科技创新能够催生新产业、新模式、新动能,是发展新质生产力的核心要素。自2005年成立以来,公共卫生学院环境与健康研究平台(以下简称“平台”)依托环境与健康教育部重点实验室、国家环境保护环境污染健康效应重点实验室和省部共建国家重点实验室培育基地,整合大型科研仪器资源,构建了条件优良、功能配套、管理规范、先进高效的仪器资源共享系统,为高水平科学研究和拔尖创新人才培养提供了坚实支撑。
一、整合资源,打造“N+3”公共平台
平台秉持“追求卓越,促进健康”的学科定位,以“国内一流,世界知名”的发展目标,面向国家重大需求和人民生命健康,聚焦环境因素监测及其健康危害研究,创新性地采用“N +3”运行模式(“N”代表覆盖分子毒理、流行病学、环境监测等多个领域的专业实验室;“3”代表生物样本中心、数据分析中心和实验动物中心),整合学院生物样本资源和相关仪器设备,形成了专业性强、功能齐全、统筹管理的科研平台,实现了从大规模样本存储到高精尖分析测试再到多模态数据分析的全流程管理,打通了精准医学研究的“最后一公里”。
专业实验室占地面积2500平方米,重点建设了多组学质谱实验室、毒理学实验室、核酸测序实验室和生化测定实验室等,设备资产总额达7800万元。生物样本中心统一管理全院生物资源,配备416台冰箱,保藏520万份生物样本,覆盖从孕期到老年期的全生命周期人群样本;数据分析中心配备6PB存储容量和2000多个CPU的高性能计算机集群,支撑队列人群相关大数据及以组学为代表的健康大数据储存和分析;实验动物中心由资深毒理学专家和经验丰富的实验人员组成,具备农药登记毒理学试验单位A级资质。
平台所有仪器设备和测试服务均面向校内外开放共享,先后荣获学校大型仪器管理(效益)年度“优秀单位”称号5次、“优秀机组”称号15次,每年接待参观30余次,产出了一批具有国际影响力的研究成果,在全国公共卫生领域平台建设中位居前列。此外,2024年公共卫生学院与生命科学院联合申报获批了 “华中科技大学生命健康拔尖创新人才培养设备更新项目”,项目总经费达7900余万元,将进一步提升平台的硬件实力。
二、开放创新,提升平台综合实力
平台自2014年引入第一台电感耦合等离子体质谱以来,联合学院科研团队不断创新分析测试方法,最大限度地发挥仪器潜能。从2015年复杂人群样本中28种金属元素的同步分析,到2023年实现生物样本中55种元素同步分析,平台不断提升方法灵敏度和稳定性,扩增分析元素范围。据此,平台实验员张裕增同步制定了1项国家标准(GBZ/T 302-2018),广泛应用于全国公共卫生学院、国家食品安全风险评估中心、北京等地食品安全监管部门以及蒙牛、大汉口等食品龙头企业。每年仪器共享机时达3000小时以上,相关研究成果支撑了我国首部《典型地区居民金属环境总暴露量及贡献比手册(汞、镉、砷、铅、铬)》及其研究报告,为饮用水卫生标准增加钒限值提供了科学依据。生态环境部在政府公开信息中指出,这些工作填补了我国环境健康风险评价基础数据的空白。此外,上述成果也被欧盟委员会联合研究中心作为重要依据制定土壤中铊污染风险筛选限值,为欧洲食品安全局修改镍的食品和饮用水标准提供支撑,先后荣获国家科技进步二等奖、湖北省科技进步一等奖、中华医学会科技进步二等奖。
在此基础上,平台引入液相色谱三重四极杆质谱和气相色谱三重四极杆质谱,不断创新大规模微量人群样本中痕量新污染物的分析方法,服务国家新污染物治理重大战略。目前,平台已实现303种污染物同步分析,测试能力位列国际前沿。三年来,两台仪器有力支撑了国家自然科学基金委创新研究群体及其重大项目,测试样本超6万份,仪器年共享机时达3700小时,服务了东风人群队列、出生人群队列和武汉-珠海社区队列,并同步拓展至医学领域闻名的国之重器—CKB队列(50万人大型自然人群队列),充分体现了平台的分析实力。近三年,平台技术支撑发表论文1000余篇,制定标准/规范/指南7个,获批发明专利8项。
三、不忘初心,培养拔尖创新人才
平台积极对接本科生教育和本硕博班培养,创新实验教学内容,将高新尖端设备引入本科课堂,让学生近距离学习和操作现代化设备,培养“上过战场、能打硬仗”的领军人才。平台还将报废的仪器设备分解制成“仪器标本”,鼓励学生探索和认识仪器的基本原理。平台支撑的《环境卫生学》入选国家一流本科课程,并参编人民教育出版社《公共卫生综合技能》,定位为专门培养高水平公共卫生人才的重要教材。
平台还开设《环境与健康新技术》《新污染物发现与暴露评估》等研究生课程,同步设立多种实验场景,培养学生的现场操作技能,支撑高水平科研活动。平台全面支持本科生和研究生参与各类赛事,同时通过举办平台开放日、科普日等活动,有效提升学生的创新思维和实践能力,助力新时代生命科学拔尖创新人才培养。在平台技术支撑下,学生们获得“创青春首届全国卫生健康行业青年创新大赛”金奖1项、铜奖2项,以及“全国大学生基础医学创新研究暨实验设计论坛总决赛”金奖和铜奖。
为精细化培育实验人才,平台一方面通过技术创新和以演促教,全面提升实验人员和各类学生的现场分析能力;另一方面,每年从创收基金中设立5个开放课题,每个课题资助2万元,吸纳优秀人才到平台开发新方法、建立新技术,通过传帮带不断提升实验人员的分析测试能力。此外,平台正逐步打造仪器设备的人工智能知识图谱,整合仪器基本理论、实操技能、维护保养和前沿科技,支持仪器设备知识推理和查询,为学生提供精准化、个性化服务,摆脱低效率的现场培训模式。
四、 展望未来
院系科研平台是科技力量发展的汇集地,也是学科发展的重要支撑和双一流学科建设的基本单位。随着新科技的不断涌现,特别是AI智能的创新应用,平台将继续秉持初心,围绕学科前沿领域不断创新,强化硬件和软件,深化开放共享,为建设高水平公共卫生学院和健康中国贡献力量。
(文 荆涛)