廣東
揭秘中國版“諾亞方舟”:全球最大綜合性基因庫儲存了啥?
來源: 南方日報    時間: 2018-09-11 09:54

  位于國家基因庫第三層的高通量基因測序房,是我國建成的首個PB級國産化數字化平臺。國家基因庫供圖

  在山海交映、遠離都市喧囂的深圳大鵬新區觀音山一側,藏著一個我國重要的科研機構——深圳國家基因庫,這裏被喻為承載生命希望的中國版“諾亞方舟”。

  走進這座外觀龐若巨大梯田的建築,記者首先看到一頭猛犸象的雕塑,下面書寫著“永存、永生”的字樣。深圳國家基因庫合作與聯盟負責人萬仟解釋道:“在全球范圍內,許多生物物種正以前所未有的速度消失。日臻完善的基因技術,或許是拯救瀕危生物的最後一絲希望。只有將基因資源存儲起來,才可以保持物種永遠繁衍生息、不被滅絕,永存才能永生。”

  目前,深圳國家基因庫細胞、血液、組織等生物樣本的保存能力超過2000萬管,已成為全球最大的綜合性生物資源樣本庫。

  巨大存儲能力

  成全球最大綜合性基因庫

  21世紀以來,伴隨著基因組學、蛋白組學技術以及生物技術與信息技術的融合發展,生命科學領域的研究和産業發展進入嶄新的時代,生命科學研究和生物技術發展也成為國家重要的戰略性資源。

  在這樣的背景下,2011年1月,國家發展改革委員會正式批復同意組建國家基因庫。經過5年時間的建設,2016年9月22日,國家基因庫在深圳正式投入運營。

  國家基因庫的第三層,是我國建成的首個PB級國産化數字化平臺。在隔著透明玻璃的基因測序房內,擺放著150臺華大自主研發的BGISEQ-500桌面式基因測序儀,以及一臺RevolocityTM超級測序儀。目前,該平臺數據産出能力可擴至8PB/年。萬仟告訴記者,國家基因庫數字化平臺的國産化、自主知識産權的測序儀,對我國生物遺傳資源的安全性具有重要意義。

  在數據存儲能力方面,國家基因庫目前可實現對基因信息數據總量達500PB的訪問支持,基因信息數據存儲能力達60PB,數據存儲能力已超越美國、日本和歐洲等國際三大基因庫。

  這是一個什麼概念?若以一部高清電影2GB、一首歌5MB來算,那麼60PB相當于超過3000萬部高清電影,近130億首歌曲。

  “深圳國家基因庫不僅擁有數據庫,還擁有樣本庫以及活體庫,目前世界上其他國家還沒有此類綜合性基因庫,深圳國家基因庫現已是全世界最大的綜合性基因庫。”萬仟説。

  “三庫兩平臺”

  實現對基因資源“存、讀、寫”

  與國際上其他基因庫以“存基因”為主的使命不同,深圳國家基因庫除了擁有強大的世界一流的存儲能力,還利用其高通量、低成本和自動化的特點,打通了基因從解讀到重編,從設計到合成的一體化流程。

  據萬仟介紹,深圳國家基因庫的核心功能可概括為“三庫兩平臺”:“三庫”由生物樣本資源庫、生物信息數據庫和生物活體庫組成;“兩平臺”則為數字化平臺、合成與編輯平臺,以具備對海量生物資源“存、讀、寫”的能力。

  簡單來説,生物樣本資源庫存儲各類生物樣本,從中提取DNA,再進行測序和解讀,以獲得基因排列分布數據。而測序和解讀帶來的信息數據,一方面存入生物信息數據庫,另一方面可以通過合成與編輯技術用于樣本改造,應用于醫療、農業、海洋等領域,同時基因組編輯和合成改造也需要基因組測序來驗證評估和進一步解讀。合成與編輯可以幫助加速基因組的認識,而基因組的不斷深入了解使得編輯和合成效率更高,應用更為廣泛。此外,生物活體庫致力于打造成為中國“諾亞方舟”,建設應用、健康、全球生物多樣性示范基地和活體示范庫。

  萬仟表示,國家基因庫構建的“三庫兩平臺”中的合成與編輯平臺,目前已初具規模。其中,國家基因庫參與的繼人類基因組計劃後,全球基因領域第二個超大標志性國際合作項目——“人工合成酵母基因組計劃”,標志著我國基因組設計編寫能力達到了前所未有的高度,具有裏程碑式的意義。

  “未來,國家基因庫將繼續瞄準世界科技前沿,不斷提升平臺能力和拓展平臺功能模塊,實現基因資源“存、讀、寫”的有機聯動,在資源保護及全面數字化的同時支撐新的産業轉化和應用。”萬仟表示。

  新的産業革命

  帶動萬億級生物健康産業

  “深圳處在改革開放的前沿,它的包容、開放、科技實力、經濟實力、前瞻性使得深圳是一個適合承載國家級項目的地方。”問及國家基因庫緣何落地深圳,萬仟如是説。

  其實,國家基因庫快速發展的背後,同樣離不開深圳這片創新沃土。深圳“十三五”規劃綱要就特別強調了“增強源頭創新能力”,布局建設一批具有國際先進水平的科技基礎設施,形成重大源頭創新與前沿突破的強力支撐。

  依托強大的生命科學研究和生物技術能力,國家基因庫將為廣東乃至世界,持續孕育和催生出新的産業革命。

  “從長遠來看,基因庫所蘊藏的數據其經濟價值對于生物産業是無價的。”萬仟認為,通過國家基因庫“三庫兩平臺”的能力提升,將更好驅動低溫存儲産業、儀器制造業、數據存儲、計算等IT技術、現代農業、生物制造、醫學診療等領域的技術革新和産業發展,“將帶動和支撐數個萬億級生物健康産業的形成”。

  目前,已與深圳國家基因庫建立戰略性合作的國內外科研機構和行業組織有100多家。而作為一個公共服務平臺,國家基因庫所提供的開放樣本、數據資源以及強大的基因讀、寫能力,對生命科學行業的發展起到了巨大的推動作用。

  根據2017年印發的《廣東省戰略性新興産業發展“十三五”規劃》,我省明確提出要強化生物産業創新發展技術基礎,加快産業化進程,力爭到2020年,全省生物産業産值規模突破6000億元。而在國家基因庫的支撐下,廣東未來生物科技産業的增長與升級,將更有底氣。

  ●南方日報記者 李赫 蘇梓威

(責任編輯:魏曉航)
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