在國家基因庫體驗生物信息“存讀寫”

本報記者　張妮

編者的話：在5月22日“國際生物多樣性日”到來之際，《環球時報》記者走進中國首個國家級綜合性基因庫，在這里體驗生物信息的“存讀寫”。中國為什么要建立國家基因庫？基因研究對新冠疫情防控、保障國家糧食安全等有什么幫助？又會給經濟發展帶來哪些改變？《環球時報》記者對國家基因庫主任及相關專家進行專訪。

依山傍海的深圳國家基因庫（簡稱“國家基因庫”）遠離喧囂，遠遠望去呈梯田形狀（如圖①）。水中的火烈鳥悠閑自在，山上的荔枝樹果子泛青，門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古走來。大樓內部，分布著“三庫兩平臺”，有的與辦公區只隔著一面透明玻璃墻。記者透過一面玻璃墻看到，“生物樣本資源庫”中錯落擺放著上百個“大冰箱”（如圖②），里面儲存著動物、植物、微生物及人類基因樣本。據工作人員介紹，試管中的DNA提取物看起來很像棉絮在水里的狀態。根據樣本屬性不同，“冰箱”的溫度也有所不同，有-20℃、-80℃和-196℃等。

在“數字化平臺”大型實驗室中，布滿基因測序儀器。幾個機械臂正在作業（如圖③），通過測序方式將基因信息讀取出來，獲得方便存儲和可計算分析的生物信息數據。

“在完成‘存和‘讀后，基因數據還可以經過‘寫的過程，就是利用基因合成與編輯技術進行基因組合成或編寫，進一步探索生命本質并進行改造利用”，國家基因庫主任王韌在接受《環球時報》記者專訪時說，基因是萬物生存發展之源，只有先將基因資源存儲起來，才可能保證物種永遠繁衍生息。

基因庫都存著什么

環球時報：國家基因庫是在怎樣的背景下創建的？

王韌：從上世紀80年代開始，美國等發達國家認識到，除了儲存種質資源，基因信息的儲存和讀取也很重要，于是美國、歐洲、日本成立了各自的國家/地區的生物信息數據庫，并形成了國際核酸序列數據庫聯盟，全世界可無償使用其數據。

這一理念不錯，但三大數據庫經過三四十年發展，實際形成了以發達國家為主導的對遺傳生物信息的壟斷性控制。“數字鴻溝”事實上是存在的。

在這一背景下，深圳國家基因庫發起人向國家發改委建議，我國應該將種質資源的收集保藏、數字化基因信息、測序及可持續利用等環節貫穿起來，建立一個大的生物信息“存、讀、寫”平臺。這一建議于2011年得到批復，2016年國家基因庫正式建成使用，是世界領先的“存、讀、寫”一體化的綜合性生物遺傳資源基因庫。

環球時報：國家基因庫目前運營情況如何？相比發達國家有何優劣勢?王韌：目前，國家基因庫已初步建成覆蓋生命全周期的“三庫兩平臺”業務結構和功能，“三庫”是指生物樣本資源庫、生物信息數據庫和動植物資源活體庫，覆蓋人、動植物、微生物等。“兩平臺”包括數字化平臺、合成與編輯平臺。目前，國家基因庫擁有千萬級樣本存儲能力，已建成世界上通量最大的基因測序平臺。但由于發展時間短，在存儲數據量等方面，我們跟發達國家相比，還有一定差距。

推動分子育種升級換代

環球時報：在防控新冠疫情方面，國家基因庫發揮怎樣的作用？

王韌：全球共享流感數據倡議組織匯集了全世界150多萬條新冠病毒序列。去年初，國家基因庫成為該聯盟在中國的首個戰略合作伙伴，中國科學家直接在國家基因庫的數據平臺上就可以獲得相關病毒信息。此外，去年國家基因庫承擔建設一個新冠病毒核酸檢測平臺的任務，以應對當時深圳市及廣東地區的大規模檢測工作。在新冠病毒相關的科研支撐等方面，國家基因庫也發揮了重要作用。

環球時報：我國強調“打好種業翻身仗”，如何將基因研究應用于種業發展？

王韌：目前，我國種業公司規模大多較小，很多公司仍然以常規育種手段為主，缺乏高通量、高效率的表型鑒定平臺。而20多年前美國種業巨頭就有全自動表型鑒定平臺，可以迅速鑒定分析基因性狀。此外，我國很多育種工作者對于生物信息的分析能力和大數據挖掘運用能力還比較弱。近期，國家基因庫發布農業數字化服務平臺，希望能在種質資源材料數字化、生物信息分析等層面提供解決方案，推動分子育種的升級換代。例如，國家基因庫支撐迄今為止最大的動植物重測序項目——3000份水稻重測序研究，代表全球95%的水稻遺傳多樣性，來挖掘重要農藝性狀候選基因，推進水稻精準育種。

關鍵設備不會被“卡脖子”

環球時報：國家基因庫所用設備的國產化情況如何？是否存在核心設備或部件依賴國外的“卡脖子”現象？

王韌：國家基因庫的主要設備都是國產的。比如“存”，我們的全自動冷藏儲存設備都采購國產設備；“讀”，全部使用國產化測序儀，對我國生物遺傳資源的安全性具有重要意義；“寫”，核心工具自主可控。如果我們采用國外設備，對方突然把化學試劑價格提高，或者不銷售零配件等，就會發生“卡脖子”問題。所以，我們重視設備國產化，就是為了打破外國公司在關鍵領域、關鍵設備上的限制。

環球時報：基因研究一直存在爭議和擔憂，如何在不斷推進基因研究進程的同時，盡可能規避相關倫理風險？

王韌：科技發展必須要倫理先行，沒有約束的科技是危險的。在高標準的科學倫理與質量安全指導下，國家基因庫所有的項目必須接受倫理委員會的審核。國家基因庫堅守倫理規范，絕不把推動科技進步當成突破底線的借口。▲