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　　1978年，陳竺被推薦到上海第二醫學院附屬瑞金醫院內科進修。著名血液學專家王振義教授意外發現，陳竺雖然只有中專學歷，但寫病史十分仔細、準確，字跡工整，他開始悄悄觀察這個年輕人。

　　這年10月，高校恢復研究生招生考試，愛才心切的王振義鼓勵陳竺報考自己的研究生。沒有上過大學的陳竺日以繼夜地自學大學課程，最終在600多名考生中獲得總分第二、血液學專業第一的好成績。王振義堅持承受了重大壓力，破格錄取了他。陳竺學業進步很快，先后在《中華醫學》英文版發表了3篇有關血友病的論文，引起國際醫學界的關注，不久就被接納為國際血友病聯盟的第一個中國會員。

　　1984年，陳竺憑著優異的專業成績和掌握英語、法語兩門外語的優勢，成為新中國成立后首批赴法國擔任外籍住院醫生的人選，來到巴黎圣·路易醫院血液中心實驗室。一年后，他開始攻讀博士研究生學位，主修分子生物學。陳竺如饑似渴地學習，常常通宵達旦。在第一年的考試中，以“白血病T細胞受體基因的研究”的論文，奪得全班第一。

　　1986年1月，陳竺的夫人、研究生同學陳賽娟來到陳竺所在研究所攻讀細胞遺傳學博士學位。她接手了一個高深的細胞遺傳學課題，攻了整整半年，未見一絲成功的曙光，陳竺來助戰。那段時間，熟悉的人都知道，“半夜還亮著燈的實驗室，一定是陳的”。甚至連實驗大樓的大門鑰匙，都由陳竺掌管了很久，因為他們來得太早，走得又太晚。半年后，陳竺夫婦合作發表了6篇論文，在白血病分子生物學研究領域取得了“突破性成果”，找到了染色體斷裂的確切位置，并提出了新的斷裂點集中區域的概念，之后被國際同行廣泛采納。

　　1989年，陳竺夫婦倆決定回國，老師們勸他們：“留下來，你們會有燦爛的前程，回國，你們將一無所有。”陳竺笑了笑說：“之所以回國，不是因為我不愛法國，而是因為我更愛中國。”他在自己博士論文的扉頁上，工整地寫下：獻給我的祖國。

　　“貧瘠”的土地上開花結果

　　歸國創業初期異常艱苦。擔任上海血液學研究所所長職務的王振義只是一個“皮包所長”，要建血液研究室更是缺人、缺設備，甚至沒有一間像樣的房子。他們一路上小心翼翼帶回的價值幾萬法郎的試劑，因寄放在上海二醫大基礎部的低溫冰箱故障，竟全部報廢了!由于沒有相關設備，他們要到外邊的實驗室去“借做”，陳竺把那些貴重嬌氣的標本、試劑、試管及實驗材料輕輕放在自行車車筐里，四處奔走。

　　經過多年探索，陳竺發現維甲酸和砷劑實際上是通過不同的途徑，靶向作用于急性早幼粒細胞白血病的同一關鍵致病基因編碼的蛋白質，因此提出兩藥共用的“協同靶向治療”設想。臨床試驗中，90％以上的患者長期無病生存。

　　當陳竺得知哈爾濱醫科大學張庭棟教授等用砒霜治療早幼粒細胞性白血病，取得時間長短不一的完全緩解的消息后，便開始與之合作。1年后，他們合作在國際權威雜志《血液》上發表論文，揭示了三氧化二砷（即砒霜）是通過誘導癌細胞凋亡（細胞程序性死亡）而發揮作用的。這一發現使砒霜這個古老的藥物，正式步入了現代藥物治療研究的主流。

　　1995年11月3日，陳竺被增選為中國科學院院士（生物學部）。這年，他只有42歲，是當時中國醫學界最年輕的院士。

　　2000年10月，陳竺出任中國科學院副院長，分管國際合作局和生物技術局，但他的研究工作從未停止。