中國「諾亞方舟」啟航 揭秘搭載生物遺傳密碼的國家基因庫

2016-09-22 21:12

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工作人員在國家基因庫從超低溫冰箱內拿取血漿樣本(新華社)

工作人員在國家基因庫從超低溫冰箱內拿取血漿樣本(新華社)

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、一個細胞、一管血液、一口唾沫、一段去氧核糖核酸、一條資料……這些不起眼的「現在」可能是構建未來生物科技和產業的磚石。在現實世界中,美國、歐盟和日本都擁有世界級基因庫,由此掌握生命經濟時代的戰略性資源。

22日起在深圳開始運營的中國國家基因庫正是帶著「留存現在、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。

位於深圳大鵬新區的國家基因庫正式啟用(新華社)
位於深圳大鵬新區的國家基因庫正式啟用(新華社)

國家基因庫裏有什麼?

在基因時代,這樣的未來可期:到醫院看病,只需自己的基因作為「身分證」和病歷;想「返老還童」,保存完好的幹細胞就能輕鬆搞定;憨態可掬的大熊貓不再稀奇,就在你家庭院裏懶洋洋地打盹;遠古的恐龍、猛獁象不只活在特效裏,它們在博物館奇妙之夜真實復活……
通向這樣的未來,需要一些堅實的「磚石」——生物樣本和資料。這正是中國唯一一座國家基因庫的定位:有效保護、開發、利用遺傳資源,提高中國生命科學研究和生物產業發展水準,維護國家生物資訊安全,助力全球生命科學發展。

2011年,國家發改委等4部委批復同意深圳依託華大基因研究院組建國家基因庫。

國家基因庫位於深圳市大鵬新區觀音山腳下,一期占地4.75萬平方米。這裏幾乎與外界隔離,恍若世外桃源。走進建在層層梯田之上、室內綠意盎然的建築,從一層上三層,依次會看到龐大的高通量基因測序房、超級計算房以及冷凍資源房。

「三庫兩平台」,是國家基因庫主任梅永紅描述基因庫內容時使用頻次最高的一個概念。
據梅永紅介紹,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資料庫,而是國際上現有的各類生物樣本庫、資料庫、生物多樣性庫、疾病庫等的綜合升級版。除了「幹庫」(即基因、蛋白、分子、影像等多組學生物資訊資料庫)、「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,包括動物資源、植物資源、微生物資源和海洋資源等。

不妨把它想像成這樣一個載體:它是人類博物館、植物園、動物園、海洋館、微生物館的集合,這裏存儲的將不僅是一個個標本原型和實物,還有一粒種子、一個細胞、一管血液、一口唾沫、一段去氧核糖核酸、一條資料……

「兩平台」指的是數位化平台和合成與編輯平台。「三庫兩平台」的建設,最終為的是解決生命資料的「存、讀、懂、寫、用」5個作用。

「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資料,用超級電腦算出結果,用合成與編輯平台寫出生命代碼,最後用來為人類服務。」梅永紅說。
目前,中國國家基因庫已存儲多種生物資源樣本1000萬分;初步建立基因資訊資料和生物樣本採集、存儲、管理相關標準和技術規範,發佈深圳市地方標準5項,申請國際、國內標準10項,申請國內外專利46項,出版基因資源專著8本。目前已開展國際/國家重點科研項目20餘項,合作專案共發表論文140餘篇,其中在《自然》《科學》《細胞》等知名科研雜誌上發表論文30餘篇。

國家基因庫像我們的「生命銀行」

「高大上」的國家基因庫看似很遙遠,但其實跟每個人都息息相關。華大基因董事長汪建說,每個人一生中所有關鍵階段的標本都應該永久保存起來:從出生時的幹細胞,到20歲時的免疫細胞,到30歲時的生殖細胞……而國家基因庫,就是儲存這些樣本和資料的地方,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,那就永遠拍不到了。」汪建說,「老照片只能拿來做留念,但是我們在不同階段存進‘生命銀行’的年輕樣本,卻是在我們越老的時候越有用,甚至可能在關鍵時刻救命。」

存儲這些資料到底有什麼作用?從數年前開始,汪建就開始有意識地存儲自己的健康資料。這樣做的結果是,他對自己身體變化狀況瞭若指掌,並且根據這些資料設計自己的飲食、運動和生活節奏,「對抗」衰老。他說,隨著國家基因庫存儲容量的增加,未來將會有更多人可以儲存和掌握自己的健康資料,過上更健康的生活。
除了對個人,國家基因庫對保護生物多樣性也有重要意義。目前,保護人類生存環境,保護物種的多樣性已刻不容緩。汪建說,對瀕危的生命物種,我們需要儘快地將這些資源存儲起來,向子孫後代做一個交代。

生命的「國庫」,開放的平台

人類越來越認識到基因資源以及保護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運而生,尤其是美國、歐洲、日本先後建立了大型基因資料庫,這三大庫裏的生物資訊資料幾乎涵蓋所有已知的去氧核糖核酸、核糖核酸和蛋白質數據。

國家基因庫執行主任徐訊說:「中國亟須這樣一個平台,從國家層面對具有中國特色的生物樣本和基因資料進行有效保存、管理和合理利用。」

「基因庫是生命科學的‘國庫’,比銀行的金庫還要寶貴。」梅永紅說,農耕時代的核心資源是耕地,工業時代是能源,而生命科學時代則是基因。基因資源目前已成為重要的國家戰略資源,如精准醫學很大程度上依賴對基因解讀的結果。「未來精准醫學方面的發展和競爭,一定程度上是基因資源的獲得與解析」。

中國國家基因庫將保持開放姿態。目前,中國國家基因庫已與聯合國糧食及農業組織、國際農業研究磋商小組、國際生物及環境樣本庫協會、挪威斯瓦爾巴全球種子庫、美國自然歷史博物館等100多個組織和科研機構建立戰略合作關係,在人類健康、生物多樣性、生物進化機制等方面開展合作研究。

「在保護種子多樣性方面,我們需要在全球範圍內互相依靠,攜手共進。」挪威斯瓦爾巴全球種子庫相關負責人表示,期待未來和中國國家基因庫進一步合作,從而在環境變化和人口劇增等國際性挑戰下保護種子多樣性,「我們所有人都有職責來保護這些養活我們的種子」。

「國家基因庫是開放的平台,一個基因庫擁有的資源總是有限的,我們希望通過更好的機制,讓大自然饋贈給人類的基因資源能被我們充分地認知和利用。」梅永紅說,未來國家基因庫一定會超越國界,在全球範圍內集聚更多資源。

「國家基因庫也面臨著很大的挑戰,尤其是如何跟國際公約、標準接軌。」聯合國糧食及農業組織助理總幹事王韌說,「但是我們相信,國家基因庫將在未來對基因科技的發展產生深遠影響。」

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