編者按
2020年秋天
中國科學院院士
北大分子醫學研究所教授
程和平又獲得了一項沉甸甸的榮譽
因在生物醫學基礎研究和
高端科研儀器自主研製領域的突出貢獻
程和平院士獲得了
「何梁何利基金科學與技術進步獎」
從1987年在北大拿到
編號為「001」的第二學士學位證書後
程和平院士的學術生涯
一直致力於在學科間的交叉處
攀登生命科學研究的關鍵制高點
交叉背景——從未名湖畔到馬里蘭
1980年，程和平從家鄉安徽桐城進入北京大學力學系求學。初入燕園的青澀少年大概很難預想，就在不久的將來，自己將會成為北大交叉培養的第一批受益者。
程和平的跨學科研究之路上有三位引路人——我國人體科學先驅陳守良教授、我國生物力學奠基者之一吳望一教授和當時的北大無線電電子學系系主任王楚教授。
本科攻讀力學的程和平最早與生物學結緣，就是在陳守良教授的生理學課上。陳教授將科學發現和歷史人物故事穿插於邏輯和實驗論證的講授之中，引起了程和平極大的興趣。他記得當時有一個章節的考試難度較大，同學們紛紛「考趴下」，自己則憑藉力學系的數理底子，獲得老師的青睞。
攻讀碩士之初，吳望一教授在未名湖畔偶遇陳守良教授，兩人商議後決定向程和平發出交叉學科培養的「邀請」，這也成為北大學科交叉的開始。此後，程和平同時跟隨吳老師和陳老師學習生物力學和生理學專業課程，並在北醫修習人體解剖課。
當時，北大剛剛開始設立雙學位，申請只對本科生開放，在兩位老師的積極爭取下，程和平有幸入選，修完了生理學和生物力學的課程。1987年，在獲得碩士學位的同時，程和平拿到了「001」號第二學士學位證書。
碩士畢業後，程和平在無線電系擔任助教。第一年旁聽王楚先生的電子學原理和電子線路實驗課，第二年在數字電路教研室做「數字電路原理」課程的助教。在這個過程中，程和平大大提升了實驗能力和動手能力，還發表了多篇文章。在北大九年的交叉學科學習，讓程和平練就了「十八般武藝」。
校報記者訪談程和平院士
1985年，在太原的一次生物力學學術會議上，程和平與肖瑞平初識。一年多的書信往來讓二人在探討學術問題的同時，也逐漸走進彼此的生活。他們互相分享珍貴的英文原版書籍和權威科研資料，理解並竭盡全力支持彼此的研究。
1990年，程和平遠赴美國與妻子肖瑞平一同在馬里蘭大學醫學院留學。燕園九載奠定了程和平的學術之基，在馬里蘭大學的那段時間，他走向了學科發展的最前沿。尖端的科學技術、雲集的科學大家和深度的文化交流開拓了他的視野，讓他體會到科研從發現現象到提煉概念與原理的真諦。
程和平至今仍對他在美國的導師心存感激。第一次拜訪導師時，他就「坦白」了自己學成回國的意向。讓他意外的是，導師非但沒有表示反對和失望，甚至非常支持。導師的鼓勵使得程和平在學海的搏擊愈發堅韌自信。
成就斐然——從「鈣火花」到「超氧炫」
馬里蘭大學生理系實驗室的門口至今仍掛著一個牌匾——「鈣火花誕生地」，以紀念1993年程和平和他導師師徒三人的著名發現。1992年冬天，正在攻讀博士的程和平利用一台自主改裝的二手雷射掃描共聚焦顯微鏡，發現靜息狀態的大鼠心肌細胞中存在自發性的微點鈣釋放現象，並將其命名為「鈣火花」。「鈣火花」的發現使得在微納米尺度研究鈣信號的分子過程成為可能，也給眾多疾病的病因、病理探索帶來了新的契機。1993年，相關論文發表於《科學》（Science）雜誌，「鈣火花」也被譽為心肌領域有史以來十大發現之一，這讓程和平在生物學界一舉成名。
1998年，程和平開始協助北大建設生物膜與膜生物工程國家重點實驗室。後來，程和平與妻子肖瑞平先後放棄美國終身職位回國。在母校的大力支持下，他與同仁共同創建分子醫學研究所，為祖國貢獻力量。
重返燕園，程和平、肖瑞平夫婦決定在轉化醫學領域闖出一片天地，實現從基礎研究到轉化的轉向，研發新藥物、新裝備、新診療方法來回饋社會。
程和平在分子醫學所主持「鈣信號轉導實驗室」，繼續在「鈣火花學」領域做探索。在線粒體鈣信號的研究過程中，程和平團隊意外觀測到心肌細胞內的單個線粒體會隨機爆髮式地產生超氧信號，這一現象被他命名為「線粒體超氧炫」。「超氧炫」是廣泛存在、高度保守、量子化的線粒體信號事件，以之為靶點，有望發展出調控生理病理過程的相關策略。2008年，《細胞》（Cell）雜誌發表了程和平團隊的相關進展，這項成果也入選2008年度「中國高等學校十大科技進展」，並被收入《中國科學發展報告（2009）》中。
大科學平台——從懷柔科學城到江北新區
早在求學階段，程和平已然深刻體會了高精尖儀器的重要性。假如國內的前沿設備始終依賴進口，或者我們的科學家只能去外國做實驗，那麼必將錯失許多具有開創性價值的成果。
結合自己的學術背景和國家的需求，程和平逐漸將研究重心向生物醫學成像技術傾斜。2017年，他的團隊運用微集成、微光學、超快光纖雷射和半導體光電學等技術，在高時空分辨在體成像系統研製方面取得突破性技術革新，成功研製出2.2克微型化佩戴式雙光子螢光顯微鏡，這也是全世界最小、最輕便的雙光子螢光顯微鏡（FHIRM-TPM）。程和平團隊站到了腦科學成像領域的最前沿。
FHIRM-TPM以及實驗動物的實物圖
「多模態跨尺度生物醫學成像設施」是「十三五」規劃國家重大科技基礎設施建設項目之一，這項位於北京懷柔科學城的「國之重器」由程和平領銜建設，傾注了他大量的心血。
成像設施效果圖
2018年，習近平總書記到北京大學考察，參觀了「多模態跨尺度生物醫學成像設施」的模型。程和平介紹說：「生命科學發展的時代特徵是從手工作坊走向到大科學模式，從假說研究到大數據驅動的研究。」依託大科學平台建設，可以改變生命科學研究範式的核心動力，為未來的生命科學創新搶占一個關鍵制高點。他相信，大科學平台能夠挖掘到「大科學發現」，培育年輕一代的「大科學思維」。
另一個讓程和平傾力推動的項目是轉化平台的落地。2019年4月，北京大學與南京江北新區管委會簽署合作協議，共建北京大學分子醫學南京轉化研究院。轉化院分為「腦園」和「藥園」兩個部分，由程和平、肖瑞平分別領銜「高端生物醫學成像裝置」和「重大疾病創新藥物研發」兩大科研方向。
桃李春風——從「一對佳人」到「一批將軍」
今年七夕，程和平與肖瑞平的愛情故事在北大官微上一經推出就迅速收穫「10萬+」的點擊量，後台更是收到了滿滿的祝福。這對「神仙眷侶」放棄美國的優厚待遇回國、在事業和生活上相互扶持的故事溫暖了整個燕園。學術伉儷彼此提攜與欣賞，高度互補的研究領域與思維方式常常碰撞出別樣的靈感。
在燕園為國家培養新一代的科研人才，是夫妻倆一直以來的心愿。歸國從教十餘年，程和平精心培育了一屆又一屆燕園學子。儘管學生們對程和平的評價是「可愛」「隨和」，但是程和平卻認為自己是個「急性子」，甚至覺得自己有時候過於嚴格。他時常將科研攻關形象地比喻為打仗，每打一個大仗，就要出一批將軍。受益於嚴格的學術訓練模式，程和平的學生們畢業後在世界各地，在祖國大江南北，都取得了非常優秀的成績，程和平為此深感欣慰。同時，他也鼓勵學生多元性的選擇，只要是有價值的事情，他都願意為學生加油。
校報記者訪談程和平院士
在程和平看來，現在中國年輕的科研工作者非常幸運。伴隨著國力的增強與國際影響力的提升，中國本土的科研條件正在改善，中國學人也擁有了更多立於世界學術之林的自信。當下的青年學子們，更需要修煉一顆不急不躁的沉潛之心，把握正確的大方向，過有境界的人生。而他則願意盡己所能，「我的老師怎麼帶我，我就怎麼帶你，也希望你怎麼帶你的學生！」
人物介紹
程和平，中國科學院院士，北京大學分子醫學研究所教授，國家十三五重大科技設施「多模態跨尺度生物醫學成像中心」 首席科學家。
1980-1987就學於北京大學力學系，獲學士和生物工程專業碩士學位；1984-1987輔修生物學系生理學專業，獲第二學士學位；1987-1989 任教於北京大學無線電電子學系；1995 獲美國馬里蘭大學(Baltimore)醫學院生理學博士學位。2004年獲聘美國 NIH老年研究所終身資深研究員(Senior Investigator)。2013年當選中國科學院院士。
迄今發表論文170餘篇。主要學術貢獻有以下方面：（1）細胞鈣信號研究：發現「鈣火花」（Calcium Sparks），由此創立一門新的研究領域 — 鈣火花學。其原始論文1993年發表於Science，曾被譽為100多年來十篇最傑出的心肌研究論文之一。成果被寫入國內外多種生理學和醫學教科書。（2）線粒體活性氧研究：發現線粒體「超氧炫」又稱「線粒體炫」（Mitoflash），受到國際同行廣泛關注。（3）高端科研儀器創製：主持國家重大科研儀器設備研製專項「超高時空分辨微型化雙光子在體顯微成像系統」項目，研製國際首創的2.2克微型化可佩戴式雙光子螢光顯微鏡。成果獲評 「2017年中國科學十大進展」，與微型化單光子成像一起，獲評Nature Methods 「2018年度方法」。獲2016年度國際心臟學會研究成就獎，2020年榮獲何梁何利基金「科學與技術進步獎」。
目前，作為首席科學家領銜建設「多模態跨尺度生物醫學成像設施」。設施建成後，將提供革命性的研究手段，對生命體結構與功能進行跨尺度可視化描繪與精確測量，進而破解生命與疾病的奧秘。
來源：北京大學