在國(guó)家基因庫(kù)體驗(yàn)生物信息“存讀寫(xiě)”

本報(bào)記者　張妮

編者的話：在5月22日“國(guó)際生物多樣性日”到來(lái)之際，《環(huán)球時(shí)報(bào)》記者走進(jìn)中國(guó)首個(gè)國(guó)家級(jí)綜合性基因庫(kù)，在這里體驗(yàn)生物信息的“存讀寫(xiě)”。中國(guó)為什么要建立國(guó)家基因庫(kù)？基因研究對(duì)新冠疫情防控、保障國(guó)家糧食安全等有什么幫助？又會(huì)給經(jīng)濟(jì)發(fā)展帶來(lái)哪些改變？《環(huán)球時(shí)報(bào)》記者對(duì)國(guó)家基因庫(kù)主任及相關(guān)專家進(jìn)行專訪。

依山傍海的深圳國(guó)家基因庫(kù)（簡(jiǎn)稱“國(guó)家基因庫(kù)”）遠(yuǎn)離喧囂，遠(yuǎn)遠(yuǎn)望去呈梯田形狀（如圖①）。水中的火烈鳥(niǎo)悠閑自在，山上的荔枝樹(shù)果子泛青，門(mén)口巨型猛犸象雕塑的背上站滿了鴿子，在落日余暉中像從遠(yuǎn)古走來(lái)。大樓內(nèi)部，分布著“三庫(kù)兩平臺(tái)”，有的與辦公區(qū)只隔著一面透明玻璃墻。記者透過(guò)一面玻璃墻看到，“生物樣本資源庫(kù)”中錯(cuò)落擺放著上百個(gè)“大冰箱”（如圖②），里面儲(chǔ)存著動(dòng)物、植物、微生物及人類基因樣本。據(jù)工作人員介紹，試管中的DNA提取物看起來(lái)很像棉絮在水里的狀態(tài)。根據(jù)樣本屬性不同，“冰箱”的溫度也有所不同，有-20℃、-80℃和-196℃等。

在“數(shù)字化平臺(tái)”大型實(shí)驗(yàn)室中，布滿基因測(cè)序儀器。幾個(gè)機(jī)械臂正在作業(yè)（如圖③），通過(guò)測(cè)序方式將基因信息讀取出來(lái)，獲得方便存儲(chǔ)和可計(jì)算分析的生物信息數(shù)據(jù)。

“在完成‘存和‘讀后，基因數(shù)據(jù)還可以經(jīng)過(guò)‘寫(xiě)的過(guò)程，就是利用基因合成與編輯技術(shù)進(jìn)行基因組合成或編寫(xiě)，進(jìn)一步探索生命本質(zhì)并進(jìn)行改造利用”，國(guó)家基因庫(kù)主任王韌在接受《環(huán)球時(shí)報(bào)》記者專訪時(shí)說(shuō)，基因是萬(wàn)物生存發(fā)展之源，只有先將基因資源存儲(chǔ)起來(lái)，才可能保證物種永遠(yuǎn)繁衍生息。

基因庫(kù)都存著什么

環(huán)球時(shí)報(bào)：國(guó)家基因庫(kù)是在怎樣的背景下創(chuàng)建的？

王韌：從上世紀(jì)80年代開(kāi)始，美國(guó)等發(fā)達(dá)國(guó)家認(rèn)識(shí)到，除了儲(chǔ)存種質(zhì)資源，基因信息的儲(chǔ)存和讀取也很重要，于是美國(guó)、歐洲、日本成立了各自的國(guó)家/地區(qū)的生物信息數(shù)據(jù)庫(kù)，并形成了國(guó)際核酸序列數(shù)據(jù)庫(kù)聯(lián)盟，全世界可無(wú)償使用其數(shù)據(jù)。

這一理念不錯(cuò)，但三大數(shù)據(jù)庫(kù)經(jīng)過(guò)三四十年發(fā)展，實(shí)際形成了以發(fā)達(dá)國(guó)家為主導(dǎo)的對(duì)遺傳生物信息的壟斷性控制?！皵?shù)字鴻溝”事實(shí)上是存在的。

在這一背景下，深圳國(guó)家基因庫(kù)發(fā)起人向國(guó)家發(fā)改委建議，我國(guó)應(yīng)該將種質(zhì)資源的收集保藏、數(shù)字化基因信息、測(cè)序及可持續(xù)利用等環(huán)節(jié)貫穿起來(lái)，建立一個(gè)大的生物信息“存、讀、寫(xiě)”平臺(tái)。這一建議于2011年得到批復(fù)，2016年國(guó)家基因庫(kù)正式建成使用，是世界領(lǐng)先的“存、讀、寫(xiě)”一體化的綜合性生物遺傳資源基因庫(kù)。

環(huán)球時(shí)報(bào)：國(guó)家基因庫(kù)目前運(yùn)營(yíng)情況如何？相比發(fā)達(dá)國(guó)家有何優(yōu)劣勢(shì)?王韌：目前，國(guó)家基因庫(kù)已初步建成覆蓋生命全周期的“三庫(kù)兩平臺(tái)”業(yè)務(wù)結(jié)構(gòu)和功能，“三庫(kù)”是指生物樣本資源庫(kù)、生物信息數(shù)據(jù)庫(kù)和動(dòng)植物資源活體庫(kù)，覆蓋人、動(dòng)植物、微生物等。“兩平臺(tái)”包括數(shù)字化平臺(tái)、合成與編輯平臺(tái)。目前，國(guó)家基因庫(kù)擁有千萬(wàn)級(jí)樣本存儲(chǔ)能力，已建成世界上通量最大的基因測(cè)序平臺(tái)。但由于發(fā)展時(shí)間短，在存儲(chǔ)數(shù)據(jù)量等方面，我們跟發(fā)達(dá)國(guó)家相比，還有一定差距。

推動(dòng)分子育種升級(jí)換代

環(huán)球時(shí)報(bào)：在防控新冠疫情方面，國(guó)家基因庫(kù)發(fā)揮怎樣的作用？

王韌：全球共享流感數(shù)據(jù)倡議組織匯集了全世界150多萬(wàn)條新冠病毒序列。去年初，國(guó)家基因庫(kù)成為該聯(lián)盟在中國(guó)的首個(gè)戰(zhàn)略合作伙伴，中國(guó)科學(xué)家直接在國(guó)家基因庫(kù)的數(shù)據(jù)平臺(tái)上就可以獲得相關(guān)病毒信息。此外，去年國(guó)家基因庫(kù)承擔(dān)建設(shè)一個(gè)新冠病毒核酸檢測(cè)平臺(tái)的任務(wù)，以應(yīng)對(duì)當(dāng)時(shí)深圳市及廣東地區(qū)的大規(guī)模檢測(cè)工作。在新冠病毒相關(guān)的科研支撐等方面，國(guó)家基因庫(kù)也發(fā)揮了重要作用。

環(huán)球時(shí)報(bào)：我國(guó)強(qiáng)調(diào)“打好種業(yè)翻身仗”，如何將基因研究應(yīng)用于種業(yè)發(fā)展？

王韌：目前，我國(guó)種業(yè)公司規(guī)模大多較小，很多公司仍然以常規(guī)育種手段為主，缺乏高通量、高效率的表型鑒定平臺(tái)。而20多年前美國(guó)種業(yè)巨頭就有全自動(dòng)表型鑒定平臺(tái)，可以迅速鑒定分析基因性狀。此外，我國(guó)很多育種工作者對(duì)于生物信息的分析能力和大數(shù)據(jù)挖掘運(yùn)用能力還比較弱。近期，國(guó)家基因庫(kù)發(fā)布農(nóng)業(yè)數(shù)字化服務(wù)平臺(tái)，希望能在種質(zhì)資源材料數(shù)字化、生物信息分析等層面提供解決方案，推動(dòng)分子育種的升級(jí)換代。例如，國(guó)家基因庫(kù)支撐迄今為止最大的動(dòng)植物重測(cè)序項(xiàng)目——3000份水稻重測(cè)序研究，代表全球95%的水稻遺傳多樣性，來(lái)挖掘重要農(nóng)藝性狀候選基因，推進(jìn)水稻精準(zhǔn)育種。

關(guān)鍵設(shè)備不會(huì)被“卡脖子”

環(huán)球時(shí)報(bào)：國(guó)家基因庫(kù)所用設(shè)備的國(guó)產(chǎn)化情況如何？是否存在核心設(shè)備或部件依賴國(guó)外的“卡脖子”現(xiàn)象？

王韌：國(guó)家基因庫(kù)的主要設(shè)備都是國(guó)產(chǎn)的。比如“存”，我們的全自動(dòng)冷藏儲(chǔ)存設(shè)備都采購(gòu)國(guó)產(chǎn)設(shè)備；“讀”，全部使用國(guó)產(chǎn)化測(cè)序儀，對(duì)我國(guó)生物遺傳資源的安全性具有重要意義；“寫(xiě)”，核心工具自主可控。如果我們采用國(guó)外設(shè)備，對(duì)方突然把化學(xué)試劑價(jià)格提高，或者不銷售零配件等，就會(huì)發(fā)生“卡脖子”問(wèn)題。所以，我們重視設(shè)備國(guó)產(chǎn)化，就是為了打破外國(guó)公司在關(guān)鍵領(lǐng)域、關(guān)鍵設(shè)備上的限制。

環(huán)球時(shí)報(bào)：基因研究一直存在爭(zhēng)議和擔(dān)憂，如何在不斷推進(jìn)基因研究進(jìn)程的同時(shí)，盡可能規(guī)避相關(guān)倫理風(fēng)險(xiǎn)？

王韌：科技發(fā)展必須要倫理先行，沒(méi)有約束的科技是危險(xiǎn)的。在高標(biāo)準(zhǔn)的科學(xué)倫理與質(zhì)量安全指導(dǎo)下，國(guó)家基因庫(kù)所有的項(xiàng)目必須接受倫理委員會(huì)的審核。國(guó)家基因庫(kù)堅(jiān)守倫理規(guī)范，絕不把推動(dòng)科技進(jìn)步當(dāng)成突破底線的借口?！?/p>