姜孟楠 趙元元 劉夢瑩 曹旭東 魏 強

（中國疾病預防控制中心國家病原微生物資源庫，北京 102206）

0 引言

2019年6月，科技部、財政部印發(fā)文件，調(diào)整優(yōu)化了國家科技資源共享服務平臺體系，形成了包括國家病原微生物資源庫在內(nèi)的30 個國家生物種質(zhì)與實驗材料資源庫[1]。病原微生物是國家重要戰(zhàn)略資源，是進行傳染病防治、科研、教學、藥品和生物制品生產(chǎn)、出入境檢驗檢疫等工作的重要科技基礎支撐條件，同時也直接關系國家生物安全[2-3]。2004年以來，我國進一步加強了病原微生物保藏在內(nèi)的實驗室生物安全管理工作，出臺了一系列法規(guī)標準[4-5]。2011年，在科技部和財政部支持下，“國家微生物資源平臺”運行工作正式啟動，以中國農(nóng)業(yè)、醫(yī)學、藥用、工業(yè)、獸醫(yī)等9 個國家專業(yè)微生物菌種管理保藏中心為核心單位共同承擔，開展微生物資源的整理整合和共享運行服務，為我國微生物資源共享服務發(fā)揮了重要作用。國家微生物資源平臺建立了門戶網(wǎng)站（www.nprc.org.cn），各領域保藏中心也相繼建立了各自網(wǎng)站，開展對外共享服務。

然而，從覆蓋種類和范圍來講，原“國家微生物資源平臺”僅涉及一部分致病性細菌和病毒，尚未將大部分病原微生物，尤其是未將人間傳染的病原微生物納入其中。從工作需求上講，我國還沒有建立針對病原微生物的專門的共享服務網(wǎng)站，難以滿足傳染性疾病防控等科研人員對病原微生物資源共享服務的需求，加之多年來在我國病原微生物資源保藏機構指定工作開展前，就存在實物資源保藏分散、重復，菌（毒）種背景信息標準不一、信息化建設相對滯后、未能很好地開展統(tǒng)一規(guī)范的共享服務等諸多問題[6]。因此，在形勢發(fā)展的需求下，有必要建設我國病原微生物資源的在線系統(tǒng)，統(tǒng)一描述規(guī)范與標準，建立資源共享機制，做好國家病原微生物資源共享服務。本文將就此進行研究，探討國家病原微生物資源庫在線共享服務平臺的構建與應用。

1 在線系統(tǒng)的結(jié)構與功能

實現(xiàn)病原微生物資源共享功能是建設和維護在線系統(tǒng)的核心任務。根據(jù)病原微生物資源的國家生物安全特殊性，依據(jù)科技資源信息安全標準，對平臺信息系統(tǒng)進行安全等級保護管理[7]，采用必要的信息安全手段，以線上線下相結(jié)合的方式，實現(xiàn)共享服務功能。

1.1 設計原則

共享的方便性、實用性和可及性是在線系統(tǒng)的設計原則。在設計在線系統(tǒng)頁面時應注重排版和導航，在文字、圖像等要素在空間占用上應注意分布均衡，并采用互聯(lián)網(wǎng)主流的前后端分離的軟件系統(tǒng)架構進行開發(fā)，前端網(wǎng)頁應使用輕量級的構建用戶界面漸進式的JavaScript框架Vue.js開發(fā)，運行速度更快，后臺系統(tǒng)采用經(jīng)典的輕量級框架Spring+Spring MVC+MyBatis開發(fā)，降低耦合性。同時，在線系統(tǒng)首頁頁面設計簡捷清爽，功能主題導向明確，以病原資源數(shù)據(jù)的展示查詢、病原資源的輔助資料下載、病原資源的技術服務等欄目為主，為用戶提供便捷、高效的資源共享服務，突出實用性。

1.2 基本功能

在線系統(tǒng)主要是面向大眾用戶和專業(yè)技術人員，提供病原微生物相關的新聞展示、知識文獻學習、資源查詢、技術服務、資源目錄等保障應用。同時，在線系統(tǒng)具有定制開發(fā)、系統(tǒng)融合以及可以進一步拓展等功能，主要體現(xiàn)在新聞動態(tài)、知識傳播、資源采集、資源目錄、數(shù)據(jù)共享、技術服務等方面。資源庫在線系統(tǒng)功能模塊結(jié)構如圖1所示。

（1）新聞動態(tài)。發(fā)布病原微生物相關的行業(yè)動態(tài)和科研新聞，報道國內(nèi)外最新的疫情動態(tài)，展示國家病原微生物保藏中心的工作動態(tài)及研究成果。

（2）知識傳播。共享病原微生物專業(yè)方面相關的信息資源，展示國家關于病原微生物以及保藏管理等最新的政策法規(guī)、標準以及專業(yè)機構的研究成果和學術成就，提升基層從事相關業(yè)務人員的能力水平。

（3）資源采集。資源庫相關單位通過在線系統(tǒng)后臺管理模塊對病原微生物資源數(shù)據(jù)開展錄入、修改、審核、刪除、提交等信息收集工作。

圖1 國家病原微生物資源庫在線系統(tǒng)功能模塊結(jié)構圖

（4）資源目錄。將資源庫中保藏的病原微生物資源數(shù)據(jù)信息以目錄的形式提供給用戶，便于學習、檢索。

（5）數(shù)據(jù)共享。各有關機構產(chǎn)生的高質(zhì)量的病原微生物相關數(shù)據(jù)均可在系統(tǒng)上匯交并公開展示，以促進相關研究單位之間資源的整合、交流，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的集中、共享，從而產(chǎn)生更大的社會效益。

（6）技術服務。向廣大病原微生物研究相關單位提供病原微生物資源相關服務，促進資源的良性交流溝通，以及資源的合理合法使用。

1.3 整體架構

在線系統(tǒng)采用B/S結(jié)構和多層架構，其整體架構主要分為基礎層、數(shù)據(jù)層、支撐層、應用層和共享服務層等5 層，為共享提供更好的技術支撐。國家病原微生物資源庫在線服務系統(tǒng)建設架構圖如圖2所示。

（1）共享服務層為用戶提供病原微生物資源瀏覽、查詢，相關知識文獻下載，技術服務，資訊動態(tài)分享等病原資源的共享服務功能。

（2）應用層為系統(tǒng)主要應用功能，包括支撐病原數(shù)據(jù)的采集、分析和比對新聞錄入、網(wǎng)站基本信息管理、知識文獻管理、資源目錄管理、技術服務、系統(tǒng)管理等基本應用功能。

（3）支撐層由后臺管理系統(tǒng)和前臺資源庫網(wǎng)站兩大組成部分，實現(xiàn)對所有業(yè)務功能和功能模塊的應用支撐，包括統(tǒng)計分析組件、資源采集組件、數(shù)據(jù)審核組件，實現(xiàn)整個系統(tǒng)業(yè)務流和數(shù)據(jù)流的正常運轉(zhuǎn)。

（4）數(shù)據(jù)層存放業(yè)務數(shù)據(jù)，包括用戶數(shù)據(jù)庫、新聞資訊庫、病原數(shù)據(jù)庫、知識文獻庫、系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫等。

（5）基礎層用云服務，在滿足總體硬件結(jié)構的基礎上，可以大大節(jié)省硬件成本，同時享受提供商給予的一定程度上的安全運維服務。

2 運行機制

在線系統(tǒng)是共享服務平臺線上服務的重要窗口和體現(xiàn)形式，線上系統(tǒng)可以通過多樣化、多渠道、多方位的展示，為用戶提供簡便快捷的服務。2019年6月，國家病原微生物資源庫共享服務平臺依托中國疾病預防控制中心，聯(lián)合中國醫(yī)學科學院、中國食品藥品檢定研究院、中國科學院微生物研究所、青海省地方病預防控制所組建完成，目前已初步建立自己的運行機制。通過健全平臺管理組織架構，逐步健全完善平臺（數(shù)據(jù)資源平臺）、分平臺（細菌、病毒、真菌）與各類資源子庫（功能模塊）為層級的“金字塔”運行管理架構。形成依托單位負主體責任，分平臺支撐、分工協(xié)作、各有側(cè)重、互為備份的資源收集整合模式，建立了強強聯(lián)合、優(yōu)勢互補的國家病原微生物資源庫平臺運行機制。

國家病原微生物資源庫共享服務平臺在運行過程中，已逐步建立健全了自己的工作制度，包括平臺運行管理制度、編號規(guī)則、網(wǎng)絡上報制度、專家委員會制度等一系列制度與要求。該平臺目前已制定了定期組織召開工作研討會制度，通過各庫負責人與聯(lián)系人定期研討、交流平臺運行與管理，不斷推進平臺的運行與服務的完善。

目前，該平臺采用線上服務與線下服務相結(jié)合的形式運行并提供服務。線上服務的方便、快捷，用戶可通過線上瀏覽、檢索相關信息，查找所需服務內(nèi)容，而對于實物資源以及其他需要實地提供服務的需求，可以先與資源庫相關負責人聯(lián)系，以線下服務方式獲得服務。平臺在線上服務的基礎上，通過線下服務實現(xiàn)了實物資源的共享與交流。為了更好地做好資源庫線下的配套服務工作，規(guī)范實物資源接收與對外提供，資源庫建立了相應的規(guī)章制度與配套程序文件。為了進一步保護知識產(chǎn)權，還建立了雙方共享協(xié)議機制，保障線下服務的效率與質(zhì)量。

圖2 國家病原微生物資源庫在線服務系統(tǒng)建設結(jié)構圖

3 共享服務應用與成效

在遵循開放共享的基礎上，以確保生物安全為前提，采用線上線下結(jié)合的方式提供共享服務。同時，在線系統(tǒng)實現(xiàn)與國家資源共享網(wǎng)數(shù)據(jù)的對接服務，按照“充分匯交原則、及時更新原則、真實可靠原則、服務有效原則”與科技部資源共享網(wǎng)進行數(shù)據(jù)的對接和用戶的共通。國家病原微生物資源庫的病原微生物數(shù)據(jù)可以在線或者通過excel表形式方便快捷地將數(shù)據(jù)匯交給資源共享網(wǎng)，實現(xiàn)資源的共享與集中。

目前，資源庫在線系統(tǒng)已實現(xiàn)部分病原微生物資源的共享服務與應用。這些已實現(xiàn)的共享服務與應用，在相應領域，尤其在應對新型冠狀病毒（新冠）肺炎疫情防控領域中，通過及時向公眾及專業(yè)人員共享信息資源，線下提供實物等服務，為開展診斷試劑、疫苗研發(fā)及藥物篩選[8-9]，進而為疫情防控提供了重要支撐與先決條件。

3.1 發(fā)布國家病原微生物資源庫第三類病原微生物目錄

研究制定保藏目錄是資源共享利用重要手段和途徑[10]。在線服務系統(tǒng)整理病原數(shù)據(jù)庫中三類病原數(shù)據(jù)，提供病原微生物三類病原資源目錄，包含中文名稱、外文名稱、生物危害程度、保藏編號、來源歷史等信息，不僅向用戶展示保藏的資源信息，而且為領域內(nèi)專家以及需要獲取相應菌（毒）種信息的有關單位提供資源清單。

3.2 發(fā)布中國新冠病毒首株毒株信息

2020年1月24日，由國家病原微生物資源庫與國家微生物科學數(shù)據(jù)中心聯(lián)合開發(fā)的“新型冠狀病毒國家科技資源服務系統(tǒng)”正式啟動。該服務系統(tǒng)啟動后，即發(fā)布了我國第一株新冠病毒毒種“新型冠狀病毒武漢株01”，英文名稱CTan-nCov Wuhan strain，編號NPRC 2020.00001信息及其電鏡照片、新型冠狀病毒核酸檢測引物和探針序列等國內(nèi)首次發(fā)布的重要權威信息，并開展了應對新型冠狀病毒感染的肺炎疫情的專題服務。同時，英文系統(tǒng)同步上線（http://nmdc.cn/nCoV），第一時間向社會公布新冠病毒的毒株信息，及時共享資源信息，為疫情的研究、診斷試劑以及疫苗的研發(fā)提供支撐。

3.3 發(fā)布北京新發(fā)地新冠疫情及病毒基因組序列數(shù)據(jù)

2020年6月18日，“新型冠狀病毒國家科技資源服務系統(tǒng)”正式發(fā)布了2020年6月北京新發(fā)地新冠疫情及病毒基因組序列數(shù)據(jù)。其中有3 條數(shù)據(jù)來自北京市確診病例基因組序列數(shù)據(jù)（NMDC60013902-01、NMDC60013903-02）以及環(huán)境樣本基因組序列數(shù)據(jù)（NMDC60013903-03），為北京新冠疫情防控提供了支撐。

4 存在問題與對策建議

病原微生物菌（毒）種資源是一把雙刃劍，具有雙面性；一方面可以為科研工作與傳染病防控提供重要支撐；另一方面如果處理不當也可能給人類帶來不可估量的災難，一旦病原微生物菌種（毒）被不法分子惡意使用，實施生物武器研究或生物恐怖襲擊，將會給人類帶來不可挽回的重大損失。因此，病原微生物菌（毒）種資源作為國家重要生物資源，既要保護生物資源，又要關注可能由病原微生物菌（毒）種資源所帶來的生物安全問題。

在構建在線系統(tǒng)時，按照國家有關要求，對病原微生物菌（毒）種實行分類管理，對實驗室實行分級管理。其中，第一類、第二類病原微生物屬于高致病性病原微生物。由于高致病性病原微生物菌（毒）種及相關信息屬于國家秘密范疇，其信息與實物資源的對外提供與共享將受到諸多限制。針對高致病性病原微生物信息資源與實物資源提供，平臺目前實施審核上報制度，通過完善的管理制度以及嚴格審批，保障了資源的安全。針對在線系統(tǒng)，平臺依據(jù)保密要求，建立安全等級保護措施。用戶可以按照平臺的相關規(guī)章制度，提出申請，提供材料，通過審核、簽訂協(xié)議，完成線下實物資源的獲取。

除線上線下共享信息與實物資源外，平臺下一步還可以為有需求的機構提供菌（毒）種鑒定服務；利用已經(jīng)建立的檢測鑒定方法，為用戶提供生物活性鑒定與評價服務；利用保藏技術和設施的優(yōu)勢，為有需求的機構提供委托保藏、公開寄存等技術服務[11]；還可以通過合作與交流形式，為用戶提供人員進修與學習機會，通過線下服務與線上服務緊密結(jié)合、相輔相成，持續(xù)為用戶提供優(yōu)質(zhì)服務。

5 結(jié)語

做好病原微生物保藏，提升我國病原微生物資源自我保障能力，事關國家生物安全和核心利益。在全球生物安全形勢日益復雜多變的情況下，進一步規(guī)范我國病原微生物菌（毒）種保藏管理，特別是將我國病原微生物菌（毒）種及其相關數(shù)據(jù)規(guī)范地“寫”在自主建設的國家科技基礎資源數(shù)據(jù)中心和庫（館）中，是提升我國實物資源和數(shù)據(jù)庫權威性、發(fā)揮引領作用的重要舉措，也是國家病原微生物資源庫共享服務平臺的重要職責。

2017年，科技部《“十三五”生物技術創(chuàng)新專項規(guī)劃》指出，目前全球生命科學已經(jīng)進入大數(shù)據(jù)、大平臺、大發(fā)現(xiàn)時代[12]，科學數(shù)據(jù)作為大數(shù)據(jù)時代最基本、最活躍的一類科技資源，是科技創(chuàng)新的重要產(chǎn)出和動力源泉[13-15]。在大數(shù)據(jù)背景下，推動科學數(shù)據(jù)開放共享，有利于提高數(shù)據(jù)質(zhì)量、促進數(shù)據(jù)持續(xù)、有序積累，促進有效流通與利用[16]。建立基于大數(shù)據(jù)背景下功能強大的服務平臺，正是國家病原微生物資源庫共享服務平臺積極努力實現(xiàn)的目標與重要使命。

共享服務平臺是資源提供方、資源需求方資源共享的橋梁[17]。在線系統(tǒng)共享服務與應用是資源庫在線系統(tǒng)最重要的職能與核心內(nèi)容。國家病原微生物資源庫平臺在“邊建設、邊服務、邊完善”的工作思路指導下，通過積極收集、整合各方資源，逐步完善國家病原微生物資源庫在線服務系統(tǒng)功能和共享服務可及性，不斷提升我國病原微生物資源的共享服務能力和水平，滿足于我國傳染性疾病防控和國家生物安全需求。隨著在線系統(tǒng)的不斷測試以及更新與升級，必將為公眾及領域內(nèi)從業(yè)人員提供更多、更便捷、更優(yōu)質(zhì)的服務與支撐。