國家基因庫將于今日正式運(yùn)營，這是中國首個(gè)獲批籌建的國家基因庫，也是全球第四個(gè)國家級(jí)基因庫。在昨日的運(yùn)營儀式上，“基因組合成2020計(jì)劃”等多個(gè)新項(xiàng)目啟動(dòng)，對于DNA的理解從數(shù)據(jù)觀察到人造模仿，將讓人們對生命本質(zhì)有更深理解。

“國家基因庫是一項(xiàng)生命科學(xué)時(shí)代的最基礎(chǔ)設(shè)施。”中國工程院院士李國杰這樣描述國家基因庫運(yùn)營的意義，“基因庫的意義應(yīng)放在更長遠(yuǎn)的時(shí)間軸來理解，……地球進(jìn)化幾十億年才有了生命。整個(gè)宇宙100多億年的進(jìn)化集聚在基因里。保存這些基因并進(jìn)行研究是件了不起的事。”

國家基因庫是國際上現(xiàn)有的各類生物樣本庫、數(shù)據(jù)庫、生物多樣性庫、疾病庫等的綜合升級(jí)版。

其中的罕見病基因庫已檢測了3000多個(gè)家庭，新發(fā)現(xiàn)400多種罕見病。

國家基因庫已經(jīng)存儲(chǔ)了多種生物資源樣本1000萬份

未來目標(biāo)是保存約三十萬種植物、百萬種動(dòng)物、近千萬種微生物活體資源

選址深圳“桃花源”為安保

這座建筑其外形仿照哈尼梯田而設(shè)計(jì)，層層迭進(jìn)，再往上走依次會(huì)看到龐大的高通量基因測序房、超級(jí)計(jì)算房以及冷凍資源房。國家基因庫執(zhí)行主任、華大基因研究院院長徐訊介紹，梯田設(shè)計(jì)除了美觀，更重要的是出于實(shí)際用途考慮，基因庫資源需保存上百年甚至更長時(shí)間，因此對建筑使用壽命要求更高。建筑1~5層都是實(shí)地，承重能力強(qiáng)且安全系數(shù)高。

“這里儲(chǔ)存的基因資源非常珍貴，考慮到安保等問題，我們選址在這個(gè)相對封閉的環(huán)境。”徐訊介紹。這也是國家基因庫選址于大鵬半島的重要原因。這里被稱為深圳最后的“桃花源”，森林覆蓋率超過76%。

瀕危的物種有望得到保護(hù)

國家基因庫究竟保存什么?國家基因庫主任、華大基因農(nóng)業(yè)集團(tuán)董事長兼總裁梅永紅介紹，國家基因庫不僅僅是數(shù)據(jù)庫，而是國際上現(xiàn)有的各類生物樣本庫、數(shù)據(jù)庫、生物多樣性庫、疾病庫等的綜合升級(jí)版。

國家基因庫的核心是基因保存。“就人類而言，從頭發(fā)、牙齒、精子卵子，到血樣、臍帶血、干細(xì)胞以及個(gè)人遺傳影像和醫(yī)療數(shù)據(jù)均會(huì)保存。植物源、動(dòng)物源和種子等，活著的所有生命的資源均會(huì)保存。”徐訊介紹。截至目前，國家基因庫已經(jīng)存儲(chǔ)了多種生物資源樣本1000萬份。“我們試圖保護(hù)和保存世界約三十萬種植物、百萬種動(dòng)物、近千萬種微生物活體資源。”徐訊說，“這是全球第一個(gè)為生物多樣性研究和保護(hù)提供資源的平臺(tái)。”

拯救瀕危物種是保存基因的最重要目的之一。國家基因庫將承擔(dān)瀕危物種的“諾亞方舟”的重要使命。徐訊告訴記者：“保護(hù)瀕危物種，國家基因庫首先可建立植物動(dòng)物園保護(hù)區(qū)，進(jìn)行活體庫保存。同時(shí)保存它們的生殖細(xì)胞等組織樣本，此外，將它們的基因組信息進(jìn)行數(shù)字化保存。”

已消失的物種未來或可復(fù)活

一進(jìn)入這座臨海環(huán)山的梯田式建筑，映入眼簾的是體型碩大的“猛犸象”雕塑。這個(gè)在4000年前就已經(jīng)滅絕的物種被研究人員告知有望某天可以活蹦亂跳出現(xiàn)在人類面前。

徐訊介紹，人們在西伯利亞冰層里發(fā)現(xiàn)了完整的猛犸幼象，“研究人員獲取幼象的毛發(fā)，通過基因技術(shù)和干細(xì)胞技術(shù)獲得了猛犸象胚胎細(xì)胞，這意味著可以讓猛犸象復(fù)活。”

目前的挑戰(zhàn)在于找到合適的“代孕媽媽”。“猛犸象和最‘近親’的亞洲象相隔600萬年，基因組差異達(dá)到4.3%，如果懷孕極易流產(chǎn)。”徐訊說，如果未來有人造子宮，那復(fù)制猛犸象就成為可能。這也是之所以矗立猛犸象雕塑的深意。“只要保存了基因，瀕臨滅絕的物種就有復(fù)活可能。”徐訊說。

讀懂DNA還有很遠(yuǎn)的路

國家基因庫看似與普通人距離遙遠(yuǎn)，但其實(shí)與每個(gè)人息息相關(guān)。徐訊說：“以新生兒篩查為例。大部分兒童耳聾是出生后受外界環(huán)境或抗生素藥物等損傷。但如果通過基因檢測提前了解對何種藥物敏感，是可以避免悲劇發(fā)生的。”

國家基因庫昨日公開發(fā)布了癌癥數(shù)據(jù)集成與整合分析平臺(tái)、人體微生物數(shù)據(jù)庫、罕見病數(shù)據(jù)庫、免疫數(shù)據(jù)庫、人類遺傳變異數(shù)據(jù)庫等，這些數(shù)據(jù)都將在政策規(guī)范指導(dǎo)下對外開放。其中，罕見病基因庫已檢測了3000多個(gè)家庭，新發(fā)現(xiàn)400多種罕見病。“很多藥物最早都是針對罕見病基因開始的，后來發(fā)現(xiàn)針對罕見病基因的藥物能治療的疾病越來越多。”徐訊說。

對于人類來說，讀懂DNA的奧秘為時(shí)尚早。“我們希望最終將基因組的每一個(gè)字符都弄清楚。但是目前只有1%能讀懂。完全讀懂?dāng)?shù)據(jù)量太大，單靠人腦不行，需要通過人工智能和大數(shù)據(jù)方式來解決。”讀懂DNA，“最深刻的是人造模仿。只有完成了人工合成，才能更好地去了解這個(gè)世界。”徐訊說。

類似計(jì)劃已經(jīng)啟動(dòng)。昨日，“基因組合成2020計(jì)劃”對外發(fā)布，包括到2020年完成“合成人工10萬個(gè)噬菌體、人工線蟲、人工擬蘭芥和重塑21號(hào)染色體。”

人工合成10萬個(gè)噬菌體，有望用來對付未來人類對抗生素的耐藥免疫問題。“在抗生素?zé)o法抗擊人類某些疾病時(shí)，噬菌體制劑可以解決這個(gè)問題。”該項(xiàng)目的合作方中科院深圳先進(jìn)院副院長呂建成告訴記者。而一旦完成人工線蟲和人工擬蘭芥這兩個(gè)項(xiàng)目，將分別是全球第一個(gè)動(dòng)物基因組和植物基因組的合成誕生。

“我們之前對生命本質(zhì)的理解都是來自于數(shù)據(jù)，這個(gè)項(xiàng)目的完成不僅僅將帶來大量的應(yīng)用，而且對人類自身和生命本質(zhì)的認(rèn)識(shí)將產(chǎn)生一個(gè)質(zhì)的飛躍。”徐訊說。