■本報(bào)記者 張文靜 趙廣立

在深圳東南部大鵬新區(qū)的觀音山腳下，矗立著一座依山而建的白色建筑，建筑呈階梯狀向上攀延，從建筑的高處望去，對(duì)面是茂密的青山，遠(yuǎn)處能看見海。在這平靜的外表下，建筑內(nèi)龐大的高通量基因測(cè)序房、超級(jí)計(jì)算房以及冷凍資源房等正在日以繼夜地運(yùn)轉(zhuǎn)著，它們負(fù)責(zé)存儲(chǔ)和管理著我國(guó)特有的遺傳資源、生物信息和基因數(shù)據(jù)。這就是上個(gè)月剛剛啟動(dòng)運(yùn)行的國(guó)家基因庫(kù)。

《圣經(jīng)·創(chuàng)世紀(jì)》中，諾亞建造方舟帶各類動(dòng)物躲避了大洪水災(zāi)難，保留了生命繁衍的希望。在現(xiàn)實(shí)世界中，美國(guó)、歐盟和日本已經(jīng)擁有了世界級(jí)基因庫(kù)，以掌握生命經(jīng)濟(jì)時(shí)代的戰(zhàn)略性資源。此次國(guó)家基因庫(kù)的正式啟動(dòng)，則意味著中國(guó)也擁有了一艘承載生命希望的“諾亞方舟”。

比銀行的金庫(kù)更加寶貴

“基因庫(kù)是真正的國(guó)庫(kù)，甚至比銀行的金庫(kù)更加寶貴。”提到當(dāng)前擁有自己的基因資源對(duì)于中國(guó)的意義，國(guó)家基因庫(kù)主任、華大農(nóng)業(yè)集團(tuán)董事長(zhǎng)兼總裁梅永紅如是說。

梅永紅解釋說，在農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)時(shí)代，擁有更多的耕地意味著優(yōu)勢(shì)；在工業(yè)經(jīng)濟(jì)時(shí)代，擁有更多的能源，如石油、天然氣其他礦產(chǎn)等，也意味著有相應(yīng)的優(yōu)勢(shì)；但是在生命經(jīng)濟(jì)時(shí)代，基因資源是國(guó)家的重要戰(zhàn)略資源，擁有更多的基因資源，將提高中國(guó)在全球生命科學(xué)研究、生物產(chǎn)業(yè)發(fā)展以及對(duì)外開放合作方面的競(jìng)爭(zhēng)力。

“同時(shí)，我們對(duì)自身健康和疾病的了解、干預(yù)，我們對(duì)生態(tài)環(huán)境、生物多樣性的保護(hù)和合作開發(fā)，都需要以基因資源作為基礎(chǔ)。因此，擁有自己的基因資源，將對(duì)中國(guó)全民健康事業(yè)、生物多樣性資源開發(fā)和應(yīng)用的可持續(xù)性發(fā)展，有著非常重要的作用和意義。”國(guó)家基因庫(kù)執(zhí)行主任、華大基因研究院院長(zhǎng)徐訊對(duì)《中國(guó)科學(xué)報(bào)》記者說道。

2011年1月，國(guó)家發(fā)展改革委員會(huì)批復(fù)同意深圳依托華大基因研究院組建深圳國(guó)家基因庫(kù)。當(dāng)前已建成的國(guó)家基因庫(kù)一期主體工程占地面積4.75萬平方米。“三庫(kù)兩平臺(tái)”，是梅永紅描述基因庫(kù)內(nèi)容時(shí)使用頻次最高的一個(gè)概念。

據(jù)梅永紅介紹，與美國(guó)、歐盟、日本其他三大世界級(jí)的基因庫(kù)不同，中國(guó)國(guó)家基因庫(kù)不僅僅是數(shù)據(jù)庫(kù)，而是國(guó)際上現(xiàn)有的各類生物樣本庫(kù)、數(shù)據(jù)庫(kù)、生物多樣性庫(kù)、疾病庫(kù)等的綜合升級(jí)版。除了“干庫(kù)”即基因、蛋白、分子、影像等多組學(xué)生物信息數(shù)據(jù)庫(kù)，“濕庫(kù)”即多樣性生物樣本和物種遺傳資源庫(kù)之外，國(guó)家基因庫(kù)還引入了“活庫(kù)”即生物活體庫(kù)，包括動(dòng)物資源、植物資源、微生物資源和海洋資源等。

國(guó)家基因庫(kù)的裝備也可謂是“豪華級(jí)”。國(guó)家基因庫(kù)數(shù)字化平臺(tái)裝備了150臺(tái)BGISEQ－500型測(cè)序儀和1臺(tái)RevolocityTM測(cè)序儀，目前總數(shù)據(jù)產(chǎn)量將達(dá)到每年5Pb，相當(dāng)于一年5萬人全基因組或是1000萬產(chǎn)前篩查的數(shù)據(jù)產(chǎn)出規(guī)模，升級(jí)后的系統(tǒng)預(yù)計(jì)年產(chǎn)數(shù)據(jù)可達(dá)10Pb，將成為全球最大的數(shù)據(jù)產(chǎn)出平臺(tái)。同時(shí)，國(guó)家基因庫(kù)開放數(shù)據(jù)中心已經(jīng)建成了20Pb數(shù)據(jù)的可訪問能力，并規(guī)劃在二期完成500Pb的可訪問能力，能力上將超越國(guó)際三大基因數(shù)據(jù)中心。

與普通人息息相關(guān)

基因技術(shù)看起來很“高大上”，實(shí)際上與我們的日常生活有著密切的關(guān)系。

當(dāng)前，中國(guó)每年大概有1700萬新生兒，每年的出生缺陷率有5.6%，已知的大概有7000種遺傳病，包括人們較為熟知的唐氏綜合征等。為了應(yīng)對(duì)出生缺陷，國(guó)家在婚、育前階段，產(chǎn)前階段和新生兒階段建立了三級(jí)預(yù)防體系。近年來，基因測(cè)序技術(shù)已經(jīng)在三級(jí)預(yù)防體系里發(fā)揮了越來越重要的作用。

“比如，在婚前，利用基因測(cè)序技術(shù)可以開展面向普通人群和高風(fēng)險(xiǎn)人群，尤其是有家族遺傳病史的人群，進(jìn)行遺傳病篩查，尤其是致死、致殘率比較高的遺傳病。另外，在輔助生殖領(lǐng)域，可以通過二代基因測(cè)序技術(shù)，檢出在植入前常見的染色體非整倍體大片段的缺失或者是重復(fù)，篩選出健康的胚胎進(jìn)行植入。”華大基因副總裁和首席市場(chǎng)官趙立見介紹說。

在面對(duì)一些罕見病的診斷上，基因測(cè)序技術(shù)也發(fā)揮著重要的作用。“2014年，河南的一個(gè)女嬰出生之后，抽出的血是牛奶狀的，最后通過基因測(cè)序技術(shù)幫助這個(gè)患兒確定了她有一個(gè)LPL基因的突變，最后診斷為她是高乳糜微粒血癥。”趙立見說。

“以前，大家沒能把這些罕見疾病的信息和樣品集中管理，并同時(shí)鏈接到科研機(jī)構(gòu)、科研團(tuán)隊(duì)的組織，罕見病也很少被大藥廠關(guān)注。如今，國(guó)家基因庫(kù)的罕見病數(shù)據(jù)庫(kù)可能是目前世界上測(cè)了最多的罕見病的數(shù)據(jù)庫(kù)。目前我們已檢測(cè)的家庭將近3000多個(gè)，發(fā)現(xiàn)了400種以前從來沒有人報(bào)道過的罕見病。”徐訊說，“此外，國(guó)家基因庫(kù)還將發(fā)起一系列的科研志愿者活動(dòng)，其中包括涉及很多罕見病的活動(dòng)，號(hào)召大家捐獻(xiàn)樣品，引起全世界科學(xué)家的重視去參與罕見病的研究，提高發(fā)現(xiàn)罕見的、未知原因疾病的治療和診斷方法的希望。”

另外，在人們普遍關(guān)心的腫瘤問題上，基因測(cè)序技術(shù)也能發(fā)揮重要作用。“一是在預(yù)防方面，包括遺傳性腫瘤的早期預(yù)測(cè)和早期診斷；二是在目前相對(duì)應(yīng)用比較廣泛的診療領(lǐng)域，包括腫瘤個(gè)體化的應(yīng)用指導(dǎo)；三是在轉(zhuǎn)移和預(yù)后的監(jiān)測(cè)方面。比如，好萊塢明星安吉麗娜·朱莉在前幾年做了基因檢測(cè)后，發(fā)現(xiàn)自己有乳腺癌的潛在風(fēng)險(xiǎn)，她就切除了乳腺，切除后她發(fā)生乳腺癌的幾率從原來的87%降到5%。還有一些其他的家族性患癌風(fēng)險(xiǎn)，也可以通過基因測(cè)序技術(shù)進(jìn)行早期的檢測(cè)。”趙立見說。

在徐訊看來，在國(guó)家基因庫(kù)建立的十幾個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)中，癌癥數(shù)據(jù)庫(kù)可能是未來訪問最頻繁的一個(gè)。“目前國(guó)際癌癥組織所有的數(shù)據(jù)信息都存儲(chǔ)在此，未來這個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)將會(huì)為全球提供癌癥數(shù)據(jù)，其中包含上萬份不同類型的癌癥數(shù)據(jù)，對(duì)未來疾病的診斷和治療具有重要的意義”。

此外，國(guó)家基因庫(kù)還會(huì)提供包括干細(xì)胞和免疫細(xì)胞保存的公共平臺(tái)，可以進(jìn)行個(gè)人保存，也可用于科研和應(yīng)用的轉(zhuǎn)化，相當(dāng)于捐獻(xiàn)樣品。“保存在國(guó)家基因庫(kù)這樣的國(guó)家機(jī)構(gòu)，相對(duì)于保存在商業(yè)機(jī)構(gòu)會(huì)更有價(jià)值一些。對(duì)普通人來講，每個(gè)人都可以把自己的樣本保存起來，年輕時(shí)儲(chǔ)存的樣本，像老照片一樣，是那一生命的瞬間，從疾病的預(yù)防和診斷甚至未來治療上來講，留下來就可能有用。”徐訊說。

趙立見也建議，趁著正值壯年，人們可以先把自己的血液、組織標(biāo)本存儲(chǔ)到國(guó)家基因庫(kù)。

共享、共有、共為

隨著國(guó)家基因庫(kù)的開始運(yùn)行，一個(gè)名為“基因組合成與編輯平臺(tái)及基因組合成2020計(jì)劃”的項(xiàng)目也正式啟動(dòng)。該計(jì)劃將在2020年完成10萬個(gè)噬菌體的合成，完成全球第一個(gè)動(dòng)物基因組、全球第一個(gè)植物基因組以及人類21號(hào)染色體的合成。

“這是與中國(guó)科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院合作的項(xiàng)目。”徐訊說，該項(xiàng)目的完成將可能會(huì)在疾病治療方面產(chǎn)生新的希望，也將對(duì)人類自身和生命本質(zhì)的認(rèn)識(shí)產(chǎn)生一個(gè)新的質(zhì)的飛躍。

同時(shí)，國(guó)家基因庫(kù)還將啟動(dòng)兩大項(xiàng)目——數(shù)字化瑞麗植物園和母嬰大人群隊(duì)列研究。瑞麗植物園數(shù)字化項(xiàng)目將完成整個(gè)植物園內(nèi)50萬株不同植物、5萬個(gè)不同動(dòng)物和100萬個(gè)不同微生物的全面影像數(shù)字化，是第一個(gè)全植物園林?jǐn)?shù)字化項(xiàng)目。不僅僅有利于生態(tài)保護(hù)，還將對(duì)科研和資源的利用起到巨大的推動(dòng)作用。

母嬰大人群隊(duì)列研究，將聯(lián)合全國(guó)多個(gè)省市、地區(qū)共同啟動(dòng)，從母親懷孕到孩子4歲之間的關(guān)鍵時(shí)間點(diǎn)，對(duì)母親和孩子的關(guān)鍵的遺傳信息、關(guān)鍵的生物樣本和一些生理特征進(jìn)行詳細(xì)的保存，建立母嬰健康隊(duì)列，同時(shí)為母嬰健康的精準(zhǔn)醫(yī)療提供數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)。

“國(guó)家投資設(shè)立國(guó)家基因庫(kù)，實(shí)際上就是希望我們的基因資源能夠造福于國(guó)人，能夠?yàn)槲覀兊纳�命�?jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)起到支持作用。我們也希望更多的人來使用我們平臺(tái)和資源，也需要國(guó)家政策及戰(zhàn)略來支持和引導(dǎo)。”徐訊說，“另外，這些生命資源的收集、開發(fā)和利用不能，也不可能只由國(guó)家基因庫(kù)一方來完成，需要集全球各家之優(yōu)勢(shì)，共同去完成。”

梅永紅同樣也認(rèn)為，“國(guó)家基因庫(kù)是開放的平臺(tái)，一個(gè)基因庫(kù)擁有的資源總是有限的，我們希望通過更好的機(jī)制，讓大自然饋贈(zèng)給人類的基因資源能被充分地認(rèn)知和利用。”

對(duì)于未來的發(fā)展，徐訊表示，今后國(guó)家基因庫(kù)會(huì)啟動(dòng)更多類似“基因組合成2020計(jì)劃”“數(shù)字化植物園”“數(shù)字化動(dòng)物園”的全球性合作項(xiàng)目，來推動(dòng)行業(yè)的發(fā)展。同時(shí)，國(guó)家基因庫(kù)不僅是一個(gè)國(guó)家性的平臺(tái)，還將建立一個(gè)國(guó)際化的標(biāo)準(zhǔn)，這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)也是未來整個(gè)行業(yè)發(fā)展很重要的基礎(chǔ)。“國(guó)家基因庫(kù)將聚全球之力，共享、共有、共為，為物種多樣性提供新的保障，為精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)提供大數(shù)據(jù)支持，為生命時(shí)代引領(lǐng)健康生活”。