文/劉啟強

[導(dǎo)讀]

深圳華大生命科學(xué)研究院（原深圳華大基因研究院，以下簡稱“研究院”）是深圳市批準(zhǔn)建設(shè)的首批十大基礎(chǔ)研究機構(gòu)之一。多年來，研究院深耕基因組學(xué)領(lǐng)域，并在短時間內(nèi)發(fā)展成為世界領(lǐng)先的基因組學(xué)研究中心。當(dāng) 前，研究院更是致力于開展前沿生命“讀”“寫”“存”核心技術(shù)的研究與開發(fā)，組織并實施生命大數(shù)據(jù)與疾病防控國際大科學(xué)工程。在今年年初暴發(fā)的新冠疫情中，研究院憑借其強大且經(jīng)驗豐富的專業(yè)科研隊伍，以及自主技術(shù)平臺的快速反應(yīng)能力，成為抗擊新冠肺炎戰(zhàn)疫行動中的科技尖兵。

《廣東科技》：雖然華大基因在業(yè)內(nèi)已是家喻戶曉，但為了讓更多讀者認(rèn)識和了解你們，所以還是請你們先介紹一下研究院的簡況。

研究院：深圳華大生命科學(xué)研究院是致力于生命科學(xué)、生物技術(shù)和醫(yī)療應(yīng)用領(lǐng)域的多組學(xué)研發(fā)的非營利機構(gòu)。多年來，我們一直深耕基因組學(xué)領(lǐng)域，并在短時間內(nèi)發(fā)展成為世界領(lǐng)先的基因組學(xué)研究中心。作為深圳市首批批準(zhǔn)建設(shè)的十大基礎(chǔ)研究機構(gòu)之一，研究院以研究生命科學(xué)、推進(jìn)生物技術(shù)與全民健康事業(yè)的發(fā)展為宗旨，緊緊圍繞基因組學(xué)核心技術(shù)和前沿科學(xué)問題開展相關(guān)研究。

當(dāng)前，我們主要致力于開展前沿生命“讀”“寫”“存”核心技術(shù)研究與開發(fā)，聚焦健康中國關(guān)鍵需求，解決出生缺陷、惡性腫瘤、病原感染及其他復(fù)雜疾病分子機理和防診治應(yīng)用研究等精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)重大問題，探索生命起源與演化等前沿領(lǐng)域。以百萬級大樣本科學(xué)計劃為目標(biāo)，建設(shè)大數(shù)據(jù)科學(xué)平臺，建立全球合作聯(lián)盟，實現(xiàn)生命科學(xué)領(lǐng)域突破，建設(shè)面向科學(xué)前沿、國民經(jīng)濟主戰(zhàn)場和國家重大需求的產(chǎn)學(xué)研結(jié)合創(chuàng)新體系。

近年來，為打造更先進(jìn)的科研平臺，加快科研產(chǎn)出，研究院持續(xù)集中力量提升生命科學(xué)的核心競爭力，大力發(fā)展生物技術(shù)與研制新型裝備，在核心算法工具、智能化數(shù)據(jù)管理和分析、生物大數(shù)據(jù)分析等方面不斷突破創(chuàng)新。我們通過建設(shè)先進(jìn)科研平臺以及開展各類橫向課題，積極推進(jìn)國際科技合作和交流，啟動和參與前沿大科學(xué)項目和大科學(xué)工程，與國內(nèi)外知名大學(xué)和研究機構(gòu)開展人才培養(yǎng)與項目合作，進(jìn)一步提升了研究院科研平臺的水平、研究開發(fā)能力，建立了國際合作網(wǎng)絡(luò)以及高端人才團(tuán)隊，不斷增強我國在生命科學(xué)研究領(lǐng)域的國際影響力，打造出了以多組學(xué)大數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)、國際一流的產(chǎn)學(xué)研一體化新型生命科學(xué)研究院。未來，研究院將繼續(xù)推動生命科學(xué)在基礎(chǔ)研究、先進(jìn)技術(shù)和成果轉(zhuǎn)化方面的發(fā)展，有效地保護(hù)、開發(fā)和利用生物資源，確立深圳市在生命科學(xué)研究領(lǐng)域的領(lǐng)先地位，為深圳市促進(jìn)粵港澳大灣區(qū)國際科技創(chuàng)新中心建設(shè)、推動中國特色社會主義新型示范區(qū)創(chuàng)新發(fā)展貢獻(xiàn)科技力量。

《廣東科技》：在創(chuàng)新人才的引進(jìn)和使用上，研究院采取了哪些方式方法？

研究院：在人員引進(jìn)和聘用上，研究院始終以高標(biāo)準(zhǔn)和高要求為基石，以跨學(xué)科和國際化為原則，多渠道引進(jìn)和選拔優(yōu)秀人才，持續(xù)打造有利于科研創(chuàng)新的工作環(huán)境，不斷提升人才隊伍整體水平。研究院根據(jù)生命科學(xué)特有的發(fā)展規(guī)律，綜合必需要素，形成了將“科學(xué)發(fā)現(xiàn)、技術(shù)發(fā)明、產(chǎn)業(yè)發(fā)展”有機結(jié)合，以任務(wù)帶學(xué)科、帶產(chǎn)業(yè)、帶人才的“三發(fā)三帶”聯(lián)動模式，在項目中為員工提供發(fā)展平臺和發(fā)展空間，在實踐中不斷提高員工能力，豐富員工的經(jīng)驗，鍛煉員工科研與管理能力。研究院同時堅持自主培養(yǎng)和外部引進(jìn)并舉，重點打造具有較強創(chuàng)新活力的青年創(chuàng)新型人才隊伍，并與國內(nèi)外高校合作開展人才培養(yǎng)，通過這種方式，不僅造就了一批具有國際水平的戰(zhàn)略科技人才，還形成了具有原始創(chuàng)新活力的人才梯隊。

《廣東科技》：有這樣高水平的科研團(tuán)隊支撐，研究院的科研成果一定非常豐富。

研究院：截至今年8月的數(shù)據(jù)統(tǒng)計，研究院累計發(fā)表論文2800多篇，其中2393篇被SCI收錄，323篇在國際四大頂尖學(xué)術(shù)期刊《自然》《科學(xué)》《細(xì)胞》《新英格蘭醫(yī)學(xué)》上發(fā)表；有3項科研成果獲國家科學(xué)技術(shù)獎，7項成果獲省部級科學(xué)獎，10項成果獲市級科學(xué)獎；“小麥基因組圖譜”“酵母長染色體的精準(zhǔn)定制合成”等多項成果入選“世界十大科技進(jìn)展”和“年度中國科學(xué)十大進(jìn)展”。

小麥作為全球最重要的糧食作物之一，養(yǎng)活了世界上40%的人口。我國是世界上小麥生產(chǎn)與消費大國，常年種植面積為2400萬公頃左右，年產(chǎn)量近1.3億噸。因而，小麥的研究始終是國內(nèi)外科學(xué)家的心頭大事。但經(jīng)過數(shù)千年種間雜交形成的小麥基因組，其大小是人類基因組的5倍，包含三套非常相似的染色體，總共21對且擁有大多數(shù)基因的6個拷貝。由于缺乏基因組圖譜，小麥育種者很難跟蹤基因的代序傳遞情況，試圖改變特定DNA序列的基因工程師也不知道如何入手。國際小麥基因組測序聯(lián)盟從2005年發(fā)起成立至今，通過分別對每個染色體進(jìn)行分解和測序，最終繪制出了這份完善的小麥基因組圖譜。此小麥基因組的發(fā)布將對小麥的基礎(chǔ)與分子育種研究等工作起到重要的支撐與幫助作用，將加快提高小麥?zhǔn)粘傻牟椒?，也為培育出非致敏品種帶來新希望。

基因組設(shè)計合成能夠按需重塑生命，突破了生命發(fā)生與進(jìn)化的自然法則。2011年，美國、中國、英國、新加坡、澳大利亞等國啟動“酵母基因組合成國際計劃”，深圳華大生命科學(xué)研究院作為中國的三個主要參與單位之一，深度參與了該國際協(xié)作項目。2017年合作聯(lián)盟在Science以封面及?？问桨l(fā)表了酵母5條染色體從頭合成的研究成果，證實酵母染色體基因組可從頭化學(xué)全合成，并促進(jìn)了多項染色體水平構(gòu)建、糾錯等技術(shù)的快速發(fā)展。該項目的實施，推動了整個領(lǐng)域的技術(shù)發(fā)展，也提升了大眾對酵母和基因組的認(rèn)知，讓人們更加透徹地了解機體的生物學(xué)機制、生物學(xué)反應(yīng)、對各種環(huán)境的適應(yīng)性以及進(jìn)化過程等，對解決人類生存面臨的能源短缺、環(huán)境污染等問題也有重要意義。從科學(xué)理論上來看,人工設(shè)計與合成酵母基因組及后續(xù)開展的基因組快速演化研究，不僅可實現(xiàn)對酵母全基因組功能研究,而且通過基因組隨機變化產(chǎn)生的酵母菌庫,為研究酵母演化史提供了大量的素材。此外，酵母作為一種微生物與人類生活息息相關(guān)，人造酵母在生產(chǎn)藥物、生物能源、食物、生物材料等領(lǐng)域都可以得到廣泛應(yīng)用，比如通過在酵母中加入合成青蒿素合成的相關(guān)基因，可以實現(xiàn)青蒿素的大量生產(chǎn)。

深圳華大生命科學(xué)研究院科研人員工作場景

除以上這些成就外，研究院還主動承擔(dān)了國家和地方重大科研任務(wù)，積極參與各級政府科技計劃項目，積極完善基礎(chǔ)設(shè)施配套條件，形成了覆蓋生物信息學(xué)、人類基因組學(xué)、農(nóng)業(yè)基因組學(xué)、微生物及海洋生物學(xué)等學(xué)科領(lǐng)域的全方位科研體系，搭建了從國家到地方的各級各類創(chuàng)新載體25個。

在2019年科睿唯安公布的年度高被引科學(xué)家名單中，研究院共有8位科學(xué)家入選；同年，Nature Index公布的2015－2018年度遺傳學(xué)領(lǐng)域高質(zhì)量科研論文自然指數(shù)榜單中，研究院位列亞太地區(qū)生命科學(xué)科研機構(gòu)第一，并在全球生命科學(xué)產(chǎn)業(yè)機構(gòu)中排名第15位。

《廣東科技》：今年疫情以來，研究院在研發(fā)創(chuàng)新方面又取得了哪些新的進(jìn)展和突破？

研究院：主要有三個方面：一是在抗擊新冠疫情的戰(zhàn)疫行動上。今年年初，突如其來的新冠肺炎疫情給全國人民的生產(chǎn)生活帶來嚴(yán)重影響，研究院憑借經(jīng)驗豐富的專業(yè)科研隊伍和自主技術(shù)平臺快速反應(yīng)，也在這場抗擊新冠肺炎的戰(zhàn)疫行動中作出了應(yīng)有的貢獻(xiàn)，取得了顯著社會效益，為國家公共衛(wèi)生突發(fā)事件應(yīng)急治理貢獻(xiàn)出了自己的一份力量。

如2月份，我們基于ATOPlex多重PCR平臺率先研發(fā)與應(yīng)用了專門針對新冠病毒的擴增子測序方法，并首次系統(tǒng)地對基于超高深度宏基因組測序、多重PCR擴增子測序和探針捕獲測序三種手段開展的新冠病毒基因組變異研究效能進(jìn)行了比對分析，率先建立了更有效的新冠病毒基因組高通量測序方法，以適合大規(guī)模病毒的全基因組變異監(jiān)測。

我們的研究結(jié)果顯示，三種方法均能有效地從采集的咽拭子、鼻拭子、肛拭子等樣品中獲取病毒基因組序列信息，用于病毒變異監(jiān)測研究。在綜合考量靈敏度、準(zhǔn)確性、時間與經(jīng)濟成本等因素基礎(chǔ)上，我們的研究團(tuán)隊提出了結(jié)合研究目的和臨床樣品病毒載量情況的測序策略實用指引。

基于上述研究成果，研究院啟動了“國際百萬新冠基因組計劃”，發(fā)起并號召全球科研團(tuán)體加入“新型冠狀病毒開源基因組的全球倡議（Global Initiative on Open-source Genomics for SARSCoV-2，GIOG-S）”。該倡議鼓勵全球科學(xué)家超越國界，聯(lián)合一切研究新冠病毒的力量，攜手尋找有效的預(yù)防與控制手段。以研究院、華大智造、深圳國家基因庫等為主的發(fā)起機構(gòu)，將以先進(jìn)組學(xué)技術(shù)平臺、前沿研究能力以及生命大數(shù)據(jù)平臺為支撐，促進(jìn)世界各地研究團(tuán)隊高效獲得高質(zhì)量的新冠病毒基因組信息，推動數(shù)據(jù)及時開放共享，為全球組織公共衛(wèi)生應(yīng)急響應(yīng)提供重要參考，助力全球新冠疫情防控。

二是在自主知識產(chǎn)權(quán)的核心生物技術(shù)與新型裝備研制方面。研究院以持續(xù)保持基因組學(xué)領(lǐng)域國際競爭力與影響力為目標(biāo)，在深入分析當(dāng)前中國與歐美國家在基因組“讀”與“寫”核心工具、配套系統(tǒng)以及應(yīng)用等方向存在差距的基礎(chǔ)上，集中優(yōu)勢力量進(jìn)行系統(tǒng)而富有前瞻性的科技布局，在基因組“讀寫”核心工具開發(fā)與轉(zhuǎn)化上形成突破性創(chuàng)新成果。比如，我們完成了國產(chǎn)化高通量合成儀原理機搭建，申請了多項核心專利，其合成短引物產(chǎn)物純度達(dá)到國際領(lǐng)先水平，錯誤率較低，可與在售的高通量競品比肩，從而打破了國外在DNA合成儀產(chǎn)業(yè)上的壟斷。

細(xì)胞是生物結(jié)構(gòu)和功能的基本作用單元，從細(xì)胞水平獲取基因組學(xué)信息并實現(xiàn)編輯和改造，是目前世界頂尖的競爭和研究領(lǐng)域。研究院在細(xì)胞組學(xué)領(lǐng)域進(jìn)行前沿布局和研發(fā)，包括細(xì)胞的“讀”和“寫”關(guān)鍵技術(shù)，致力提升國際競爭力、解決重要科研和產(chǎn)業(yè)問題。研究院在單細(xì)胞組學(xué)技術(shù)方面建成了具有完全自主知識產(chǎn)權(quán)的高通量低成本平臺，不僅打破了國際巨頭的科技壟斷，還在成本和綜合水平上實現(xiàn)超越，達(dá)到國際領(lǐng)先水平，形成數(shù)千萬元的經(jīng)濟轉(zhuǎn)化價值。同時，我們在科研應(yīng)用領(lǐng)域，還在Science、Genome Biology等國際頂尖雜志發(fā)表了一系列高水平論文，得到國際廣泛認(rèn)可。

深圳華大生命科學(xué)研究院建庫實驗室內(nèi)景

實驗室人員工作現(xiàn)場

三是在自主知識產(chǎn)權(quán)的大數(shù)據(jù)生物信息分析工具和方法研發(fā)方面。截至目前，我國大部分科研機構(gòu)使用的數(shù)據(jù)分析軟件，仍然是以美英等科研機構(gòu)開發(fā)的軟件、工具、算法為主，缺乏具有自主知識產(chǎn)權(quán)的生物大數(shù)據(jù)分析平臺系統(tǒng)。當(dāng)前，基因組“讀寫”技術(shù)快速提升，產(chǎn)生了豐富的生物大數(shù)據(jù)，對于數(shù)據(jù)分析和挖掘的快速、高通量、低成本需求日益顯著。為避免將來我國在開展大規(guī)模國家基因組數(shù)據(jù)分析研究時被“卡脖子”，研究院以生物大數(shù)據(jù)前沿算法、智能化數(shù)據(jù)管理和分析系統(tǒng)以及生物大數(shù)據(jù)采集和科研應(yīng)用三個領(lǐng)域作為主攻方向，積極開展國內(nèi)合作、產(chǎn)學(xué)研合作，結(jié)合我國科研的國情，面向未來百萬規(guī)模大人群大數(shù)據(jù)分析的新需求，開發(fā)了包括群體變異檢測、變異數(shù)據(jù)存訪、數(shù)據(jù)質(zhì)控、變異頻譜統(tǒng)計，以及核心關(guān)聯(lián)分析和表型預(yù)測等在內(nèi)的，具備自主知識產(chǎn)權(quán)的系列數(shù)據(jù)分析工具。2019年，我們的研發(fā)團(tuán)隊首先實現(xiàn)了百萬級別的群體聯(lián)合變異檢測工具開發(fā)。與國際上傳統(tǒng)的行業(yè)標(biāo)桿工具GATK相比，我們開發(fā)的工具性能效率提高近3倍，且可實現(xiàn)10萬樣本量級別下常規(guī)軟件無法完成的計算，實現(xiàn)了行業(yè)領(lǐng)先。研究院研發(fā)團(tuán)隊開發(fā)的全球領(lǐng)先的基于GPU加速的算法，讓我國科學(xué)家能夠以史無前例的速度完成基因大數(shù)據(jù)處理，提升分析速度，降低測序成本。

《廣東科技》：作為新型研發(fā)機構(gòu)中的翹楚，你們自己如何看待這一特殊的研發(fā)組織形式，今后，新型研發(fā)機構(gòu)的發(fā)展還需要在哪些方面進(jìn)行完善？

研究院：區(qū)別于傳統(tǒng)研發(fā)機構(gòu)，新型研發(fā)機構(gòu)合理糅合了原始創(chuàng)新、技術(shù)研發(fā)、成果轉(zhuǎn)化、人才培養(yǎng)和企業(yè)孵化等多個功能，建立了一套從上游創(chuàng)新源頭到下游產(chǎn)業(yè)化的全產(chǎn)業(yè)鏈對接體系，是我國科技發(fā)展過程中一種全新的創(chuàng)新型研發(fā)組織形式。廣東省新型研發(fā)機構(gòu)作為廣東深化科技體制改革的突破口，在推動科技成果轉(zhuǎn)化、科技企業(yè)孵化育成等方面取得了一系列顯著成效。

2015年，根據(jù)《廣東省人民政府關(guān)于加快科技創(chuàng)新的若干政策意見》( 粵府（2015）1號 )文件精神，為加快推進(jìn)廣東省新型研發(fā)機構(gòu)的建設(shè)與培育工作,經(jīng)省政府同意,第一批124家廣東省新型研發(fā)機構(gòu)名單出爐。此后，廣東省新型研發(fā)機構(gòu)數(shù)量不斷增加、基礎(chǔ)條件不斷改善，已成為廣東現(xiàn)代經(jīng)濟體系建設(shè)的重要戰(zhàn)略力量。

在取得顯著成績的同時，我們也看到，新型研發(fā)機構(gòu)的發(fā)展也存在一些問題，如定位不明晰導(dǎo)致相對應(yīng)的評價標(biāo)準(zhǔn)和評價方法含糊不清，由此造成無法準(zhǔn)確地指導(dǎo)和評價相關(guān)的產(chǎn)出和績效等等。我們認(rèn)為，新型研發(fā)機構(gòu)未來的發(fā)展應(yīng)該明確機構(gòu)定位，以及進(jìn)行分類管理評價和分類扶持，以此促進(jìn)新型研發(fā)機構(gòu)數(shù)量和質(zhì)量的同步發(fā)展。

《廣東科技》：在推動新型研發(fā)機構(gòu)發(fā)展上，科技主管部門應(yīng)在哪些方面加強？談?wù)勀銈兊囊庖姾徒ㄗh。

研究院：科技主管部門可以深入調(diào)研新型科研機構(gòu)的需求，頒布相應(yīng)扶持政策，針對不同類別新型研發(fā)機構(gòu)進(jìn)行差異化管理。目前，新型研發(fā)機構(gòu)發(fā)展中遇到諸如資金、人才、場地等各個方面的痛點，急需在財政稅收、場地及融資、人事政策等全方位出臺配套政策，解決新型研發(fā)機構(gòu)發(fā)展瓶頸和困難，幫助新型研發(fā)機構(gòu)健康高質(zhì)量發(fā)展。