生物銀行：讓小生命展示大身手

「最近，這種菌都脫銷了，訂單有兩厘米厚。」中國普通微生物菌種保藏管理中心（CGMCC）高級工程師辛玉華近日在接受《中國科學報》記者採訪時說。她所說的菌叫作格氏嗜鹽鹼桿菌。自河北科技大學副教授韓春雨因利用該菌實現基因組編輯技術NgAgo-gDNA而出名之後，這種在保藏室里睡了20年「大覺」的古菌也跟著火了。

據透露，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，其最先分離自肯亞馬加迪湖。這種菌只是CGMCC保藏的數千種微生物中的一員。通常，它們或是通過真空冷凍乾燥法，或是通過-190℃左右的液氮超低溫凍結法處於休眠狀態，其中一些甚至已在冷藏室中睡了半個多世紀。然而，一旦有需求，它們就會被喚醒並投入工作。

「CGMCC就像一個『生物銀行』，通過整合大家的力量，彙集研究中獲得的各種微生物菌種，並將其功能轉變為生物技術服務於社會。」微生物所副所長東秀珠對《中國科學報》記者說。

生命的「銀行」

據悉，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。「若從專利微生物保藏數量來看，我們的保藏量已超過1萬株，在全球位居第2位。」辛玉華說。

與其他知識產權專利不同，微生物是唯一一種可通過專利保護的生命形式。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。若加上武漢大學典型培養物保藏中心（CCTCC）的相關數據，我國在78個《國際承認用於專利程序的微生物保存布達佩斯條約》簽約國中，保藏量已僅次於美國。

「CGMCC是公益性機構，一株菌只有500～1000元，不僅價格不貴，而且質量有保證。」東秀珠說。否則，如果科研人員自己分離菌種，在國際上得不到承認就會造成麻煩；同時，新微生物物種也需要經過權威鑒定、保藏才能在國際期刊生效發表，而CGMCC就具有這樣的權威性。

該中心可保證微生物不會死、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，而這類細菌在生產中最怕傳代，因為反覆傳代就會退化。而該中心已經保藏了7000餘株狀態良好的放線菌。

戰略性寶藏

關於菌種保藏的意義，東秀珠給記者講了一個故事。聚合酶鏈式反應（PCR）就像「DNA複印機」一樣，能實現體外DNA擴增，對分子生物學具有劃時代的意義，美國生化學家凱利?穆利斯也因發明該技術獲得了諾獎。但穆利斯一開始使用的大腸桿菌DNA聚合酶不耐高溫，每次循環都要重新加入，非常麻煩。後來，他從美國生物保藏中心找到產生耐高溫Taq酶的嗜熱微生物，才使PCR廣泛應用。

目前，CGMCC已經彙集了我國（除高致病菌外）80%的微生物物種。隨著知識的積累，很多微生物正在被「喚醒」，並在各個領域一展身手。

例如，抗癌藥物紫杉醇來源於生長速度緩慢的紅豆杉，但若將其基因放在微生物中生產該蛋白併合成藥物，就能大批量快速生產；生產汽車輪胎需要大量橡膠樹，微生物所研究人員已在CGMCC找到了相應的微生物前體；該所研究人員還篩選製備了可用於多種青草的青儲飼料菌劑，促進了西部數省畜牧業的發展。

此外，CGMCC還打造了一支以博士牽頭的技術團隊。「他們一半時間做管理，一半時間做科研，不斷提高保藏技術並滿足日益提升的科研需要。」東秀珠說。正因如此，很多國家級微生物項目直接落到了該中心的頭上。比如，環保部指定CGMCC為進口環保菌劑的鑒定部門。國家質檢總局、中國海關等也在技術層面與中心合作，建立檢疫性真菌檢測的國家標準。

支撐未來發展

今年5月，美國宣布啟動「國家微生物組計劃」，這是繼2012～2014年美國在微生物學研究領域投資9.22億美元之後的又一重大舉措。目前，在微生物所科學家的倡導下，我國正在推進微生物組研究計劃，競爭國際微生物領域戰略高地。東秀珠認為，CGMCC必將發揮更大的支撐作用。「微生物資源是生物技術創新的重要源泉。未來，微生物資源保藏一定要保證，這個要是丟了，幾代人都積攢不起來。」她嚴肅地說。

「至今為止，地球上99%的微生物我們還不知道如何培養。」東秀珠說，「只有經過培養，才知道它們適宜什麼樣的環境，能夠做什麼，也才能實現利用，所以未來發展空間很大。」

好消息是，當前我國專利微生物菌種年保藏量每年都達到4位數。不僅如此，2011年，世界微生物數據中心（WDCM）作為我國生命科學領域的第一個世界數據中心從日本落戶中國，也體現了我國在微生物研究領域的競爭實力。

然而，我國生物保藏儀器設備研發卻依舊存在短板。作為全國最先進的微生物資源服務中心，CGMCC有著全世界一流的實驗設備，然而記者在實驗室里看到，諸如氨基酸分析儀、紫外可見分光光度計、變性高效液相色譜儀等必備高端設備均產自德國、美國、日本，而國產的僅有普通冰箱、電磁爐、色譜儀等低端設備。「我們的工業製造確實需要提升，否則怎麼競爭？」辛玉華說，當前我國在科研設備方面尤其需要自主創新。

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