美國政府宣布啟動“國家微生物組計劃”

　　2016年5月13日，美國白宮科學(xué)和技術(shù)政策辦公室(OSTP)與聯(lián)邦機構(gòu)、私營基金管理機構(gòu)等共同宣布啟動一項旨在推進(jìn)微生物組研究及相關(guān)技術(shù)創(chuàng)新的“國家微生物組計劃”，這是兩年多來上百位研究人員、商業(yè)領(lǐng)袖、政府決策者和游說團體不懈努力的結(jié)果。

　　微生物組是由包括細(xì)菌、古細(xì)菌、真菌、原生生物和病毒等微生物組成的生態(tài)系統(tǒng)。微生物的特點是單細(xì)胞、極其微小卻掌控著地球上關(guān)系到我們?nèi)祟惖慕】岛托腋５闹匾蜃?。“國家微生物組計劃”正是為了在所有的生態(tài)系統(tǒng)、大自然及人造世界里推動最前沿微生物科學(xué)的研究與技術(shù)創(chuàng)新水平。

　　這一計劃開啟了研究團體、聯(lián)邦政府和產(chǎn)業(yè)界之間的復(fù)雜對話。美國政府已承諾，將撥款1.21億美元帶頭啟動一系列微生物科學(xué)領(lǐng)域新的研究項目。與此同時，大學(xué)、產(chǎn)業(yè)界及私人基金會等也有望投入共計4億美元用于推動基層研究。芝加哥大學(xué)、阿貢國家實驗室和海洋生物實驗室已宣布共建一處微生物組中心，將集合30多個科研單位上百名研究人員一同創(chuàng)建一個多學(xué)科集成研究項目，一方面要推動基礎(chǔ)研究，另一方面則致力于改善教育水平及相關(guān)新知識的轉(zhuǎn)化。

　　美國“國家微生物組計劃”的一個重要方面，就是聚焦平臺技術(shù)開發(fā)。它是指通過不斷研究如何操縱、觀察和分析微生物世界的過程中所進(jìn)行的技術(shù)創(chuàng)新。一個具有顛覆性的平臺技術(shù)的成功例子是高通量DNA測序技術(shù)。“人類基因組工程”為提高基因組測序的速度、精度和成本效益做出顯著貢獻(xiàn)，而這一貢獻(xiàn)無疑也將有助于快速推進(jìn)微生物組科學(xué)發(fā)展，使得我們能夠觀察到幾乎無形的微生物世界的基因多樣性。

　　技術(shù)創(chuàng)新通常始于基礎(chǔ)科學(xué)領(lǐng)域，特別是像大學(xué)和研究院這樣能允許科學(xué)家們有時間、自由地探索知識。同時，以公私合作機制來保障投資，有助于推動創(chuàng)新，并將這些技術(shù)提供給更廣泛的受眾。

　　毫無疑問，微生物組研究的時代已經(jīng)到來。在“國家微生物組計劃”的平臺上，不同學(xué)科之間能夠聯(lián)合起來，共同努力推動科技創(chuàng)新和基礎(chǔ)科學(xué)研究。這一計劃將刺激學(xué)界和產(chǎn)業(yè)界，從而會產(chǎn)生經(jīng)濟繁榮效應(yīng)，同時開發(fā)出針對環(huán)境和人類健康的解決方案。無疑，大數(shù)據(jù)將在這一過程中產(chǎn)生巨大影響。一家名為“BioCollective”的機構(gòu)不僅可以幫助普通民眾獲取關(guān)乎自身健康問題的研究創(chuàng)新成果，同時也能收集人類樣本提供給科學(xué)研究界。作為“國家微生物組計劃”的支持單位之一，“BioCollective”是一種新的商業(yè)創(chuàng)新模式，也是參與機構(gòu)成員能夠在向科學(xué)家銷售微生物組樣本過程中創(chuàng)收的一個交易平臺。

　　微生物組研究的產(chǎn)業(yè)和臨床應(yīng)用前景十分光明。眼下，許多企業(yè)為了填補其科技或工業(yè)發(fā)展過程中的差距，紛紛轉(zhuǎn)向生物學(xué)領(lǐng)域。比如，以往煉油產(chǎn)業(yè)主要關(guān)注化工方向，如今卻十分重視通過微生物學(xué)來確定其中的微生物及其代謝過程，從而解決一些關(guān)鍵問題。有趣的是，微生物學(xué)現(xiàn)在可以幫助像比奧塔這樣的石油企業(yè)確定新的油源和提高原油產(chǎn)量。因此，目前至少在能源產(chǎn)業(yè)內(nèi)，微生物組研究能夠通過減少化石燃料的成本來切實產(chǎn)生一定的經(jīng)濟效益。更重要的是，該研究使得能源產(chǎn)業(yè)在微生物識別和基因工程研究基礎(chǔ)上，產(chǎn)生更大量的石油產(chǎn)品，為替代現(xiàn)有石油儲備而貢獻(xiàn)新的來源。

　　除了工業(yè)領(lǐng)域，農(nóng)業(yè)也在利用微生物技術(shù)來提高農(nóng)作物的韌力、抵抗力和生產(chǎn)力。不少大型農(nóng)企和初創(chuàng)公司都已在下一代微生物研究方面投入巨資，積極開發(fā)能夠預(yù)防真菌和線蟲感染的技術(shù)，甚至改變農(nóng)作物的特性來提升終端產(chǎn)品的風(fēng)味和營養(yǎng)價值。另外，運用微生物技術(shù)使得農(nóng)作物能夠生長在邊際土地上的做法，將為農(nóng)民生產(chǎn)糧食或生物燃料提供更多土地資源。提升產(chǎn)量則既可以改變這些農(nóng)作物的收入模式，又能為農(nóng)民創(chuàng)收，還可以推進(jìn)農(nóng)作物多樣化發(fā)展，從而改善糧食安全等問題。

　　無疑，微生物科學(xué)正迎來一個令人激動的時刻。通過不斷加大人力物力投資，產(chǎn)業(yè)界能夠從醫(yī)療、生物科技以及環(huán)境等領(lǐng)域的技術(shù)創(chuàng)新上獲得更大發(fā)展。隨著研究機構(gòu)與商界和產(chǎn)業(yè)界合作的不斷加深，許多研究成果就會迅速地完成技術(shù)轉(zhuǎn)化，從而服務(wù)更多產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域。目前，我們已經(jīng)看到在這些領(lǐng)域的經(jīng)濟增長表現(xiàn)，而“國家微生物組計劃”的實施將更加促進(jìn)這一增長。相信在未來10年，通過公私合作，微生物科技領(lǐng)域的研究、開發(fā)與轉(zhuǎn)化將不斷邁上新的臺階。(作者為美國芝加哥大學(xué)微生物組中心主任 杰克·吉爾博特)

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