作者: 冯丽妃 来源:中国科学报 发布时间:2016/7/12 8:02:22
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生物银行:让小生命展示大身手
——走进中国普通微生物菌种保藏管理中心

 

■本报记者 冯丽妃

“最近,这种菌都脱销了,订单有两厘米厚。”中国普通微生物菌种保藏管理中心(CGMCC)高级工程师辛玉华近日在接受《中国科学报》记者采访时说。她所说的菌叫作格氏嗜盐碱杆菌。自河北科技大学副教授韩春雨因利用该菌实现基因组编辑技术NgAgo-gDNA而出名之后,这种在保藏室里睡了20年“大觉”的古菌也跟着火了。

据透露,该菌种是1996年由中科院微生物所老所长周培瑾从苏格兰交换到中国的,其最先分离自肯尼亚马加迪湖。这种菌只是CGMCC保藏的数千种微生物中的一员。通常,它们或是通过真空冷冻干燥法,或是通过-190℃左右的液氮超低温冻结法处于休眠状态,其中一些甚至已在冷藏室中睡了半个多世纪。然而,一旦有需求,它们就会被唤醒并投入工作。

“CGMCC就像一个‘生物银行’,通过整合大家的力量,汇集研究中获得的各种微生物菌种,并将其功能转变为生物技术服务于社会。”微生物所副所长东秀珠对《中国科学报》记者说。

生命的“银行”

据悉,目前CGMCC保存的各类微生物资源超5700种,5万多株。它们按保藏形式可分为公开、非公开以及专利程序保藏等。“若从专利微生物保藏数量来看,我们的保藏量已超过1万株,在全球位居第2位。”辛玉华说。

与其他知识产权专利不同,微生物是唯一一种可通过专利保护的生命形式。过去几年来,我国专利微生物年保藏量增长速度一直位居世界第一。若加上武汉大学典型培养物保藏中心(CCTCC)的相关数据,我国在78个《国际承认用于专利程序的微生物保存布达佩斯条约》签约国中,保藏量已仅次于美国。

“CGMCC是公益性机构,一株菌只有500~1000元,不仅价格不贵,而且质量有保证。”东秀珠说。否则,如果科研人员自己分离菌种,在国际上得不到承认就会造成麻烦;同时,新微生物物种也需要经过权威鉴定、保藏才能在国际期刊生效发表,而CGMCC就具有这样的权威性。

该中心可保证微生物不会死、不被污染、避免退化。以放线菌为例,东秀珠介绍说,临床所用抗生素药物的70%来自微生物中的放线菌,而这类细菌在生产中最怕传代,因为反复传代就会退化。而该中心已经保藏了7000余株状态良好的放线菌。

战略性宝藏

关于菌种保藏的意义,东秀珠给记者讲了一个故事。聚合酶链式反应(PCR)就像“DNA复印机”一样,能实现体外DNA扩增,对分子生物学具有划时代的意义,美国生化学家凯利·穆利斯也因发明该技术获得了诺奖。但穆利斯一开始使用的大肠杆菌DNA聚合酶不耐高温,每次循环都要重新加入,非常麻烦。后来,他从美国生物保藏中心找到产生耐高温Taq酶的嗜热微生物,才使PCR广泛应用。

目前,CGMCC已经汇集了我国(除高致病菌外)80%的微生物物种。随着知识的积累,很多微生物正在被“唤醒”,并在各个领域一展身手。

例如,抗癌药物紫杉醇来源于生长速度缓慢的红豆杉,但若将其基因放在微生物中生产该蛋白并合成药物,就能大批量快速生产;生产汽车轮胎需要大量橡胶树,微生物所研究人员已在CGMCC找到了相应的微生物前体;该所研究人员还筛选制备了可用于多种青草的青储饲料菌剂,促进了西部数省畜牧业的发展。

此外,CGMCC还打造了一支以博士牵头的技术团队。“他们一半时间做管理,一半时间做科研,不断提高保藏技术并满足日益提升的科研需要。”东秀珠说。正因如此,很多国家级微生物项目直接落到了该中心的头上。比如,环保部指定CGMCC为进口环保菌剂的鉴定部门。国家质检总局、中国海关等也在技术层面与中心合作,建立检疫性真菌检测的国家标准。

支撑未来发展

今年5月,美国宣布启动“国家微生物组计划”,这是继2012~2014年美国在微生物学研究领域投资9.22亿美元之后的又一重大举措。目前,在微生物所科学家的倡导下,我国正在推进微生物组研究计划,竞争国际微生物领域战略高地。东秀珠认为,CGMCC必将发挥更大的支撑作用。“微生物资源是生物技术创新的重要源泉。未来,微生物资源保藏一定要保证,这个要是丢了,几代人都积攒不起来。”她严肃地说。

“至今为止,地球上99%的微生物我们还不知道如何培养。”东秀珠说,“只有经过培养,才知道它们适宜什么样的环境,能够做什么,也才能实现利用,所以未来发展空间很大。”

好消息是,当前我国专利微生物菌种年保藏量每年都达到4位数。不仅如此,2011年,世界微生物数据中心(WDCM)作为我国生命科学领域的第一个世界数据中心从日本落户中国,也体现了我国在微生物研究领域的竞争实力。

然而,我国生物保藏仪器设备研发却依旧存在短板。作为全国最先进的微生物资源服务中心,CGMCC有着全世界一流的实验设备,然而记者在实验室里看到,诸如氨基酸分析仪、紫外可见分光光度计、变性高效液相色谱仪等必备高端设备均产自德国、美国、日本,而国产的仅有普通冰箱、电磁炉、色谱仪等低端设备。“我们的工业制造确实需要提升,否则怎么竞争?”辛玉华说,当前我国在科研设备方面尤其需要自主创新。

《中国科学报》 (2016-07-12 第4版 综合)
 
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