聚焦微生物資源應(yīng)用 向中國(guó)微生物組計(jì)劃進(jìn)軍

　對(duì)于中科院微生物所所長(zhǎng)、環(huán)境微生物學(xué)專家劉雙江來(lái)說(shuō)，12月1日有些特別。由他作為申請(qǐng)人之一發(fā)起的香山科學(xué)會(huì)議第582次學(xué)術(shù)討論會(huì)當(dāng)天在京開(kāi)幕，會(huì)議旨在重塑我國(guó)相關(guān)領(lǐng)域下一步的研究格局。
　此次會(huì)議規(guī)模不大，但40多位參會(huì)者卻代表了國(guó)內(nèi)外20余家研究院所和高校的相關(guān)團(tuán)隊(duì)。與會(huì)專家一致認(rèn)為，“是時(shí)候啟動(dòng)中國(guó)自己的微生物組計(jì)劃”，以此使我國(guó)在這一戰(zhàn)略必爭(zhēng)領(lǐng)域占據(jù)有利態(tài)勢(shì)。
　近年來(lái)，美、加、日、歐等國(guó)家和地區(qū)先后啟動(dòng)各類微生物組計(jì)劃或項(xiàng)目，聚焦微生物資源調(diào)查及應(yīng)用。全球科學(xué)界也在呼吁實(shí)施國(guó)際微生物組計(jì)劃。“缺乏總體系統(tǒng)設(shè)計(jì)也是我國(guó)微生物研究面臨的一個(gè)核心問(wèn)題。”分子微生物學(xué)家、中科院院士趙國(guó)屏說(shuō)。
　在此內(nèi)外雙重背景下，中國(guó)微生物組計(jì)劃（CMI）呼之欲出。那么，CMI究竟要做什么？怎樣才能做出具有獨(dú)特價(jià)值的有益成果？各方參與者的角色是什么？與會(huì)專家就這些問(wèn)題做了激烈的辯論，其中不乏針?shù)h相對(duì)的爭(zhēng)鳴。
　“在這些問(wèn)題上，大家有分歧的地方，但實(shí)現(xiàn)愿景是共識(shí)。”微生物代謝學(xué)家、中科院院士鄧子新說(shuō)。
　中國(guó)特色怎么做？
　“我們要做的絕不是美國(guó)微生物組計(jì)劃的中國(guó)版。”會(huì)議一開(kāi)始，劉雙江便說(shuō)。
　當(dāng)前對(duì)特定環(huán)境中微生物群的所有成員及其全部遺傳與生理功能——微生物組的研究，已成為新一輪科技革命的戰(zhàn)略前沿領(lǐng)域。相關(guān)發(fā)現(xiàn)與進(jìn)展可為解決人們面臨的健康、農(nóng)業(yè)、環(huán)境等重大系統(tǒng)問(wèn)題提供不同尋常的解決方案。今年5月，美國(guó)在此前人體微生物組計(jì)劃、地球微生物組計(jì)劃的基礎(chǔ)上，又啟動(dòng)了國(guó)家微生物組計(jì)劃（NMI），旨在開(kāi)發(fā)微生物在各領(lǐng)域的潛在應(yīng)用。
　劉雙江、趙國(guó)屏等人提出，CMI應(yīng)堅(jiān)持“科學(xué)假說(shuō)驅(qū)動(dòng)，技術(shù)創(chuàng)新支撐，國(guó)家需求導(dǎo)向”的原則。“尤其是在國(guó)家需求方面，它將針對(duì)我國(guó)面臨的人口健康、環(huán)境生態(tài)、工農(nóng)業(yè)發(fā)展、海洋戰(zhàn)略等問(wèn)題實(shí)現(xiàn)多領(lǐng)域覆蓋，認(rèn)識(shí)不同生態(tài)位的微生物組結(jié)構(gòu)與功能，研發(fā)相應(yīng)的微生物組學(xué)新方法、新技術(shù)。”劉雙江說(shuō)。
　對(duì)此，他們就中國(guó)微生物組的研究方向提出了“6+2”模式，即人體、環(huán)境、農(nóng)作物、家養(yǎng)動(dòng)物腸道、工業(yè)以及海洋等6個(gè)領(lǐng)域的微生物組研究，加上微生物組研究方法及應(yīng)用技術(shù)平臺(tái)和微生物組數(shù)據(jù)儲(chǔ)存及功能挖掘兩個(gè)方向。
　趙國(guó)屏認(rèn)為，能力建設(shè)是CMI的核心。“現(xiàn)在，大家對(duì)微生物在疾病健康和農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域重要性都有所了解，一個(gè)容易忽視的方面是技術(shù)能力建設(shè)。”他說(shuō)，“比如做激光，我擔(dān)心過(guò)了多好年后，人家把這個(gè)東西做起來(lái)了，你要花很多錢去買人家的機(jī)器；或者沒(méi)有人才，產(chǎn)生的數(shù)據(jù)自己不會(huì)分析，這就完蛋了。”
　腫瘤學(xué)家、中國(guó)工程院院士王紅陽(yáng)也支持這一觀點(diǎn)。她說(shuō)：“現(xiàn)在各實(shí)驗(yàn)室的狀態(tài)是方法本身不過(guò)硬，用方法的人也不過(guò)硬，造成最后很多數(shù)據(jù)不太可靠。這確實(shí)需要下很大功夫才能攻克和改善。”
　獨(dú)特價(jià)值在哪里？
　“只知道相關(guān)性，不知道因果關(guān)系。”這是當(dāng)前各類微生物組研究中存在的普遍問(wèn)題。對(duì)此，生物信息學(xué)家、中科院院士陳潤(rùn)生直言，中國(guó)微生物組計(jì)劃并不是要“包攬?zhí)煜?rdquo;，而是要找到它在一些領(lǐng)域的“不可替代性”并實(shí)現(xiàn)其獨(dú)特價(jià)值。他的觀點(diǎn)得到了與會(huì)專家的高度贊同。
　目前，微生物研究在疾病健康等領(lǐng)域的獨(dú)特價(jià)值已有實(shí)例依據(jù)。“一個(gè)例子就是口腔生物膜細(xì)菌感染，它表明廣譜的東西會(huì)越治療約嚴(yán)重，而微生物靶向治療效果非常好。”美國(guó)加州大學(xué)洛杉磯分校微生物學(xué)專家施文元說(shuō)。
　國(guó)內(nèi)也不乏類似實(shí)例。如傳染病學(xué)家、中國(guó)工程院院士李蘭娟帶領(lǐng)的浙江大學(xué)團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，肝病患者的雙歧桿菌/腸桿菌比值顯著下降。上海交大微生物學(xué)教授趙立平團(tuán)隊(duì)也發(fā)現(xiàn)，腸道菌群失調(diào)是推動(dòng)肥胖、糖尿病等代謝疾病發(fā)生與發(fā)展的重要致病因素之一。
　“目前雖然知道菌群和疾病存在關(guān)系，但其背后的微生態(tài)機(jī)制是怎樣的？大規(guī)模人群的健康預(yù)防應(yīng)該做哪些事情？這些問(wèn)題在全世界范圍內(nèi)都沒(méi)有說(shuō)清楚。”李蘭娟說(shuō)，這就是CMI的機(jī)遇。
　鄧子新表示，這些例證只是“冰山一角”，微生物組創(chuàng)新鏈和服務(wù)鏈已經(jīng)拓展到了醫(yī)學(xué)、工業(yè)、農(nóng)業(yè)和環(huán)境等各個(gè)層面。以醫(yī)學(xué)領(lǐng)域產(chǎn)業(yè)鏈下游為例，他說(shuō)，從不到百年前弗萊明從青霉菌中分離出首個(gè)增強(qiáng)人類抵抗細(xì)菌感染能力的抗菌素青霉素至今，藥物微生物組研究已呈現(xiàn)出“井噴式”研發(fā)的前奏。
　“目前，全球相關(guān)藥物已有上千種，而我國(guó)僅有五六種。”他指出，CMI對(duì)“徹底扭轉(zhuǎn)我國(guó)微生物新藥成果青黃不接的現(xiàn)狀非常關(guān)鍵”。
　 此外，專家指出，我國(guó)在環(huán)境保護(hù)與污染生態(tài)修復(fù)方面的任務(wù)繁重，也對(duì)微生物組研究提出了緊迫的要求。
　 政府角色是什么？
　從當(dāng)前微生物產(chǎn)業(yè)市場(chǎng)熱度來(lái)看，中國(guó)并不亞于美國(guó)。作為參與NMI白宮討論的唯一華人科學(xué)家，施文元表示，美國(guó)政府為NMI投資的1.21億美元只是為了起到“拋磚引玉”的作用，其目的是引導(dǎo)市場(chǎng)，吸引華爾街的大量投資，并讓老百姓熟悉這個(gè)概念，然后推動(dòng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展。
　對(duì)此，趙立平表示，中國(guó)在這一領(lǐng)域的投資熱度也不壓于華爾街?，F(xiàn)在中國(guó)以微生物組為對(duì)象做測(cè)序、產(chǎn)品的新公司已有100家左右，融資額度超過(guò)10億元。“實(shí)際上，這個(gè)領(lǐng)域中國(guó)是產(chǎn)業(yè)界走在前面，現(xiàn)在到了政府要不要跟的時(shí)刻。如果不跟，后面可能會(huì)越來(lái)越被動(dòng)。”他說(shuō)，“在學(xué)科和市場(chǎng)前沿，微生物組的活躍度已經(jīng)遠(yuǎn)超預(yù)料，現(xiàn)在是政府發(fā)揮其對(duì)學(xué)科發(fā)展的頂層設(shè)計(jì)作用和對(duì)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的引導(dǎo)調(diào)控作用的重要機(jī)會(huì)。”
　趙國(guó)屏表示，企業(yè)投資往往針對(duì)的是能夠轉(zhuǎn)移轉(zhuǎn)化的基礎(chǔ)性研究，而對(duì)于真正引領(lǐng)學(xué)科發(fā)展方向的研究，在創(chuàng)新探索階段仍需要政府支持。同時(shí)，這個(gè)探索過(guò)程中間的平臺(tái)建設(shè)、數(shù)據(jù)庫(kù)挖掘方法等基礎(chǔ)性和公益性的工作，也只有政府支持的非盈利性機(jī)構(gòu)才能夠做。
　據(jù)介紹，目前我國(guó)微生物學(xué)領(lǐng)域的研究經(jīng)費(fèi)每年近4億元。在國(guó)家長(zhǎng)期資助下，我國(guó)在微生物物種資源、分類和進(jìn)化，土壤微生物與農(nóng)業(yè)等方面已取得大量成果，諸如腸道微生物研究等部分成果已與國(guó)際并行甚至處于領(lǐng)跑位置。“我國(guó)微生物相關(guān)論文數(shù)量已經(jīng)從2006年占美國(guó)的19%發(fā)展到2015年占美國(guó)相關(guān)比例的65%。”趙國(guó)屏說(shuō)。
　但他同時(shí)指出，由于頂層系統(tǒng)設(shè)計(jì)缺乏，目前我國(guó)微生物研究在管理方面尚未能實(shí)現(xiàn)對(duì)重大問(wèn)題跨領(lǐng)域、跨部門的聯(lián)合作戰(zhàn)，在資源與數(shù)據(jù)方面未能真正實(shí)現(xiàn)共享。同時(shí)在研究方法和技術(shù)方面，學(xué)科交叉不夠，大數(shù)據(jù)處理和分析技術(shù)欠缺，更缺乏相關(guān)人才。
　據(jù)悉，今年7月，50多位院士專家支持中科院微生物所的倡議，向國(guó)務(wù)院建議盡快啟動(dòng)中國(guó)微生物組計(jì)劃，并得到積極回應(yīng)。同時(shí)，中國(guó)工程院30余位院士也聯(lián)名向劉延?xùn)|副總理提出設(shè)立“人體微生態(tài)與健康和疾病研究”重大研究計(jì)劃的建議，并獲得重要批示。
　“目前，人們認(rèn)識(shí)的地球上的微生物尚不足1%。世界上絕大部分微生物至今尚未被培養(yǎng)出來(lái)，不少人將這比作是宇宙中的‘暗物質(zhì)’。同時(shí)，微生物群及其功能的形成過(guò)程和機(jī)制以及驅(qū)動(dòng)微生物群演化的動(dòng)力等在很大程度上還是一個(gè)‘黑箱’。”劉雙江說(shuō)，CMI將為了解這些未知世界提供新的機(jī)會(huì)。