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探索生命交响乐音符之谜

2018-05-21 09:58:20|来源:深圳特区报|编辑:于苏燕 |责编:韩东林

深圳国家基因库合成与编辑平台。

  在深圳大鹏新区下沙片区,一栋气势宏伟的大楼正“野心勃勃”地试图容纳整个世界的物种。这里就是深圳国家基因库,无数生命以数字形态获得了永生。作为我国首个获批筹建的国家基因库,也是目前全世界最大的综合基因库——深圳国家基因库,于2016年9月投入使用。

  目前,深圳国家基因库建设了世界先进水平的硬件设施,总建设内容包括生物样本资源库、生物信息数据库、生物活体库、数字化平台、合成与编辑平台,基因信息数据和生物样本资源的存储和解析能力已达到世界先进水平。

  该基因库主要对人类资源、动物资源、植物资源、海洋资源和微生物资源等生物资源进行“存读写”,将提高我国生命科学研究和生物产业发展水平,维护国家生物信息安全,保障我国在大数据、大科学、大产业时代的生物资源收集、保藏与开发利用。

  已储存2000多万生物样本 多项指标国际领先

  在深圳国家基因库门口,一对巨大的猛犸象雕塑栩栩如生,仿佛让人穿越到冰川世纪的草原上。1万多年前灭绝的猛犸象,由于一个幼象遗体被冻在西伯利亚冰层的特殊环境,才让现代科学家有机会获得它的遗传物质,其生命以另一种方式获得延续。因此,猛犸象雕塑在这里象征着深圳国家基因库的宗旨之一——永存才能永生,让物种的延续不再是偶然。

  生命之源,源于基因。基因是地球上生命传承的唯一物质,是由ATCG组成的“天书”,它们的排列记载着生命的全部秘密。更多的基因数据的解读不仅帮助科学家研究如何保护和保存地球物种,留下生命的“火种”,更能帮助筛查病因,服务人类大健康和农业等。

  “从更高的层次来看,基因资源是国家战略资源,也是我国参与未来新生物经济竞争的源头资源。”深圳国家基因库执行主任、深圳华大生命科学研究院院长徐讯说,在我国,大量具有中国特色的生物样本和基因数据缺乏有效保存、管理和合理利用,不仅对我国基因资源和数据安全构成潜在威胁,也对我国生命科学和生物产业发展造成巨大的损失。

  国际上,不仅有世界末日种子库(挪威斯瓦尔巴末日种子库)、自然历史博物馆、英国生物样本库(UK Biobank),美国、欧盟、日本等发达国家和地区先后建立大型基因数据库。

  为保护和利用好我国的遗传资源,在全球生物产业格局中保有重要的国家竞争力,整合已有的生物样本和生物信息资源,深圳国家基因库应运而生。2011年1月,国家发改委批复同意深圳依托深圳华大生命科学研究院(原深圳华大基因研究院)组建深圳国家基因库。2011年6月,第五届生物产业大会上深圳国家基因库揭牌。同年10月,深圳国家基因库建设方案获得国家四部委批复。2016年9月,深圳国家基因库正式启动运行。

  几年来,深圳国家基因库在生物大样本及资源存储、基因测序、数据库建设、基因合成、基因编辑及产业应用等方面,已经取得了显著成绩,多项指标处于国际领先水平。

  目前,深圳国家基因库生物资源样本库已具备2500万份可溯源性生物样本的存储能力,已存储高质量、可溯源样本量2000多万份;生物信息数据库实现500PB的数据访问支持能力,存储容量60PB,累计保存18PB数据,并建成全球最大的基因组高性能计算中心及生命数据开发共享平台,其构建的48个数据库,总访问量达1.18亿;生物活体库建设应用、健康、全球生物多样性示范基地和活体示范库,目前三个国内生物活体库已挂牌和开展项目;数字化平台是首个PB级的国产化数字化平台,数据产出能力可扩至8Pb/年,已建成高通量、国产化、低成本的公共服务平台;合成与编辑平台科研水平实现国际“并跑”,部分技术占据领先地位,参与基因组合成、胚胎编辑评估等国际大项目,Nature、Science双突破。

  应用于人类健康、农业和环保 科研成果累累

  “深圳国家基因库是真正的国库,比银行的金库还要宝贵。”徐讯说,基因库储存的主要有人类资源、动物资源、植物资源、海洋资源和微生物资源等。其中,人类资源方面基因库主要保存血液样本、组织样本、细胞和尿液等,将为重大疾病的前瞻性研究提供样本资源支撑,为疾病诊断与预测及个性化医疗等奠定基础。在动物资源方面,国家基因库致力于保存和保护动物的遗传性资源及可繁殖体材料。

  深圳国家基因库以对海量生物资源的存、读、写能力为基础,搭建起基因资源挖掘的公益性、开放性、支撑性、引领性服务平台,开展数据交换与资源共享,形成全球联盟体系,促进基因组学在精准健康、精准农业、海洋开发、微生物应用等方面的前沿探索与产业转化,催生新技术、新产品和新模式,助力消除疾病,引领健康人生,真正实现基因资源的共有、共为、共享。

  成立以来,深圳国家基因库取得了一批世界先进水平的研究成果,在国际国内重大科研项目,发表论文出版专著等方面硕果累累,基因库各平台共支撑发表论文150篇,其中在GCNNS上发表论文55篇。

  去年,深圳国家基因库两项成果分别入选“2017年中国十大科技进展新闻”和“2017年世界十大科技进展新闻”。

  2017年3月,国际顶尖杂志《Science》以专刊形式发表了深圳国家基因库全程参与的酵母基因组人工合成项目的系列文章。这个项目是人类历史上继合成原核生物基因组之后的又一里程碑,开启人类“设计生命、再造生命和重塑生命”的新纪元,这也标志着深圳国家基因库平台建设的历史性突破。

  同年8月,由俄勒冈健康与科学大学、韩国基础科学研究院、美国Salk生物学研究所和深圳国家基因库合作完成的人类胚胎基因编辑最新重量级研究成果发表于《Nature》。科学家第一次成功的利用CRISPR-Cas9系统在人类早期胚胎中对导致肥厚型心肌病的基因突变进行了安全修复。

  深圳国家基因库提供了世界先进水平的支撑服务,与100多家国内外科研机构、行业组织建立了战略合作关系,参与起草了多项国际、国内标准,引领作用凸显。(闻 坤)

  大事记

  1、2011年1月,国家发改委批复同意深圳依托深圳华大生命科学研究院(原“深圳华大基因研究院”)组建深圳国家基因库。

  2、2011年6月,第五届生物产业大会上“深圳国家基因库”揭牌。

  3、2011年10月,深圳国家基因库建设方案获得国家发展改革委、财政部、工业和信息化部以及原卫生部四部委批复,相关项目列入国家战略性新兴产业发展专项资金计划。

  4、2013年6月,深圳国家基因库基地建设正式动工。

  5、2013年12月,深圳国家基因库成为 ISO/TC276中国国内技术对口单位。截至目前,深圳国家基因库累计发布1项国家标准,1项行业团体标准,12项地方标准;国际标准立项2项;参与构建3个国家参考品。

  6、2014年12月,深圳国家基因库成立以来的首个重大的系列科研成果:鸟类基因组系统演化史项目由华大和深圳国家基因库主导,首期成果以专刊方式发表在Science及BioMed 系列期刊,共28篇文章。

  7、2014年12月,深圳国家基因库建设工程结构封顶,主体结构工程顺利完成。

  8、2016年9月,深圳国家基因库正式运营。深圳国家基因库理事会成员单位、科学委员会专家学者、全球知名合作伙伴代表等出席了仪式。

  9、2017年3月,Science以封面、专刊形式发表了深圳国家基因库全程参与的酵母基因组人工合成项目的系列文章。

  10、2017年9月,深圳国家基因库生物信息分析系统与深圳国家基因库官网通过信息安全等级保护三级评审。

  11、2017年10月,深圳国家基因库重磅发布了国家基因库核酸序列归档系统,支撑全球科研文章发表。

  12、2018年4月,《美国科学院院刊》(PNAS)正式发布“地球生物基因组计划”(简称“EBP”)的科研展望文章。该项目由华大和深圳国家基因库参与发起,目标是破译地球上所有真核生物的基因组。这一具有里程碑式意义的项目吸引了全球科学家的关注。

 

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