得名。

正在施工中的BIOPIC 临时实验室建筑（摄于2010年）

BIOPIC 临时实验室建筑设计效果图

完工后的临时建筑，人称“小白楼”（摄于2011年1月）

小白楼的前身是校医院体检中心，2010年，黄岩谊和谢晓亮等BIOPIC初创期的学者带着他们的学生们，开始由零起步，“手搓”一座临时实验楼。虽云“临时”，但为了保障各项试验的正常展开，他们还是一丝不苟地照顾到了整个细节，甚至远超人们的预期。例如，小白楼的入口通过一个室外楼梯设在了二层，保证了一层实验室的洁净度；在一楼的实验室有一片区域留给了超高分辨显微镜，为了保证分辨率，他们甚至专门制作了一块独立地基，埋了一个十二立方米的钢筋混凝土长方体。又比如，因为实验楼旁边生长着郁郁葱葱的树木，他们与设计师商量将屋顶改成单斜式的，“中间有一个梁柱比较高，我们就改成了窗户，这样采光就有了。”黄岩谊回忆道。当然，颇值得一提的还有他们为小白楼设计的新风系统：

他们的这些考量，在小白楼正式投入运行后都被证明是切实有效的。当然，“小白楼”之“美”不止于外表和设计的精良，他的意义在于作为实验室的集成体，承载了BIOPIC的光学显微实验室等重要实验空间，容纳了包括受激拉曼散射（SRS）显微镜等世界领先的设备，成为BIOPIC初创期即具有很高的工作效率、科研水准的重要保障，也是汇聚着BIOPIC成员们理想的港湾。造访BIOPIC的科学家等来宾们纷纷“慕名而来”小白楼参观，成为当时北大校园里的一道独特风景。

2010 年底，黄岩谊实验室搭建的第一台 SRS显微镜

2011年在小白楼的实验室里利用荧光显微镜和微流控体系架构组装的一台测序仪原理的样机

小白楼的设计在某种程度上也践行了黄岩谊所说的“优雅”原则——用最简洁的方法取得事半功倍的效果，也是初代BIOPIC成员追求完美和极致的证明。

2010 年 12 月底，BIOPIC 成立时黄岩谊课题组部分成员和PI 们在小白楼二层合影

小白楼不只是一个建筑“佳话”，它更参与了BIOPIC的生长，已经成为黄岩谊、谢晓亮等一批北大科学家共同的精神底色。

自由与聚焦

自由与聚焦，是黄岩谊的辩证法。“就像拍照，”他以摄影举例，研究既要视野开阔、洞见万象之美，取景器当中又必须有所聚焦：“焦点必须要实。”

摄影这项“非职业的兴趣”从大学起便陪伴着他，作为北京大学摄影学会的“元老”之一，黄岩谊还曾为全校同学开设了一门摄影通选课“摄影的科学与技术”。尽管需要花额外的精力备课，但对于他而言“并不是一个苦差事”：“学生喜欢上的课，老师讲起来也开心。”在被两百人塞得满满当当的教室里，他与同学们一起探析光影的奥义，在美与技术、道与器的交响之间流连。

黄岩谊镜头下的燕园

黄岩谊本身便是“自由与聚焦”的真正践行者。从博士开始，他在导师的支持下，开始尝试超越学科桎梏地自由探索。在博士毕业后，为了开拓视野和能力，进入光学领域从事博士后研究，最初的他需要花八九个月的时间才能渐渐和同事对话，但“一旦跨越了这个障碍，再往前走，就很快了”。此后，无论是研究方向转移到生物工程领域还是生命科学，他都保持着一以贯之探索的坚忍与兴趣：“只要有信心，没有学不会、做不来的。”

如今，黄岩谊除了在本领域研究涉猎广泛，还“跨界”到考古学和医学：与考古文博学院宁超、张海、吴小红、张弛等老师合作，基于高分辨率古DNA亲缘关系鉴定技术，首次在山东广饶傅家遗址实证确认了4750年前大汶口文化两个母系氏族构成的村落组织，在河南八里岗遗址确定了5000 年前仰韶文化时期的父系氏族二次葬；与北京大学口腔医院李铁军团队、北大第一医院李航、医科院肿瘤医院林东昕/吴晨团队、世纪坛医院彭吉润团队、清华大学王建斌以及 BIOPIC 的白凡等持续合作，在病理切片上实现针对几个到几百个细胞的显微切割样品全基因组和全转录组以及其他组学的测序。

他明白，尽管学科不同，但方法论上存在着共通性，也都致力于尝试收缩边界、接近客观事实和真相。而只要抓住逻辑脉络，尽管学科转换，也能够逐渐习得和精通，甚至因为看问题的角度不同，更能提出富有创见的观点。

黄岩谊指导自己的学生，也鼓励、陪伴他们勇于自主探索，甚至希望他们不要谨守课题组的研究范围内、尝试一些在他的课题组里面没有涉猎的东西。黄岩谊愿意“给一个年轻人一点时间”、相信学生们的可能，就像导师当年相信他那样。

正因如此，他的课题组充满了生机勃勃的年轻人，以产生重要影响的那篇基因测序法文章为例，“除去两位教授和一位副教授，剩下的参与者平均年龄二十出头，即使算上参与了主要实验工作的老师，也不超过三十。”

曾在黄岩谊课题组从事了博士后三年研究工作的Aaron Streets称，黄老师实验室的独特内核正是这群“独特的科研工作者”：“你会发现他们无论深夜何时，都在全力以赴地投入工作。”

Aaron Streets博士毕业于斯坦福大学，此后加入BIOPIC博士后流动站。在黄岩谊课题组研究期间，他搭建起一套独特的单细胞实验装置，这一工作集成了微流控技术、成像技术和测序技术。Aaron说：“无论从职业生涯还是人生经历来讲，到BIOPIC都是我做出的最好的决定，我也获得了最好的结果。”在BIOPIC的出色研究成果帮助Aaron最终获得了美国加州大学伯克利分校的教职，现任该校副教授。

Aaron和黄岩谊组里另一位博士后赵亮，以及他们的显微镜，摄于2012年

黄岩谊课题组最早的一批研究生、也是BIOPIC最早的一批博士，在学期间主要从事的都是微流控领域的研究。他们就像导师黄岩谊一样，纷纷探索出自己感兴趣的课题并具有“独当一面”的本领：费鹏毅然冲入计算成像领域，带着师弟用一块那时很少见的 Tesla 显卡做并行计算；郑春红在芯片上观察细胞的“集体舞”；申洁飙出了实验室制备芯片的最高复杂度；门涌帆将单分子扩增体系推到了极限；李文涛不断开发新的微加工工艺；周莹将机床控制软件用于细胞培养……谈起这些学生，黄岩谊充满了自豪。他们的课题涉及了微流控芯片的各个分支，或许在外人眼中有些“杂乱无章”，但在黄岩谊看来，却是“再明确不过了”，因为这些课题都旨在要突出芯片架构的优越性，追求某个方面技术的极限。

2012年BIOPIC早期的毕业生，也是黄岩谊组毕业的第一届博士生，从左到右：李文涛、周莹、申洁、黄岩谊、郑春红、费鹏、门涌帆

2020年10月，昌平实验室挂牌成立，成为我国首个聚焦生命科学领域的国家实验室。黄岩谊团队在微量核酸样本测序领域的创新成果，有力支撑了谢晓亮领衔的昌平实验室在生命健康方向的科研布局与关键技术攻关。这样自由而又有所聚焦、不断追求卓越和极致的研究氛围，既是黄岩谊承之于黄春辉院士等前一辈北大科学家的传统，也是BIOPIC的精神：以技术驱动为核心、多学科交叉进行生命科学研究，结合北大数理化生等基础学科、计算机及工程等应用科学的科研力量，汇集医学部的临床资源优势，通过生物医学的基础研究和临床应用，推动前沿科技创新、造福人类社会。

现在，黄岩谊在BIOPIC培养的很多学生也已经成为新锐科学家：华中科技大学光学与电子信息学院教授费鹏，北京大学国际癌症研究院研究员郑春红，首都医科大学基础医学院神经生物学系副教授申洁、张先念，中国科学院深圳先进技术研究院副研究员门涌帆，北京工业大学副研究员赵亮，得克萨斯大学达拉斯分校助理教授曹晨，得克萨斯农工大学助理教授傅语思，赛纳生物CEO陈子天……他们带着BIOPIC精神飞向世界各地，不断追求创新生物技术、共擎美好未来的梦想。

2016 年12 月 15 日 BIOPIC 的学术年会合影，由黄岩谊组学生姜梦成操控无人机拍摄

2015年，黄岩谊应樊春海研究员的邀请在《中国科学·化学》上发表了《集成微流控芯片在单细胞测序样品制备中的应用》一文，并将其献给他们的好朋友、英年早逝的分析化学家黄庆。与大多数的学术论文很不同的是，他这篇文章附上了一段后记，引用李叔同翻译的英国诗人威廉·布莱克诗句“一花一世界，一沙一天国。君掌盛无边，刹那含永劫”并说：

我们利用微流控技术对单细胞的研究，所追求的也是这样的境界，期望能够在最基本的尺度上更加精细地了解生命活动的关键过程……科学家对生命精妙过程的探索是永不停息的。

锐意求新、怀抱脚踏实地的长期主义进行原创探索，正是黄岩谊不变的坚守。在科学真理的有界与无限、自由与聚焦之间。不断向完美、极致探寻，那是迷人、绚烂，因为孜孜以求而终可触及的憧憬。