噬菌體是一類以細菌為宿主的病毒,具有高度靶向性,只侵染特定細菌,並不攻擊人體細胞。它長得十分科幻,像納米機器人,大約30億年之前就出現在了地球上了。
噬菌體雖然屬於病毒類別,卻具備廣泛的應用價值,可用於防控所有由細菌引起或促成的病害,涉及農、林、漁、牧、醫等多個行業。
以醫療行業為例,噬菌體可用於防治兩大類人體疾病:感染性疾病,譬如呼吸道感染、胃腸道感染、尿路感染、腹腔感染等;複雜慢性疾病,譬如面部痤瘡、炎症性腸病(IBD)、結直腸癌、肥胖症、II型糖尿病、心血管疾病等。相比同樣能殺滅細菌的抗生素而言,噬菌體具有種類極豐富、特異性極強、副作用極微、易進行遺傳改造等優勢。除了簡單粗暴地殺滅細菌,經過設計改造的噬菌體還可被用於靶向精準調控細菌和菌群的功能。
噬菌體家族十分龐大,它們的數量比地球上所有的其它生命(包括所有細菌)加在一起還要多——可能超過10^31個。然而現實情況是,公共資料庫包含的噬菌體基因組信息極為匱乏,截至2020年5月20日,NCBI Genome存儲的噬菌體完整基因組僅9618條,且大多缺乏對應的宿主基因組信息。現存噬菌體實體庫規模也很局限——一般僅包含數百株或者僅能侵染特定類型細菌的噬菌體,且並無配套完善的基因組或表型數據,這嚴重限制了科學家們對噬菌體以及噬菌體與宿主相互作用的理解。
噬菌體正在侵染細菌(圖片來源:MIT)
為了推動海內外研究者共同發展開源互利、合作共贏的現代科研方式,也為了促進噬菌體領域越過技術屏障得以迅猛發展,更為了專家學者們專注於真正重要的科研問題本身提供便利,深圳華大生命科學研究院發起全球噬菌體庫(Global Phage Hub)計劃,期待通過合作共享的形式,快速搭建全球最大規模的噬菌體實體與數據一體化庫。
Global Phage Hub是國內首個共享型的規模化噬菌體庫,在世界上首次集合噬菌體及其宿主菌的信息,並且將實體與基因組、表型數據一一對應建庫,與廣大高校和科研機構共享,將有力地促進噬菌體科研與應用領域的發展。
該項大科學計劃依託華大全球領先的資源和平臺:已成功實現測序儀和測序試劑國產化以杜絕被海外供應商卡脖子,現擁有完全自主智慧財產權的國產超高通量BGISEQ、MGISEQ、DNBSEQ系列測序系統,測序成本自主可控;具備超大規模生物信息計算與高性能分析能力,實現數據存儲、分析的貫穿,為研究提供大數據源頭保障;基於自主搭建的先進合成生物智建平臺(Intelligent BioFoundry)建立了噬菌體相關的基因組提取、測序、分析、設計、合成、功能驗證、人工智慧學習等流程,實現自動化、高通量、智能化理念的全貫穿,將科研人員從大量繁複的勞力中解放出來,可極大地提高產出的可重複性和效率。
華大合成生物智建平臺(BGI Intelligent BioFoundry)
加入聯盟的成員團隊能獲得什麼資源?
首期計劃試行期2020.5.20-2020.12.31,華大將通過合作共享的形式為廣大高校、科研機構、醫院等單位免費進行噬菌體及其宿主菌基因組的測序、組裝、注釋。如果成員團隊承諾兩年內能夠累計共享噬菌體達到一定數量以上,華大還將免費進行噬菌體及其宿主菌基因組的提取。參與本計劃的成員團隊將在協議約定的期限後獲得Global Phage Hub其他成員團隊自願共享的噬菌體及其宿主菌的實體、原始數據以及分析結果的使用權。貢獻噬菌體的數量越多或種類越罕見,成員團隊獲得的權益越大。譬如,華大可為成員團隊基於自主開發的人工智慧算法針對特定宿主匹配最合適的噬菌體、基於自主開發的高通量表型定量分析平臺對噬菌體裂解特定宿主的能力進行精準驗證等。聯盟將來合作以專輯、專刊或高影響力文章的形式發表成果,作者名單也將按貢獻排序。
沒有噬菌體研究經驗的團隊也可以加入該聯盟嗎?
當然可以,希望更多來自高校、科研機構、醫院的團隊本領域,以及通過大學生課程教學、科研項目等形式加入本領域研究。只要成員團隊具備或者能夠挖掘大量菌種資源且能分配實驗人員從事相關研究,華大將提供詳細的噬菌體實驗步驟文檔與遠程技術支持。如果成員團隊承諾兩年內能夠累計共享噬菌體達到一定數量以上,華大還將提供為期1-2周的噬菌體實驗培訓。按照華大以往與醫院的合作經驗,兩名新培訓的碩士研究生或技術員半年內可分離純化獲取約200株噬菌體。
截至2020年5月20日,除了華大之外已有以下單位為Global Phage Hub做出貢獻:
中南大學湘雅醫院
中科院深圳先進技術研究院
荷蘭噬菌體庫(海外)
深圳市第三人民醫院
美國杜克大學(海外)
清華大學醫學院
廣東省人民醫院
期待您的加入……
聯合發起人:
如何申請加入聯盟?
請來自高校、科研機構、醫院的有意向的老師和夥伴發郵件至bgi-phage@genomics.cn聯繫尹潔芳老師索取合作協議、樣本信息表、噬菌體實驗步驟,我們將於三個工作日內反饋。