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2 .資源收集保藏
中國科學院生物遺傳資源庫工作委員會的?12?個資源庫以其保藏生物資源類型的多樣性、技術水平的先進性代表了我國生物資源設施保藏的水平,為中國科學院的生物學研究,以及面向國家重大需求的環境治理、重大疫病防控、生物能源開發、農作物育種和生物資源發掘利用等,提供了重要的支撐作用,以其基礎性、權威性和前瞻性區別于產業部門和大學所屬的資源庫。截至?2018?年底,這些資源庫保藏植物種子和離體材料、人及動物的細胞株和干細胞、微生物菌毒種、淡水藻種、海藻等各類生物資源超過?68?萬株/份。每年提供各類生物資源應用?4?萬—5?萬株/份(表?2)。
開展專利生物材料保藏,支撐生物技術研發和知識產權保護。根據世界知識產權組織的統計?②,分布在全球?25?個國家的?46?個《布達佩斯條約》國際保藏機構中,共收集保藏用于專利程序的生物材料?107?889?株/份。截至?2017?年底,全球用于專利程序的生物材料保藏量最多的國家是美國(371?927?株),中國位居第二位(25?654?株);中國用于專利程序的生物材料年新增保藏量已持續?10?年保持第一位。在目前保藏量前?5?名的機構中(圖?1),美國典型培養物保藏中心(ATCC)保藏量為?32?859?株,位于第一位;中國的?CGMCC(菌種保藏量?15?213?株)和?CCTCC(菌種保藏量?10?131?株)分別位于第二位和第四位;第三位是日本的國際專利生物保藏中心(IPOD),保藏量為?10?236?株;第五位是德國微生物菌種和細胞保藏中心(DSMZ),保藏量為?8?379?株。2010?年,CGMCC?通過?ISO9001?質量管理體系認證,將用于專利程序的生物材料的保藏管理納入全過程質量控制,實現了資源收集、保藏管理的標準化、規范化。僅在?2018?年,CGMCC?受理保藏?1?922?株專利生物材料,保藏的生物材料類型包括:功能基因元器件、質粒、病毒、古菌、細菌、放線菌、酵母菌、絲狀真菌、細胞株、干細胞、植物種子、植物離體材料等。2018?年當年?CGMCC?支撐我國科研人員提交?1?329?項專利申請,支撐?3?816?項專利進入公開階段,為《中國專利法》的順利實施,以及生物技術專利的申請和知識產權保護提供了不可或缺的技術支撐(圖?2)。
建立國家級病原微生物菌毒種保藏中心,積極應對突發公共衛生事件。2018?年,中國科學院微生物研究所?CGMCC?和中國科學院武漢病毒研究所微生物菌毒種保藏中心被國家衛生健康委員會正式指定為“國家級病原微生物菌(毒)種保藏中心”。隨著武漢高等級生物安全(四級)實驗室平臺正式運行,中國科學院武漢病毒研究所微生物菌毒種保藏中心已完全具備?1—4?類生物危害程度分類的菌(毒)種保藏資質能力與條件,以國家戰略需求為導向,開展病原微生物(含高致病性病原微生物)的收集、引進、研究及共享利用服務。中國科學院武漢病毒研究所作為國家病毒資源庫的依托單位,在?2016?年爆發的寨卡病毒突發公共衛生事件疫情防控中積極響應,成功分離得到?1?株寨卡病毒流行株;從法國、美國等引進了?7?株寨卡病毒毒種,并已作為歐洲病毒資源庫?EVAg?項目在中國的分發中心之一,為國內?10?多家科研單位?20?余項國家科研課題分發了?35?株次寨卡病毒及抗體資源。此外,中國科學院武漢病毒研究所首次發現寨卡病毒分為?3?種基因型,并揭示了寨卡病毒的地域起源,這對該病毒的流行病學研究具有重要意義。
3 .資源調查與發掘
微生物遺傳資源調查
我國從事微生物資源調查、區系分類研究、資源保護的科研人員在微生物資源保護和持續利用方面做了大量的工作,取得了一定的進展。但是,由于受技術所限,自新中國成立至?21?世紀前?10?年,我國組織的歷次生物資源的科學考察活動,除了涉及一些大型真菌,基本沒有系統開展過微生物資源的科考活動。隨著基因測序技術和宏基因組技術的建立和應用,使得人們可以繞開微生物培養的瓶頸,了解自然環境中的微生物多樣性、微生物群落結構與環境的關系及其形成、演化和維持機制,并指導微生物菌種的分離培養。自?2010?年起,科學技術部就科技基礎性工作專項連續組織多次微生物資源調查研究項目,圍繞我國特殊環境、特殊區域開展微生物多樣性研究以及極端、特色微生物資源收集和資源儲備,包括:青藏高原及新疆地區特色微生物資源與多樣性調查(2012?年)、東北大小興安嶺地區菌物資源考察(2014?年)、西南喀斯特地區特色微生物資源及多樣性調查(2014?年)、西藏地區極端特色微生物資源及其多樣性研究(2015?年)和中國湖泊微生物多樣性和資源調查(2017?年)。
2009?年,中國科學院啟動“應用微生物研究網絡(RNAM)項目”,整合了全院?26?個研究所的應用微生物資源、信息、研究力量和相關技術,實現了?6.4?萬株微生物菌種資源、25?個環境元基因組文庫,以及?80?余個基因組文庫的網絡化和萬余條微生物資源數據的共享。
2012?年,中國科學院成立全國科學院聯盟應用微生物領域分會,包括了來自?10?個省(自治區)的?17?個地方科學院相關研究機構加入分會。分會通過舉辦微生物菌種保藏、鑒定、信息管理培訓班,制定推廣微生物菌種保藏、信息管理等技術規范,提升分會成員單位的微生物分類保藏、分類鑒定以及信息管理水平。分會成員單位間簽訂戰略合作協議,開展科技骨干派遣工作,協助成員單位開展科研能力建設。結合地方發展需求與成員單位現有優勢,聯合承擔各類科研任務,有效服務于地方科技經濟發展需求。
干細胞資源保藏
在干細胞研究應用方面,中國科學院動物研究所和中國科學院上海生命科學研究院分別是國家干細胞資源庫和國家模式與特色實驗細胞資源庫的依托單位。2018?年,中國科學院上海生命科學研究院細胞與干細胞庫為全國各地的?2?000?多家科研院所、高等院校、政府機關和生物醫藥公司等提供細胞資源共享超過?13?000?份,細胞資源用戶覆蓋全國?30?個省、直轄市、自治區,是我國基礎研究和產業發展不可或缺的關鍵性平臺之一。中國科學院動物研究所北京干細胞庫于?2017?年啟動中國首批經原國家衛計委和原國家藥監總局備案的?2?個干細胞臨床研究項目——“人胚胎干細胞來源的神經前體細胞治療帕金森病”和“人胚胎干細胞來源的視網膜色素上皮細胞治療干性年齡相關性黃斑變性”,為治愈許多難治性疾病翻開嶄新的篇章。2018?年,中國科學院廣州生物醫藥與健康研究院華南干細胞轉化庫建成了臨床前?GMP?級別細胞存儲與質量檢測技術平臺,并研制開發全自動干細胞誘導培養設備,將為實現干細胞治療提供支撐服務。
為規范開展干細胞臨床應用研究,中國科學院動物研究所北京干細胞庫分別于?2018?年和?2019?年通過?ISO9001?認證和中國合格評定國家認可委員會(CNAS)組織的?ISO20387?國際標準認可現場評審,是?CNAS?首家試點認可評審的生物樣本庫,為落實《人類遺傳資源管理暫行辦法》提供了良好的參考標準和技術規范,對人類遺傳資源的收集、保藏和合理利用意義重大。中國科學院動物研究所北京干細胞庫還積極參與制定國際、國內干細胞相關標準的制定,于?2017?年首次發布了我國干細胞通用標準——《干細胞通用要求》和《人胚胎干細胞》。這?2?個標準將推動干細胞行業的規范化和標準化發展,在保障受試者權益、促進干細胞轉化研究等方面發揮重要作用。
藻類資源挖掘和產業化應用
中國科學院水生生物研究所淡水藻種庫挖掘庫藏微藻資源,開展優質螺旋藻株系的選育及其高效經濟培養技術探究。通過對不同品系螺旋藻的生長、生物量、蛋白含量進行綜合評價,篩選出可以利用煙道氣為唯一碳源的優良藻種,并建立鍋爐尾氣微藻養殖示范基地,回收、利用發電廠煙氣,節能減排,改善空氣環境質量。
在經濟海藻海帶產業化研發領域,中國科學院海洋研究所海藻種質庫科研團隊長期與行業龍頭企業合作,針對不同海域栽培區的環境特點,培育了多個優質海帶、裙帶菜新品種(系),解決了引進種普遍存在的“奠基者”效應,結束了需要定期從海外引種的歷史。目前,海藻種質庫培育的系列雜交海帶品種種苗的年生產量在?20?億株以上,累計栽培面積超過?30?萬畝,裙帶菜每年種苗生產量超過?5?萬簾,累計示范養殖推廣面積超過?10?萬畝,從而為我國北方地區海帶栽培產業的提質增效作出了巨大貢獻。