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)

五年時間，昔日光明農(nóng)場已蝶變?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·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“改革開放篇”主題宣傳活動，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”（以下簡稱“合成生物大設(shè)施”）將揭開這一“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、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)自研開發(fā)。待裝置調(diào)試完成后，基本能滿足不同科研團(tuán)隊(duì)柔性化生產(chǎn)。

這個與以往大家對大裝置的認(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，也并非指一個裝置搞定所有，而是講求在實(shí)驗(yàn)流程的每個環(huán)節(jié)都達(dá)到自動化，最后形成和諧統(tǒng)一的整體。

“我們可以將國際上偏產(chǎn)業(yè)化公司搭建的裝置類比成汽車工廠，它一套自動化系統(tǒng)生產(chǎn)線的車型是有限的，所以其柔性化空間有限。”袁海舉例道。但合成生物大設(shè)施搭建的系統(tǒng)則是每個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)場看到，裝有試劑的AGV小車在不同功能島之間來回穿梭。這個AGV小車的行走動線，就可以根據(jù)后臺系統(tǒng)實(shí)時改變。而這個順序的改變可以延伸到每一個自動化測試設(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)過程實(shí)現(xiàn)自動化，高通量，更希望達(dá)成整個工藝、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。”袁海在采訪中說道，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—測試—學(xué)習(xí)（DBTL）”閉環(huán)，“這將對整個生命科學(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)客戶的需求去定制，為科研團(tuán)隊(duì)提供一個整體解決方案。同時，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，后者給運(yùn)營者，達(dá)到合成生物研究平臺二位一體，不僅對學(xué)術(shù)界開放，也對產(chǎn)業(yè)界開放。

這就好比是生物界的“工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”。“當(dāng)所有設(shè)備調(diào)試好之后，科學(xué)家就不用實(shí)地到場等實(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。”袁海說。

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。“安全是第一位，倫理是第二位，第三位才是創(chuàng)新。”中國科學(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、深港腦科學(xué)創(chuàng)新研究院院長王立平介紹道。

腦解析與腦模擬重大科技基礎(chǔ)設(shè)施（以下簡稱“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)展和改革委員會正式批復(fù)，投資總概算8億余元，近1600臺/套設(shè)備。

其中，實(shí)驗(yàn)動物設(shè)施是研究腦科學(xué)、進(jìn)行腦疾病藥物開發(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)。

高通量的動物設(shè)施是建設(shè)藥物測試產(chǎn)業(yè)鏈的必要條件。此前多數(shù)深圳公司都是將待測試候選藥物寄送到長三角進(jìn)行測試，因?yàn)榇鬄硡^(qū)內(nèi)尚未建成一條完備的藥物測試產(chǎn)業(yè)鏈。這次探訪過程中，南方財(cái)經(jīng)全媒體記者在腦設(shè)施的嚙齒類動物飼養(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，嚙齒類實(shí)驗(yàn)動物科學(xué)部規(guī)劃面積1.5萬㎡，規(guī)劃大小鼠籠位數(shù)將近6萬籠，其中大鼠1萬籠，小鼠5萬籠，屏障外自動化率實(shí)現(xiàn)90%以上；非人靈長類實(shí)驗(yàn)動物科學(xué)部面積2萬㎡，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、大動物行為學(xué)實(shí)驗(yàn)室60間，檢驗(yàn)檢測平臺、轉(zhuǎn)基因平臺。建成后，這將成為深圳市乃至全國動物實(shí)驗(yàn)領(lǐng)域里最大的CRO平臺。

然而，打造一條動物實(shí)驗(yàn)產(chǎn)業(yè)鏈并非易事。在倫理上，動物在測試前要享有與人對等的福利，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，動物的飼養(yǎng)是腦科學(xué)里非常重要的一環(huán)，需要配備專門的飼養(yǎng)環(huán)境、飼養(yǎng)員對實(shí)驗(yàn)動物悉心照料。王立平表示，“小鼠一籠不超過5只，充分保證每只小鼠的活動空間。”

同時，在實(shí)驗(yàn)測試環(huán)節(jié)里，大設(shè)備實(shí)驗(yàn)科學(xué)部涵蓋多種孔徑、多種場強(qiáng)的磁共振、PET、CT設(shè)備，用于包括嚙齒類、靈長類在內(nèi)多種動物模型的結(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，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物同一時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發(fā)的跨越式發(fā)展。

腦設(shè)施建成后，還將面向國內(nèi)外開放，通過預(yù)約及定制式服務(wù)模式，為基礎(chǔ)研究、醫(yī)藥健康和動物育種等領(lǐng)域用戶提供研究平臺、技術(shù)支撐和個性化服務(wù)，實(shí)現(xiàn)信息和資源的共享。

從大設(shè)施到動物實(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。“我們正在把所有研究大腦、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。這將成為人類研究范式上的革新。”王立平說。

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