动态详情

从1到8,"数说"国家基因库


转载: 人民政协报

2019年9月22日,是深圳国家基因库的第3个生日。从2011年获批组建、2016年正式启动运行,到2019年运营三周年,经过8年淬炼,国家基因库已铸造成生物科技探索的坚实后盾。从1到8八个数字,恰好也是它的最佳诠释。

我国第1座国家级综合性基因库

深圳国家基因库(简称“国库”)坐落在深圳市大鹏新区观音山背后,是我国第1座国家级综合性基因库,完成从0到1的跨越,担起铸造中国生命科技战略新高地的重任。
许多人曾赞叹国库桃源般的风景,但这里最壮阔的丘壑,藏在梯田式的建筑之内——数以千万计的生物遗传资源、全球领先的技术设施、前沿弄潮的科研工作者,以及依托这个平台开展的科学探索。
在基因科技、精准医学、人工智能等高新技术带来的广阔前景下,在田园诗与科技梦的碰撞之中,国库敞开怀抱,践行使命,力求以它的“1”,开启千万种可能。
2大支撑:左手科研,右手产业
作为服务于国家战略的科研及产业基础设施,国库的使命,便是基于对生物遗传资源的保藏、开发和利用,为科研与产业的发展架设平台、输送动力。
大平台聚合大资源、大数据,广泛、高效地支持各类项目开展,推动新成果持续产出,助力精准医疗、未来农业、海洋开发、微生物应用等造福民生。
迄今为止,国库支撑的项目达600余个,其中不乏国际级、国家级及省级重大科研项目。
在科研方面,支撑全球科研机构开展引领性研究,如数字化地球、数字化农业、万种植物基因组计划、酵母基因组人工合成项目、大型自然人群队列示范研究等。
在产业方面,加快从资源收集、基础科研到技术转化应用的周期,支撑我国低温冷冻业、高精仪器制造业、大数据等医疗及生命科学上下游产业链的快速发展;同时,积极参与国际、国内标准的制定,引领行业规范有序发展。
3大功能:存、读、写
对科研、产业的大范围、多维度、全周期支撑,得益于国家基因库“存、读、写”的功能“闭环”。这一独特的功能架构,开国际之先河,三者的贯穿联动、齐头并进,更使国库走上国际前列。

生命的“存”,是指基因、细胞乃至生命个体的实物存储、生物信息的存储;
生命的“读”,是指从生命孕育到消亡,从基因组学的DNA分子到蛋白组学、代谢组学、影像组学,从结构到功能全过程、全方位和全周期的系统解读;
生命的“写”,是指通过基因、蛋白、细胞、器官、共生系统等层面的干预技术,实现生命从“读”到“写”的跨越,通过推动生命科学与生物技术发展,促进“生物经济”在全球范围从概念走向战略的转变。
在这里,生物遗传资源的全生命周期档案被获取、补充、整理、分析和应用,这些“档案”不仅是生命的备份,也正在创造更大的价值并改变未来。
4大特性:公益、开放、支撑、引领
在国家的支持下,作为“存、读、写”功能的依托,国库建设了具有公益性、开放性、支撑性、引领性的战略性科技平台——“三库两平台”。
这四大特性,意味着从学术界到产业圈,都可借助国库的资源推进自身的科学研究和技术开发,也表达了国库为中国在全球生命科学领域的引领地位提供有力基石、为我国生物技术和生命经济发展提供有力支撑的信心和决心。
5大分支:三库两平台
作为国库理念与功能的具象化,三库两平台聚合各方的资源、完善的仪器设施和先进的技术实力,确保生命科学探索和应用能够获得全方位的支撑。
生物样本资源库具备高通量、低成本、自动化的特点,拥有千万级的可溯源样本存储能力、突出的样本存储和处理能力、信息化全流程的样本管理体系,综合实力快速、均衡发展。
生物信息数据库拥有超大规模数据的存储、计算与分析能力,并搭建了国家基因库生命大数据平台(CNGBdb),实现了样本与数据资源的整合贯穿共享。
动植物资源活体库是集资源和数据于一体的可繁殖材料资源库,转化、保存的生物物种资源具备可扩增和繁殖的能力,能够无限可能地促进生物资源的合理利用和有效共享。
数字化平台集自动化、信息化、高效、低成本于一体,数据产出能力全球领先,以国产化的先进仪器、全面的技术与应用能力,支撑各类科研、民生项目。
合成与编辑平台在高标准的科学伦理与质量安全指导下搭建而成,是国内首个模块化、自动化DNA合成平台,效率高、成本低,达到全球领先水平。
6大数据服务
三库两平台的数据、资源和设施,外部单位和人员怎样获取和使用?
国库为此建立了完善的开放共享机制——“生命大数据平台”(CNGBdb)和“公共服务平台”。

由生物信息数据库打造的“生命大数据平台”(CNGBdb),是国内最大的生物大数据中心之一,汇集国库自身及全球其他重要数据源的公开数据,整合各类应用工具,面向全球科研工作者推出六大数据服务:
01 数据资源检索、下载与申请
亿级索引、TB级元数据可供检索,包含文献、基因、组装、变异、蛋白、序列、项目、样本、实验九大类。
02 样本资源检索与申请
分享数十万份动物、植物、微生物样本资源,涵盖血液、DNA、RNA、种子、菌株等多种类型,可申请使用、寻求合作。
03 科研数据归档
项目、样本、实验/测序、组装、变异等各类数据,可快速递交到核酸序列归档系统(CNSA)。严密的隐私和安全保护体系能够充分保障数据安全。
04 数据分析计算
提供BLAST、癌症大数据分析、病原鉴定、种质性状预测等高性能计算工具,方便对数据进行比对分析、计算挖掘。
05 科学数据库检索与分析
基于重大项目成果建成的十大科学数据库,分别聚焦植物、鸟类、鱼类、微生物组、癌症、免疫、病原、罕见病、中国人基因组,提供各类检索、分析、比较、可视化和鉴定工具。
06 支撑科学文章发表
将数据归档到CNGBdb,可以支撑科研成果发表。截至目前,支撑发表的文章已达数十篇,被Cell、Nature子刊、NAR等多家国际权威期刊引用。
7大公共平台服务

通过「公共服务平台」,国库面向政府、科研单位、高等院校、医疗机构、生物企业等,开放自身强大的科研基础设施:
01 数字化平台有偿使用
租赁数字化平台,利用它全球领先的数据产出和样本处理能力,获得高通量、高质量、低成本的数字化服务。
02 生物样本第三方存储
将生物样本托付给生物样本资源库,由自动化的多温层存储系统和全流程、信息化的样本管理系统进行管理,保障资源安全和利用价值最大化。
03 高通量核酸提取
利用生物样本资源库高通量、自动化的核酸提取与检测平台,获得灵活、稳定、高效的核酸提取服务。
04 生物资源供应及服务
从动植物资源活体库,申请使用微生物菌种、植物种子/分子材料和动物细胞系,或对生物材料进行存储、处理、检测和鉴定。
05 DNA合成
快速、准确、高质量的oligo、基因及基因组合成,非合成与编辑平台莫属,通量高、成本低,并且是国内极少数在基因组水平的定制化设计合成服务方面有丰富成功经验的对外服务性平台。
06 样本库建设方案
在科学合理的样本库规划方面,国库的实战经验值得借鉴。从顶层设计到建设规划,从技术路线到人员培训,生物样本资源库都能提供专业、个性化的指导和咨询服务。
07 样本库全流程信息化管理
“全人群管理与资源收集系统”、“样本管理系统”、“样本制备系统”,这套让生物样本资源库实现全流程信息化管理的软件系统,正帮助更多样本库实现管理水平的提升。
8年建设:5年磨剑,3年履责
2011-2019,国家基因库经历5年筹备、3年正式运营,用8年不凡岁月,写下一部鸿篇的序章。
于三周年之际,国库和旗下各平台的“掌舵人”共同回首来路,展望前程:
国家基因库主任王韧:
“深圳国家基因库成立三年,取得了初步的进展,从基因的存读写建成的三库两平台功能架构,到支撑基因科技行业的发展已初见成效。目前的成果,离不开国家发改委和深圳市政府及各个理事单位的大力支持,同时也离不开华大各位员工的努力。但是基因库仍然处于成长和转型期,未来希望深圳国家基因库能够更好的发挥开放性和支撑性,为国家生命科技产业的发展及粤港澳大湾区建设发挥重要作用。”
国家基因库首任主任梅永红:
“三年还只是开始,我更期待10年、20年后基因库的形态:矗立在生命科学之巅的灯塔,光耀华夏,福及全球。”
国家基因库执行副主任王博:
“生命‘存、读、写’大平台支撑,高效稳定安全;开放共享共有共为,任重道远,我们一直在路上。”
国家基因库副主任张二春:
“经过三年时间,我们已初步完成基因库的‘三库两平台’建设,并建立了完善的制度流程和管理体系,尤其是打造了一支优秀的人才团队。目前基因库各项主要性能指标已经处于世界前列,未来在大家共同努力下,相信我们会取得更大的成绩。”
生物样本资源库主管钱璞毅:
“我们已经实现了千万级高质量、可溯源的生物资源样本存储能力,研究制定了生物样本采集、储存和管理的相关标准和技术规范。未来我们将进一步扩大存储规模,开放全球科研合作,打造特色资源库,支撑服务于我国大民生、大科学、大产业项目。”
生物信息数据库主管曾文君:
“以CNGBdb生命大数据平台为基础,我们构建了业界领先的高性能生物信息分析平台,为全球科研机构和科学家提供了融合‘搜、存、算、用’一体化的高效、安全的科学数据服务。新的一年,我们将继续秉承着‘不忘初心,砥砺前行’的信念,助力我国生命科技科研和产业蓬勃发展。”
动植物资源活体库主管(代)危金普:
“我们转化和保存生物物种可繁殖体,形成了集基因数据和活体资源为一体的数字化资源库,为生命科学研究和生物产业创新发展提供可持续的资源保障。”
数字化平台主管卢浩荣:
“基于团队在基因数字化和实验室运营的经验,依托华大智造自主测序仪,我们建设了一个集自动化、信息化、高效低成本于一体的‘读’平台,并在通量、成本、效率等方面全球领先。着眼未来,我们将不断提升测序能力,持续保持在领域内的国际竞争力和影响力,充分发挥平台的引领性、支撑性、开放性和公益性,助力生命科学和生命经济发展。”
合成与编辑平台主管沈玥:
“基因组合成与编辑技术已成为现代生命科学的重要共性基础技术,其突破将是合成生物学、基因编辑乃至生命科学及相关应用领域发展的重要转折点。过去三年我们初步实现了大规模高通量合成编辑能力的建设,获得国内外合作单位的高度认可,未来我们会继续努力前行,促进‘存读写’闭环的产业应用转化,共同支撑科学研究和产业应用发展。”
公共服务部主管陈振家:
“响应国家大型科研基础设施向社会开放的号召,我们探索了基因库对外合作的新模式,以非盈利为原则,兼顾成本补偿和平台可持续发展,支撑服务了国内外数十家科研机构。未来我们将继续提供专业的平台支撑服务,促进我国生物产业的持续创新,推动生命经济高质量发展。”
宣传合作部主管万仟:
“国家基因库经过多年的发展和积累,逐渐被越来越多的业界同仁和大众熟悉和认可,已初步建立了覆盖全球的合作网络以及面向大众的科普交流平台。我们将以更加积极的心态,同各行各业的同仁开展合作,在生命科学领域共同打造开放合作的生态圈。”
质量安全与标准部主管李启沅:
“我们建立和完善了以‘三标’为核心的质量管理体系,逐步完善以安全法律法规、GB/T33000、ISO27001等为基础的安全管理体系,发布实施29项标准,实现以存读写、大贯穿为基础的标准引领。愿基因库在新的起点,迈上新征程,开创新辉煌;在质量优先、安全保障、标准引领下实现共有、共为、共享的愿景。”
要定义国家基因库,比以上这些数字更为贴切的方式,或许是用它的前景和未来。这个定义,将由时间执笔,在生命科学的巨大版图之上,继续书写。
下一个三年,国库将继续聚合资源、开放共享、支撑科研、赋能产业,见证和助力生命科学的不断飞跃。

原文链接地址: http://www.rmzxb.com.cn/c/2019-09-26/2433494.shtml