南方財(cái)經(jīng)全媒體記者 石恩澤、實(shí)習(xí)生 侯藝博 深圳報(bào)道
2018年,光明成為深圳最年輕行政區(qū)的時(shí)候,深圳市就賦予其建設(shè)“世界一流科學(xué)城和深圳北部中心”的使命任務(wù)。
(資料圖)
五年時(shí)間,昔日光明農(nóng)場(chǎng)已蝶變?yōu)椤肮饷骺茖W(xué)城”。
今年上半年,在第四屆工程生物創(chuàng)新大會(huì)·光明科學(xué)城論壇上,合成生物研究重大科技基礎(chǔ)設(shè)施、腦解析與腦模擬重大科技基礎(chǔ)設(shè)施正式入駐深圳光明科學(xué)城。
8月15日,由深圳市委宣傳部組織策劃的“高質(zhì)量發(fā)展調(diào)研行”第二季“改革開(kāi)放篇”主題宣傳活動(dòng),第二站走進(jìn)光明科學(xué)城。媒體采訪團(tuán)實(shí)探了光明科學(xué)城大設(shè)施裝置最新進(jìn)展。
可實(shí)現(xiàn)柔性生產(chǎn)的“鑄造工廠”
生命科學(xué)領(lǐng)域的實(shí)驗(yàn)室工作一定程度上仍具有勞動(dòng)密集屬性。如果有那么一座“生物鑄造工廠”,可以將繁瑣的實(shí)驗(yàn)從純手工轉(zhuǎn)為自動(dòng)化,低通量轉(zhuǎn)為高通量,隨性化轉(zhuǎn)為標(biāo)準(zhǔn)化,將能大大縮短實(shí)驗(yàn)周期,提高實(shí)驗(yàn)效率,進(jìn)而推動(dòng)生物技術(shù)的變革。
“深圳合成生物研究重大科技基礎(chǔ)設(shè)施”(以下簡(jiǎn)稱(chēng)“合成生物大設(shè)施”)將揭開(kāi)這一“生物鑄造工廠”的神秘面紗。
合成生物大設(shè)施是光明科學(xué)城建設(shè)優(yōu)先啟動(dòng)和布局的重點(diǎn)項(xiàng)目之一,由深圳市政府投資建設(shè),中國(guó)科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院為建設(shè)牽頭單位。深圳市發(fā)改委核定的項(xiàng)目投資總概算為7.222億元。
目前入駐設(shè)備調(diào)試進(jìn)展在70%左右。深圳合成生物學(xué)創(chuàng)新研究院副院長(zhǎng)、合成生物研究重大科技基礎(chǔ)設(shè)施總經(jīng)理袁海表示,自今年4月設(shè)施入駐后,目前一多半的實(shí)驗(yàn)室可以正常使用,園區(qū)內(nèi)科研人員已達(dá)百人規(guī)模。
袁海指出,光明科學(xué)城合成生物大設(shè)施的最大特點(diǎn)是,整套系統(tǒng)的底層,相當(dāng)于大裝置的“大腦”,全部由光明科學(xué)城合成生物大設(shè)施團(tuán)隊(duì)自研開(kāi)發(fā)。待裝置調(diào)試完成后,基本能滿(mǎn)足不同科研團(tuán)隊(duì)柔性化生產(chǎn)。
這個(gè)與以往大家對(duì)大裝置的認(rèn)知有所不同。大裝置里的“大”指的并非單一物理形態(tài)上的大,也并非指一個(gè)裝置搞定所有,而是講求在實(shí)驗(yàn)流程的每個(gè)環(huán)節(jié)都達(dá)到自動(dòng)化,最后形成和諧統(tǒng)一的整體。
“我們可以將國(guó)際上偏產(chǎn)業(yè)化公司搭建的裝置類(lèi)比成汽車(chē)工廠,它一套自動(dòng)化系統(tǒng)生產(chǎn)線的車(chē)型是有限的,所以其柔性化空間有限?!痹Ee例道。但合成生物大設(shè)施搭建的系統(tǒng)則是每個(gè)模塊都可以拆分后進(jìn)行自主定制拼接。
南方財(cái)經(jīng)全媒體記者在現(xiàn)場(chǎng)看到,裝有試劑的AGV小車(chē)在不同功能島之間來(lái)回穿梭。這個(gè)AGV小車(chē)的行走動(dòng)線,就可以根據(jù)后臺(tái)系統(tǒng)實(shí)時(shí)改變。而這個(gè)順序的改變可以延伸到每一個(gè)自動(dòng)化測(cè)試設(shè)備上。
而光明科學(xué)城內(nèi)自主研發(fā)的合成生物大設(shè)施底層系統(tǒng),目的不僅是把實(shí)驗(yàn)過(guò)程實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化,高通量,更希望達(dá)成整個(gè)工藝、流程、環(huán)境等等參數(shù)都實(shí)現(xiàn)可控,最終在數(shù)據(jù)上實(shí)現(xiàn)一個(gè)高度標(biāo)準(zhǔn)化。
“數(shù)據(jù)高度標(biāo)準(zhǔn)化的最大好處就是可以跟AI結(jié)合?!痹T诓稍L中說(shuō)道,包括與現(xiàn)今特別火的大模型做進(jìn)一步結(jié)合,實(shí)現(xiàn)用AI更快速地完成“設(shè)計(jì)—構(gòu)建—測(cè)試—學(xué)習(xí)(DBTL)”閉環(huán),“這將對(duì)整個(gè)生命科學(xué)領(lǐng)域起到關(guān)鍵性的作用。”
此外,也正因軟硬件都自主可控,合成生物大設(shè)施可以根據(jù)客戶(hù)的需求去定制,為科研團(tuán)隊(duì)提供一個(gè)整體解決方案。同時(shí),合成生物大設(shè)施還設(shè)計(jì)有“云端實(shí)驗(yàn)室”和“智能實(shí)驗(yàn)室”。前者給用戶(hù),后者給運(yùn)營(yíng)者,達(dá)到合成生物研究平臺(tái)二位一體,不僅對(duì)學(xué)術(shù)界開(kāi)放,也對(duì)產(chǎn)業(yè)界開(kāi)放。
這就好比是生物界的“工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”?!爱?dāng)所有設(shè)備調(diào)試好之后,科學(xué)家就不用實(shí)地到場(chǎng)等實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),只要在云端登入我們的系統(tǒng),并在下單過(guò)程中告知科學(xué)目標(biāo)和參數(shù),我們就能幫他完成后續(xù)的實(shí)驗(yàn)交付?!痹Uf(shuō)。
用最安全的環(huán)境探索腦科學(xué)奧秘
腦科學(xué)被譽(yù)為科學(xué)皇冠上的明珠,也是人類(lèi)探索宇宙和自身的最終疆域
在腦科學(xué)研究里,最重要的原則是安全?!鞍踩堑谝晃唬瑐惱硎堑诙?,第三位才是創(chuàng)新?!敝袊?guó)科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院腦認(rèn)知與腦疾病研究所所長(zhǎng)、深港腦科學(xué)創(chuàng)新研究院院長(zhǎng)王立平介紹道。
腦解析與腦模擬重大科技基礎(chǔ)設(shè)施(以下簡(jiǎn)稱(chēng)“腦設(shè)施”)由深圳先進(jìn)技術(shù)研究院牽頭建設(shè)。是光明科學(xué)城啟動(dòng)區(qū)的重點(diǎn)建設(shè)項(xiàng)目,于2020年8月由深圳市發(fā)展和改革委員會(huì)正式批復(fù),投資總概算8億余元,近1600臺(tái)/套設(shè)備。
其中,實(shí)驗(yàn)動(dòng)物設(shè)施是研究腦科學(xué)、進(jìn)行腦疾病藥物開(kāi)發(fā)的重要一環(huán)。王立平表示,在實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)準(zhǔn)確的情況下,一般先用小鼠做實(shí)驗(yàn),接著到猴子,最后才到人體上進(jìn)行臨床實(shí)驗(yàn)。
高通量的動(dòng)物設(shè)施是建設(shè)藥物測(cè)試產(chǎn)業(yè)鏈的必要條件。此前多數(shù)深圳公司都是將待測(cè)試候選藥物寄送到長(zhǎng)三角進(jìn)行測(cè)試,因?yàn)榇鬄硡^(qū)內(nèi)尚未建成一條完備的藥物測(cè)試產(chǎn)業(yè)鏈。這次探訪過(guò)程中,南方財(cái)經(jīng)全媒體記者在腦設(shè)施的嚙齒類(lèi)動(dòng)物飼養(yǎng)間里看到一排排安放得整整齊齊且裝有小鼠的籠子。
在光明區(qū)規(guī)劃建設(shè)的腦設(shè)施中,嚙齒類(lèi)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物科學(xué)部規(guī)劃面積1.5萬(wàn)㎡,規(guī)劃大小鼠籠位數(shù)將近6萬(wàn)籠,其中大鼠1萬(wàn)籠,小鼠5萬(wàn)籠,屏障外自動(dòng)化率實(shí)現(xiàn)90%以上;非人靈長(zhǎng)類(lèi)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物科學(xué)部面積2萬(wàn)㎡,規(guī)劃飼養(yǎng)狨猴、食蟹猴以及恒河猴共計(jì)2000只,還包含手術(shù)室10間、大動(dòng)物行為學(xué)實(shí)驗(yàn)室60間,檢驗(yàn)檢測(cè)平臺(tái)、轉(zhuǎn)基因平臺(tái)。建成后,這將成為深圳市乃至全國(guó)動(dòng)物實(shí)驗(yàn)領(lǐng)域里最大的CRO平臺(tái)。
然而,打造一條動(dòng)物實(shí)驗(yàn)產(chǎn)業(yè)鏈并非易事。在倫理上,動(dòng)物在測(cè)試前要享有與人對(duì)等的福利,例如,不饑餓的自由、不受驚恐的自由、生活舒適的自由、表達(dá)天性的自由等,再加上高度一致的飼養(yǎng)環(huán)境,才能確保實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)是準(zhǔn)確的。因此,動(dòng)物的飼養(yǎng)是腦科學(xué)里非常重要的一環(huán),需要配備專(zhuān)門(mén)的飼養(yǎng)環(huán)境、飼養(yǎng)員對(duì)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物悉心照料。王立平表示,“小鼠一籠不超過(guò)5只,充分保證每只小鼠的活動(dòng)空間。”
同時(shí),在實(shí)驗(yàn)測(cè)試環(huán)節(jié)里,大設(shè)備實(shí)驗(yàn)科學(xué)部涵蓋多種孔徑、多種場(chǎng)強(qiáng)的磁共振、PET、CT設(shè)備,用于包括嚙齒類(lèi)、靈長(zhǎng)類(lèi)在內(nèi)多種動(dòng)物模型的結(jié)構(gòu)和功能解析,提供超分辨、光片顯微成像、掃描電鏡、光電關(guān)聯(lián)冷凍成像及常規(guī)透射電鏡成像的服務(wù),支持各種微觀生物學(xué)研究;同時(shí),可以進(jìn)行離體、在體多種細(xì)胞、代謝的組學(xué)分析,支持藥物的發(fā)現(xiàn)及分子機(jī)制的研究。這將發(fā)展出單獨(dú)模塊所不具備的多模式動(dòng)物同一時(shí)空精確解析模擬能力,實(shí)現(xiàn)腦科學(xué)研究和腦疾病診療手段以及藥物開(kāi)發(fā)的跨越式發(fā)展。
腦設(shè)施建成后,還將面向國(guó)內(nèi)外開(kāi)放,通過(guò)預(yù)約及定制式服務(wù)模式,為基礎(chǔ)研究、醫(yī)藥健康和動(dòng)物育種等領(lǐng)域用戶(hù)提供研究平臺(tái)、技術(shù)支撐和個(gè)性化服務(wù),實(shí)現(xiàn)信息和資源的共享。
從大設(shè)施到動(dòng)物實(shí)驗(yàn)產(chǎn)業(yè)鏈,光明要構(gòu)建起一套全球一流的標(biāo)準(zhǔn)化實(shí)驗(yàn)范式?!拔覀冋诎阉醒芯看竽X、認(rèn)知、情緒等非常難的這事情,轉(zhuǎn)變?yōu)橐惶讟?biāo)準(zhǔn)化的東西。這將成為人類(lèi)研究范式上的革新?!蓖趿⑵秸f(shuō)。
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