“最近,這種菌都脫銷了,訂單有兩厘米厚?!敝袊胀ㄎ⑸锞N保藏管理中心(CGMCC)高級(jí)工程師辛玉華近日在接受《中國科學(xué)報(bào)》記者采訪時(shí)說。她所說的菌叫作格氏嗜鹽堿桿菌。自河北科技大學(xué)副教授韓春雨因利用該菌實(shí)現(xiàn)基因組編輯技術(shù)NgAgo-gDNA而出名之后,這種在保藏室里睡了20年“大覺”的古菌也跟著火了。
據(jù)透露,該菌種是1996年由中科院微生物所老所長周培瑾從蘇格蘭交換到中國的,其最先分離自肯尼亞馬加迪湖。這種菌只是CGMCC保藏的數(shù)千種微生物中的一員。通常,它們或是通過真空冷凍干燥法,或是通過-190℃左右的液氮超低溫凍結(jié)法處于休眠狀態(tài),其中一些甚至已在冷藏室中睡了半個(gè)多世紀(jì)。然而,一旦有需求,它們就會(huì)被喚醒并投入工作。
“CGMCC就像一個(gè)‘生物銀行’,通過整合大家的力量,匯集研究中獲得的各種微生物菌種,并將其功能轉(zhuǎn)變?yōu)樯锛夹g(shù)服務(wù)于社會(huì)?!蔽⑸锼彼L東秀珠對(duì)《中國科學(xué)報(bào)》記者說。
生命的“銀行”
據(jù)悉,目前CGMCC保存的各類微生物資源超5700種,5萬多株。它們按保藏形式可分為公開、非公開以及專利程序保藏等?!叭魪膶@⑸锉2?cái)?shù)量來看,我們的保藏量已超過1萬株,在全球位居第2位。”辛玉華說。
與其他知識(shí)產(chǎn)權(quán)專利不同,微生物是唯一一種可通過專利保護(hù)的生命形式。過去幾年來,我國專利微生物年保藏量增長速度一直位居世界第一。若加上武漢大學(xué)典型培養(yǎng)物保藏中心(CCTCC)的相關(guān)數(shù)據(jù),我國在78個(gè)《國際承認(rèn)用于專利程序的微生物保存布達(dá)佩斯條約》簽約國中,保藏量已僅次于美國。
“CGMCC是公益性機(jī)構(gòu),一株菌只有500~1000元,不僅價(jià)格不貴,而且質(zhì)量有保證?!睎|秀珠說。否則,如果科研人員自己分離菌種,在國際上得不到承認(rèn)就會(huì)造成麻煩;同時(shí),新微生物物種也需要經(jīng)過權(quán)威鑒定、保藏才能在國際期刊生效發(fā)表,而CGMCC就具有這樣的權(quán)威性。
該中心可保證微生物不會(huì)死、不被污染、避免退化。以放線菌為例,東秀珠介紹說,臨床所用抗生素藥物的70%來自微生物中的放線菌,而這類細(xì)菌在生產(chǎn)中最怕傳代,因?yàn)榉磸?fù)傳代就會(huì)退化。而該中心已經(jīng)保藏了7000余株?duì)顟B(tài)良好的放線菌。
戰(zhàn)略性寶藏
關(guān)于菌種保藏的意義,東秀珠給記者講了一個(gè)故事。聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)(PCR)就像“DNA復(fù)印機(jī)”一樣,能實(shí)現(xiàn)體外DNA擴(kuò)增,對(duì)分子生物學(xué)具有劃時(shí)代的意義,美國生化學(xué)家凱利?穆利斯也因發(fā)明該技術(shù)獲得了諾獎(jiǎng)。但穆利斯一開始使用的大腸桿菌DNA聚合酶不耐高溫,每次循環(huán)都要重新加入,非常麻煩。后來,他從美國生物保藏中心找到產(chǎn)生耐高溫Taq酶的嗜熱微生物,才使PCR廣泛應(yīng)用。
目前,CGMCC已經(jīng)匯集了我國(除高致病菌外)80%的微生物物種。隨著知識(shí)的積累,很多微生物正在被“喚醒”,并在各個(gè)領(lǐng)域一展身手。
例如,抗癌藥物紫杉醇來源于生長速度緩慢的紅豆杉,但若將其基因放在微生物中生產(chǎn)該蛋白并合成藥物,就能大批量快速生產(chǎn);生產(chǎn)汽車輪胎需要大量橡膠樹,微生物所研究人員已在CGMCC找到了相應(yīng)的微生物前體;該所研究人員還篩選制備了可用于多種青草的青儲(chǔ)飼料菌劑,促進(jìn)了西部數(shù)省畜牧業(yè)的發(fā)展。
此外,CGMCC還打造了一支以博士牽頭的技術(shù)團(tuán)隊(duì)。“他們一半時(shí)間做管理,一半時(shí)間做科研,不斷提高保藏技術(shù)并滿足日益提升的科研需要。”東秀珠說。正因如此,很多國家級(jí)微生物項(xiàng)目直接落到了該中心的頭上。比如,環(huán)保部指定CGMCC為進(jìn)口環(huán)保菌劑的鑒定部門。國家質(zhì)檢總局、中國海關(guān)等也在技術(shù)層面與中心合作,建立檢疫性真菌檢測的國家標(biāo)準(zhǔn)。
支撐未來發(fā)展
今年5月,美國宣布啟動(dòng)“國家微生物組計(jì)劃”,這是繼2012~2014年美國在微生物學(xué)研究領(lǐng)域投資9.22億美元之后的又一重大舉措。目前,在微生物所科學(xué)家的倡導(dǎo)下,我國正在推進(jìn)微生物組研究計(jì)劃,競爭國際微生物領(lǐng)域戰(zhàn)略高地。東秀珠認(rèn)為,CGMCC必將發(fā)揮更大的支撐作用?!拔⑸镔Y源是生物技術(shù)創(chuàng)新的重要源泉。未來,微生物資源保藏一定要保證,這個(gè)要是丟了,幾代人都積攢不起來?!彼龂?yán)肅地說。
“至今為止,地球上99%的微生物我們還不知道如何培養(yǎng)?!睎|秀珠說,“只有經(jīng)過培養(yǎng),才知道它們適宜什么樣的環(huán)境,能夠做什么,也才能實(shí)現(xiàn)利用,所以未來發(fā)展空間很大?!?p> 好消息是,當(dāng)前我國專利微生物菌種年保藏量每年都達(dá)到4位數(shù)。不僅如此,2011年,世界微生物數(shù)據(jù)中心(WDCM)作為我國生命科學(xué)領(lǐng)域的第一個(gè)世界數(shù)據(jù)中心從日本落戶中國,也體現(xiàn)了我國在微生物研究領(lǐng)域的競爭實(shí)力。
然而,我國生物保藏儀器設(shè)備研發(fā)卻依舊存在短板。作為全國最先進(jìn)的微生物資源服務(wù)中心,CGMCC有著全世界一流的實(shí)驗(yàn)設(shè)備,然而記者在實(shí)驗(yàn)室里看到,諸如氨基酸分析儀、紫外可見分光光度計(jì)、變性高效液相色譜儀等必備高端設(shè)備均產(chǎn)自德國、美國、日本,而國產(chǎn)的僅有普通冰箱、電磁爐、色譜儀等低端設(shè)備?!拔覀兊墓I(yè)制造確實(shí)需要提升,否則怎么競爭?”辛玉華說,當(dāng)前我國在科研設(shè)備方面尤其需要自主創(chuàng)新。
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