揭秘國家基因庫

本刊記者/馬曉澄 孫飛 肖思思

揭秘國家基因庫

Uncover National Gene Bank

本刊記者/馬曉澄 孫飛 肖思思

2016年9月22日，位于深圳大鵬新區(qū)的國家基因庫正式啟用

在西方神話中，諾亞建造了一艘方舟，帶著各種牲畜、鳥類等，躲避了大洪水，安然渡過“世界末日”。

一粒種子、一個(gè)細(xì)胞、一管血液、一口唾沫、一段脫氧核糖核酸、一條數(shù)據(jù)……這些不起眼的“現(xiàn)在”可能是構(gòu)建未來生物科技和產(chǎn)業(yè)的磚石。在現(xiàn)實(shí)世界中，美國、歐盟和日本都擁有世界級基因庫，由此掌握生命經(jīng)濟(jì)時(shí)代的戰(zhàn)略性資源。

2016年9月22日起在深圳開始運(yùn)營的中國國家基因庫正是帶著“留存現(xiàn)在、締造未來”的使命誕生。中國將擁有這樣一艘“諾亞方舟”，承載人類及其他生物的遺傳樣本和密碼。

存儲(chǔ)什么

在基因時(shí)代，這樣的未來可期：到醫(yī)院看病，只需自己的基因作為“身份證”和病歷；想“返老還童”，保存完好的干細(xì)胞就能輕松搞定；憨態(tài)可掬的大熊貓不再稀奇，就在你家庭院里懶洋洋地打盹；遠(yuǎn)古的恐龍、猛犸象不只活在特效里，它們在博物館奇妙之夜真實(shí)復(fù)活……

通向這樣的未來，需要一些堅(jiān)實(shí)的“磚石”——生物樣本和數(shù)據(jù)。這正是中國唯一國家基因庫的定位：有效保護(hù)、開發(fā)、利用遺傳資源，提高中國生命科學(xué)研究和生物產(chǎn)業(yè)發(fā)展水平，維護(hù)國家生物信息安全，助力全球生命科學(xué)發(fā)展。

2011年，國家發(fā)改委等4部委批復(fù)同意深圳依托華大基因研究院組建國家基因庫。

國家基因庫位于深圳市大鵬新區(qū)觀音山腳下，一期占地4.75萬平方米。這里幾乎與外界隔離，恍若世外桃源。走進(jìn)建在層層梯田之上、室內(nèi)綠意盎然的建筑，從一層上三層，依次會(huì)看到龐大的高通量基因測序房、超級計(jì)算房以及冷凍資源房。

“三庫兩平臺(tái)”是國家基因庫主任梅永紅描述基因庫內(nèi)容時(shí)使用頻次最高的一個(gè)概念。

據(jù)梅永紅介紹，與美國、歐盟、日本其他三大世界級的基因庫不同，中國國家基因庫不僅是數(shù)據(jù)庫，而是國際上現(xiàn)有的各類生物樣本庫、數(shù)據(jù)庫、生物多樣性庫、疾病庫等的綜合升級版。除了“干庫”（即基因、蛋白、分子、影像等多組學(xué)生物信息數(shù)據(jù)庫）、“濕庫”（多樣性生物樣本和物種遺傳資源庫）之外，國家基因庫還引入了“活庫”，即生物活體庫，包括動(dòng)物資源、植物資源、微生物資源和海洋資源等。

不妨把它想象成這樣一個(gè)載體：它是人類博物館、植物園、動(dòng)物園、海洋館、微生物館的集合，這里存儲(chǔ)的將不僅是一個(gè)個(gè)標(biāo)本原型和實(shí)物，還有一粒種子、一個(gè)細(xì)胞、一管血液、一口唾沫、一段脫氧核糖核酸、一條數(shù)據(jù)……

“兩平臺(tái)”指的是數(shù)字化平臺(tái)和合成與編輯平臺(tái)?！叭龓靸善脚_(tái)”的建設(shè)，最終為的是解決生命數(shù)據(jù)的“存、讀、懂、寫、用”5個(gè)作用。

工作人員在國家基因庫零下80攝氏度冷庫的超低溫冰箱內(nèi)拿取血漿樣本

“通俗地說，就是我們要把全球的生物資源都收集起來，用測序儀讀取萬物的遺傳數(shù)據(jù)，用超級計(jì)算機(jī)算出結(jié)果，用合成與編輯平臺(tái)寫出生命代碼，最后用來為人類服務(wù)?！泵酚兰t說。

目前，中國國家基因庫已存儲(chǔ)多種生物資源樣本1000萬份；初步建立基因信息數(shù)據(jù)和生物樣本采集、存儲(chǔ)、管理相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)規(guī)范，發(fā)布深圳市地方標(biāo)準(zhǔn)5項(xiàng)，申請國際、國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)10項(xiàng)，申請國內(nèi)外專利46項(xiàng)，出版基因資源專著8本。目前已開展國際/國家重點(diǎn)科研項(xiàng)目20余項(xiàng)，合作項(xiàng)目共發(fā)表論文140余篇，其中在《自然》《科學(xué)》《細(xì)胞》等知名科研雜志上發(fā)表論文30余篇。

生命銀行

“高大上”的國家基因庫看似很遙遠(yuǎn)，但其實(shí)跟每個(gè)人都息息相關(guān)。華大基因董事長汪建說，每個(gè)人一生中所有關(guān)鍵階段的標(biāo)本都應(yīng)該永久保存起來：從出生時(shí)的干細(xì)胞，到20歲時(shí)的免疫細(xì)胞，到30歲時(shí)的生殖細(xì)胞……而國家基因庫，就是儲(chǔ)存這些樣本和數(shù)據(jù)的地方，像我們的“生命銀行”。

“這類似于在人生的不同階段給自己拍照片，如果我們不拍，那就永遠(yuǎn)拍不到了?！蓖艚ㄕf，“老照片只能拿來做留念，但是我們在不同階段存進(jìn)‘生命銀行’的年輕樣本，卻是在我們越老的時(shí)候越有用，甚至可能在關(guān)鍵時(shí)刻救命?！?/p>

存儲(chǔ)這些數(shù)據(jù)到底有什么作用？從數(shù)年前開始，汪建就開始有意識地存儲(chǔ)自己的健康數(shù)據(jù)。這樣做的結(jié)果是，他對自己身體變化狀況了如指掌，并且根據(jù)這些數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)自己的飲食、運(yùn)動(dòng)和生活節(jié)奏，“對抗”衰老。他說，隨著國家基因庫存儲(chǔ)容量的增加，未來將會(huì)有更多人可以儲(chǔ)存和掌握自己的健康數(shù)據(jù)，過上更健康的生活。

除了對個(gè)人，國家基因庫對保護(hù)生物多樣性也有重要意義。目前，保護(hù)人類生存環(huán)境，保護(hù)物種的多樣性已刻不容緩。汪建說，對瀕危的生命物種，我們需要盡快地將這些資源存儲(chǔ)起來，向子孫后代做一個(gè)交代。

開放平臺(tái)

人類越來越認(rèn)識到基因資源以及保護(hù)地球生物多樣性的重要。國際上，挪威斯瓦爾巴全球種子庫、美國自然歷史博物館、英國生物樣本庫等應(yīng)運(yùn)而生，尤其是美國、歐洲、日本先后建立了大型基因數(shù)據(jù)庫，這三大庫里的生物信息數(shù)據(jù)幾乎涵蓋所有已知的脫氧核糖核酸、核糖核酸和蛋白質(zhì)數(shù)據(jù)。

工作人員在國家基因庫零下4攝氏度冷庫整理全血樣本

國家基因庫執(zhí)行主任徐訊說：“中國亟須這樣一個(gè)平臺(tái)，從國家層面對具有中國特色的生物樣本和基因數(shù)據(jù)進(jìn)行有效保存、管理和合理利用?！?/p>

“基因庫是生命科學(xué)的‘國庫’，比銀行的金庫還要寶貴?！泵酚兰t說，農(nóng)耕時(shí)代的核心資源是耕地，工業(yè)時(shí)代是能源，而生命科學(xué)時(shí)代則是基因?；蛸Y源目前已成為重要的國家戰(zhàn)略資源，如精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)很大程度上依賴對基因解讀的結(jié)果。“未來精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)方面的發(fā)展和競爭，一定程度上是基因資源的獲得與解析?！?/p>

中國國家基因庫將保持開放姿態(tài)。目前，中國國家基因庫已與聯(lián)合國糧食及農(nóng)業(yè)組織、國際農(nóng)業(yè)研究磋商小組、國際生物及環(huán)境樣本庫協(xié)會(huì)、挪威斯瓦爾巴全球種子庫、美國自然歷史博物館等100多個(gè)組織和科研機(jī)構(gòu)建立戰(zhàn)略合作關(guān)系，在人類健康、生物多樣性、生物進(jìn)化機(jī)制等方面開展合作研究。

“在保護(hù)種子多樣性方面，我們需要在全球范圍內(nèi)互相依靠，攜手共進(jìn)?！迸餐雇郀柊腿蚍N子庫相關(guān)負(fù)責(zé)人表示，期待未來和中國國家基因庫進(jìn)一步合作，從而在環(huán)境變化和人口劇增等國際性挑戰(zhàn)下保護(hù)種子多樣性，“我們所有人都有職責(zé)來保護(hù)這些養(yǎng)活我們的種子”。

“國家基因庫是開放的平臺(tái)，一個(gè)基因庫擁有的資源總是有限的，我們希望通過更好的機(jī)制，讓大自然饋贈(zèng)給人類的基因資源能被我們充分地認(rèn)知和利用?！泵酚兰t說，未來國家基因庫一定會(huì)超越國界，在全球范圍內(nèi)集聚更多資源。

“國家基因庫也面臨著很大的挑戰(zhàn)，尤其是如何跟國際公約、標(biāo)準(zhǔn)接軌。”聯(lián)合國糧食及農(nóng)業(yè)組織助理總干事王韌說，“但是我們相信，國家基因庫將在未來對基因科技的發(fā)展產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響?！?/p>