科研综述

在钙信号研究方面，程和平1993年发现并命名细胞钙信号的基本单位—“钙火花”（Calcium Sparks），揭示钙火花的产生与调控机理，深入研究了钙火花在各种可兴奋性及非兴奋性细胞中的生物学功能。在细胞活性氧信号研究方面，利用自行设计的新型荧光蛋白超氧探针，建成了表达超氧探针的转基因动物，并通过活体动物显微成像技术，发现了单个线粒体的超氧爆发现象，命名为“超氧炫”。

2017年，程和平领衔的跨学科团队实现了双光子显微镜核心部件的微型化，将原本几百公斤的仪器缩减为几十公斤的组合体，核心部件缩减至2.2克， 成为可被自由活动的小鼠戴在头上的观测利器。 2019年， 担任空间站双光子显微镜项目团队总负责人， 2022年9月，研制成功空间站双光子显微镜。

程和平曾两度受聘为心脏973项目的首席科学家，主持国家重大科研仪器设备研制专项“超高时空分辨微型化双光子在体显微成像系统” 。

2023年2月24日，北京大学程和平、王爱民研究团队在《自然-方法》杂志在线发表一项最新研究成果：一款重量仅为2.17克的微型化三光子显微镜，能直接透过大脑皮层和胼胝体，首次实现对自由行为中小鼠的大脑全皮层和海马神经元功能成像，为揭示大脑深部结构中的神经机制开启了新的研究范式。

承担项目

论文发表

据2020年10月膜生物学国家重点实验室网站显示，程和平发表论文百余篇，其中10多篇刊于《Science》《Nature》和《Cell》。2004年，程和平发现“钙火花”的论文被誉为100年来最杰出的10篇心肌论文之一。 2008年“钙火花”发现15周年之际，《Physiological Reviews》杂志特邀程和平教授对钙火花学研究进展进行了综述。

1. Wang,W., Fang, H., Groom, L., Cheng, A., Zhang, W., Liu, J., Wang, X., Li, K., Han, P., Zheng, M., Yin, J., Wang, W., Mattson, M.P., Kao, J.P.Y., Lakatta, E.G., Sheu, S.S., Ouyang, K., Chen, J., Dirksen, R.T., Cheng, H., 2008, Superoxide flashes in single mitochondria. Cell. 134:279-290.

2. Cheng, H., Lederer, W.J., 2008, Calcium sparks, Physiol. Reviews. 88:1491-1545.

3. Wei, C.L., Wang, X.H, Chen, M., Ouyang, K.F., Song, L.S., Cheng, H., 2009, Calcium flickers steer cell migration. Nature.457:901-905.

4. Wang, G., Zhu, X., Xie, W., Han, P., Li, K., Sun, Z., Wang, Y., Chen, C., Song, R., Cao, C., Zhang, J., Wu, C., Liu, J., Cheng, H., 2010, Rad as a novel regulator of excitation-contraction coupling and b-adrenergic signaling in heart. Circ. Res.106:317-327.

5. Wang, X., Xie, W., Zhang, Y., Lin, P., Han, L., Han, P., Wang, Y., Chen, Z., Ji, G., Zheng, M., Weisleder, N., Xiao, R.P., Takeshima, H., Ma, J., Cheng, H., 2010, Cardioprotection of ischemia/reperfusion injury by cholesterol-dependent MG53-mediated membrane repair. Circ. Res. 107:76-83.

6. Hou, T., Zhang, X., Xu, J., Jian, C, Huang, Z., Ye, T., Hu, K., Zheng, M., Gao, F., Wang, X., Cheng, H., 2013, Synergistic triggering of superoxide flashes by mitochondrial Ca2+ uniport and basal ROS elevation. J Biol Chem, 288: 4602-4612.

7. Huang, X., Sun, L., Ji, S., Zhao, T., Zhang, W., Xu, J., Zhang, J., Wang,Y., Wang, X., Franzini-Armstrong, C., Zheng, M., Cheng, H., 2013, Kissing and nanotunneling mediate intermitochondrial communication in the heart. Proc Nat Acad Sci USA, 110:2846-2851.

8. Shang, W., Lu, F., Sun, T., Xu, J., Li, L., Wang, Y., Wang, G., Chen, L., Wang, X., Cannell, M., Wang, S., Cheng, H., 2014, Imaging Ca2+ nanosparks in heart with a new targeted biosensor. Circ Res, 114:412-420.

9. Shen, E., Song, C., Lin, Y., Zhang, W., Su, P., Liu, W., Zhang, P., Xu, J., Lin, N., Zhan, C., Wang, X., Shyr, Y., Cheng, H., Dong, M., 2014, Mitoflash frequency in early adulthood predicts lifespan in Caenorhabditis elegans. Nature, 508:128-132.

学术交流

2013年7月11日下午，应中国科学院生物物理所刘平生研究员的邀请，程和平到中国科学院生物物理研究所做学术交流活动，在9501会议室做了题为《Mitochondrial Superoxide Flashes （线粒体超氧炫）》的学术报告。

2014年11月6日，程和平应生命科学学院细胞生物学国家重点学科邀请到河北师范大学讲学，并做了题为《细胞钙火花和线粒体超氧炫》的专题学术讲座。

2014年11月26日，程和平做客珞珈讲坛第88讲，作题为《线粒体超氧炫的发现与意义》的报告。

2016年4月1日下午，程和平应邀出席北京科技大学“理学之美”名师讲坛第19讲，做了题为《线粒体炫：发现及生物学意义》的学术报告。

程和平

人才培养

平台建设

1998年，程和平在北京大学组建细胞钙信号研究室。

2005年，在国家985工程的支持下，程和平归国并开始参与建设北京大学分子医学所。

2017年，程和平领衔建设国家重大科技设施“多模态跨尺度生物医学成像中心”。

团队建设

程和平的研发团队有来自北京大学生命科学学院、工学院、信科院的人才，也有来自中国科学院自动化所、计算所、北京航空航天大学、华中科技大学等单位的人才，是一个跨学科人才队伍。

培养理念

程和平认为交叉学科人才的培养有三种方式或途径：第一，需要有“童子功”，即从大学高年级开始交叉融合，不鼓励太早开始，要有一两门专业精通之后再去深入地交叉融合；第二，在研究生阶段，通过课题合作，不同领域的导师之间去交叉融合，这既是学生的交叉融合也是导师水平的交叉融合；第三，通过问题导向、项目导向的方式来培养学生。让学生在一个屋檐底下，把项目攻下来。“就如微型化高分辨率双光子显微镜的跨学科研发团队一样，团队里有做激光器的、做微马达的、做射频电路的、做图像处理的、做大数据分析的、做生物的等等”，程和平说，不同专业背景的人，在同一个实验室里共同学习、共同工作，为了一个目标而共同努力，一个项目磨合下来学生自有提升，他称之为“大仪器联合实验室”，这也是培养交叉人才的一个重要平台。

程和平表示：首先，很多技术是实践和理论结合的，对于人才培养来说，必须要让青年一代早进实验室；第二，实验室特别是一些中心实验室应该与时俱进，在硬件建设上，在体系化建设上，在学生的培养上，应该给与学生更多的自由空间，让他们去“玩”，让更多的学生体会实验和发明创造的乐趣，这既是技能的培养，也是文化的培养；第三，工程师技师队伍的建设，尤其软件方面，高级工程师，高级技师或者各级技师在一个创新体系当中是必不可少的。“目前看我国的工程师队伍和技术员队伍建设是有滑坡的，现在需要一个更综合的，更交叉的平台来培养下一代人，让他们能在一个高起点，大平台上去学习去创造。换句话说，光有理论家是不行的，未来实验室在工程师技师人才队伍的建设上应该更加强调。”

对九三的年轻人，程和平建议：基础科学研究要心静如水，厚积薄发，久久为功，在博的基础上有一两项精，做到博而专。不是每个人都要做交叉学科，要找到自己合适的定位。同时，要有家国抱负，有点理想主义、浪漫主义和冒险家的气质，有为国家民族谋划设想未来的精神。在中国这个时代，在各自岗位上踏踏实实做好自己的事情，就一定能够对国家和民族有所贡献，让个人价值得到发挥升华。

科研理念

程和平表示，要做出原创性的工作，首先要有人力、物力和财力的投入，足够的投入才能提供足够的容错空间，给原创性工作提供土壤。其次需要的就是时间，任何成果的产生都需要时间。创新环境和文化的培养需要时间，只看文章而不要求扎实工作的评价风气也需要时间来逐渐纠正。

教授课程

程和平所授课程有本科生课程《生物信息学与生物物理学研究前沿》（专业限选，2学分）、《综合实验课程II》（专业必修，4学分）和研究生课程《线粒体前沿研究论坛》（选修，3学分）、《生理学进展》（必修，2学分）。

荣誉表彰

北大第一

程和平是北京大学的第一个双学士，证书编号是001。

家庭成员

程和平的妻子是北京大学分子医学研究所所长肖瑞平。2003年，辞掉NIH“金饭碗”，踏着丈夫的足印回到北京大学工作。

自身期望

第一，格局要高。从学术的角度说，除了认真做好手上工作，要多思考课题的意义，特别是如何能够应用到临床中去造福更多人。从个人发展角度说，现在科研工作者赶上了一个非常好的时代，有更大的舞台，同时也需要有担当有作为，去响应国家号召、社会需求，实现自己的价值。第二，增加交流。我们应该珍惜现在交流更便利这个优势，去和更多人去讨论、合作，取长补短、共同进步。