在国家基因库体验生物信息“存读写”

本报记者　张妮

编者的话：在5月22日“国际生物多样性日”到来之际，《环球时报》记者走进中国首个国家级综合性基因库，在这里体验生物信息的“存读写”。中国为什么要建立国家基因库？基因研究对新冠疫情防控、保障国家粮食安全等有什么帮助？又会给经济发展带来哪些改变？《环球时报》记者对国家基因库主任及相关专家进行专访。

依山傍海的深圳国家基因库（简称“国家基因库”）远离喧嚣，远远望去呈梯田形状（如图①）。水中的火烈鸟悠闲自在，山上的荔枝树果子泛青，门口巨型猛犸象雕塑的背上站满了鸽子，在落日余晖中像从远古走来。大楼内部，分布着“三库两平台”，有的与办公区只隔着一面透明玻璃墙。记者透过一面玻璃墙看到，“生物样本资源库”中错落摆放着上百个“大冰箱”（如图②），里面储存着动物、植物、微生物及人类基因样本。据工作人员介绍，试管中的DNA提取物看起来很像棉絮在水里的状态。根据样本属性不同，“冰箱”的温度也有所不同，有-20℃、-80℃和-196℃等。

在“数字化平台”大型实验室中，布满基因测序仪器。几个机械臂正在作业（如图③），通过测序方式将基因信息读取出来，获得方便存储和可计算分析的生物信息数据。

“在完成‘存和‘读后，基因数据还可以经过‘写的过程，就是利用基因合成与编辑技术进行基因组合成或编写，进一步探索生命本质并进行改造利用”，国家基因库主任王韧在接受《环球时报》记者专访时说，基因是万物生存发展之源，只有先将基因资源存储起来，才可能保证物种永远繁衍生息。

基因库都存着什么

环球时报：国家基因库是在怎样的背景下创建的？

王韧：从上世纪80年代开始，美国等发达国家认识到，除了储存种质资源，基因信息的储存和读取也很重要，于是美国、欧洲、日本成立了各自的国家/地区的生物信息数据库，并形成了国际核酸序列数据库联盟，全世界可无偿使用其数据。

这一理念不错，但三大数据库经过三四十年发展，实际形成了以发达国家为主导的对遗传生物信息的垄断性控制。“数字鸿沟”事实上是存在的。

在这一背景下，深圳国家基因库发起人向国家发改委建议，我国应该将种质资源的收集保藏、数字化基因信息、测序及可持续利用等环节贯穿起来，建立一个大的生物信息“存、读、写”平台。这一建议于2011年得到批复，2016年国家基因库正式建成使用，是世界领先的“存、读、写”一体化的综合性生物遗传资源基因库。

环球时报：国家基因库目前运营情况如何？相比发达国家有何优劣势?王韧：目前，国家基因库已初步建成覆盖生命全周期的“三库两平台”业务结构和功能，“三库”是指生物样本资源库、生物信息数据库和动植物资源活体库，覆盖人、动植物、微生物等。“两平台”包括数字化平台、合成与编辑平台。目前，国家基因库拥有千万级样本存储能力，已建成世界上通量最大的基因测序平台。但由于发展时间短，在存储数据量等方面，我们跟发达国家相比，还有一定差距。

推动分子育种升级换代

环球时报：在防控新冠疫情方面，国家基因库发挥怎样的作用？

王韧：全球共享流感数据倡议组织汇集了全世界150多万条新冠病毒序列。去年初，国家基因库成为该联盟在中国的首个战略合作伙伴，中国科学家直接在国家基因库的数据平台上就可以获得相关病毒信息。此外，去年国家基因库承担建设一个新冠病毒核酸检测平台的任务，以应对当时深圳市及广东地区的大规模检测工作。在新冠病毒相关的科研支撑等方面，国家基因库也发挥了重要作用。

环球时报：我国强调“打好种业翻身仗”，如何将基因研究应用于种业发展？

王韧：目前，我国种业公司规模大多较小，很多公司仍然以常规育种手段为主，缺乏高通量、高效率的表型鉴定平台。而20多年前美国种业巨头就有全自动表型鉴定平台，可以迅速鉴定分析基因性状。此外，我国很多育种工作者对于生物信息的分析能力和大数据挖掘运用能力还比较弱。近期，国家基因库发布农业数字化服务平台，希望能在种质资源材料数字化、生物信息分析等层面提供解决方案，推动分子育种的升级换代。例如，国家基因库支撑迄今为止最大的动植物重测序项目——3000份水稻重测序研究，代表全球95%的水稻遗传多样性，来挖掘重要农艺性状候选基因，推进水稻精准育种。

关键设备不会被“卡脖子”

环球时报：国家基因库所用设备的国产化情况如何？是否存在核心设备或部件依赖国外的“卡脖子”现象？

王韧：国家基因库的主要设备都是国产的。比如“存”，我们的全自动冷藏储存设备都采购国产设备；“读”，全部使用国产化测序仪，对我国生物遗传资源的安全性具有重要意义；“写”，核心工具自主可控。如果我们采用国外设备，对方突然把化学试剂价格提高，或者不销售零配件等，就会发生“卡脖子”问题。所以，我们重视设备国产化，就是为了打破外国公司在关键领域、关键设备上的限制。

环球时报：基因研究一直存在争议和担忧，如何在不断推进基因研究进程的同时，尽可能规避相关伦理风险？

王韧：科技发展必须要伦理先行，没有约束的科技是危险的。在高标准的科学伦理与质量安全指导下，国家基因库所有的项目必须接受伦理委员会的审核。国家基因库坚守伦理规范，绝不把推动科技进步当成突破底线的借口。▲