#科学# 从“1”开始 实现“0”的突破
——大规模斑马鱼定向突变体库建成记

斑马鱼,因全身布满多条深蓝色条纹似斑马而得名。这种不起眼的生物,却是撬动许多学科发展的基础——其基因和人类基因相似度达87%,因此被应用在生命科学、健康科学和环境科学等领域的研究中,与线虫、果蝇、小鼠一样,是常用的模式生物。

从2013年开始,在中国科学院院士朱作言、孟安明的号召下,国内30多家实验室先后加入“斑马鱼1号染色体全基因敲除联盟”(ZAKOC)。经过6年协作攻关,科学家针对斑马鱼1号染色体上的1333个基因进行系统性基因敲除,成功敲除了其中1029个基因,实现了中国斑马鱼资源库“从0到1”的突破,也为相关学科开展研究奠定了基础。

在国家“十三五”科技创新成就展上,由中科院水生生物研究所(以下简称水生所)牵头完成的这一成果——“建成自主知识产权的大规模斑马鱼定向突变体库”入选基础研究展区,出现在生物科技相关成果的第一展板上。

做基础研究的基础

与小白鼠相比,斑马鱼繁殖力强、发育迅速、胚胎透明、体外受精、体外发育等生物学特征,更加便于科学研究。但在2012年前,国内对斑马鱼的研究却非常“小众”,只有少数实验室在开展相关研究。

而在同一时期,美国、欧洲都建成了斑马鱼资源中心,澳大利亚等地区也建有斑马鱼库。此前,欧美国家发起过几次“从表型到基因型”的正向遗传学突变体库构建和筛选计划,但这些突变体全部保藏在国外,中国科研人员很难获取,加之知识产权等原因,转化研究更加受限。

“没有斑马鱼研究作为基础,许多学科基础研究很难开展。”水生所研究员孙永华介绍,开展斑马鱼研究是许多“基础研究工作的基础”。因此,建立自己的斑马鱼资源库和自主知识产权的斑马鱼突变体库尤为迫切。

国家层面也意识到斑马鱼研究的重要性,2012年10月,国家斑马鱼资源中心在水生所成立,主要任务就是为国内收集、创制、整理、保藏和分享斑马鱼研究资源。

然而设立中心只是第一步,如何大规模创制和收集斑马鱼品系资源才是迫切需要解决的问题。几个月后,新一代基因编辑技术CRISPR/Cas9系统问世,让中国斑马鱼研究人员看到了曙光。

“那时,‘基因剪刀技术’刚被证实有效,大家敏锐地意识到这个技术能够非常高效地定制我们所需要的斑马鱼品系。”孙永华回忆道。

2013年2月,CRISPR/Cas9技术被成功应用于斑马鱼。在朱作言、孟安明的召集下,水生所、清华大学、中科院动物研究所、北京大学等24家机构的30多名学者迅速集结,组成了ZAKOC,开启了“从基因型到表型”的斑马鱼大规模反向遗传学筛选研究。

打造斑马鱼研究“国家队”

“当时大家已经意识到,斑马鱼是一种很重要的实验材料。只有中国积累起足够的实力,才能去谈国际合作问题。只跟在别人后面做,必定要受制于人。”北京大学生命科学学院教授张博是该联盟的发起人之一。她表示,尽管有很多不确定性,但意识到其中的战略意义,国内斑马鱼学界的力量很快以水生所为中心集结起来。

“大家一致认为要从斑马鱼的1号染色体开始敲。”孙永华表示,斑马鱼有25条染色体,其中1号染色体有1300多条基因,基因数量是25条染色体的平均数,作为样本非常合适。

虽然大家的热情高涨,但现实“捉襟见肘”。

一方面,作为重要的模式动物,斑马鱼的基因敲除技术在当时仍不成熟,极大限制了其基因功能研究。

“最大的挑战在于没有前人做过,这是‘基因剪刀技术’出现后,首次在脊椎动物身上大规模应用,谁也不知道会发生什么,只能见招拆招。”水生所高级工程师潘鲁湲2014年加入项目,在她看来,正是大家毫无保留的互相帮助,才能“逢山开路,遇水架桥”。

据介绍,先后有30多家实验室参与项目,实验室间的完成度也难免会有差异。“遇到困难,大家首先想的总是怎么配合解决问题。”孙永华表示,经常是某一家遇到瓶颈“敲不动”了,其他实验室就主动领回来接着“敲”。

每隔一段时间,所有参与计划的科研人员还会相互邀约,举行项目协调会,了解彼此进展,及时调整研究方案和策略。“具有协作精神是这支队伍最大的特点。院士作为领衔科学家把控方向,各实验室开展工作就能劲往一处使。”孙永华说。

另一方面,作为一个自发的科研联合攻关团队,这项工作并没有专项经费支持。鱼要吃饭,人要吃饭,实验室也要运转,都是最现实的问题。绝大部分时间里,能采取的方法只有一种:省吃俭用,自筹经费。

“支撑大家坚持下去的,是作为中国科学家的责任感。”张博坦言,仅她所在的实验室,前后就有二三十人参与到这项工作中。大部分人都是幕后英雄,尤其是研究生们。“通过参与这项研究,更多的青年科研人员掌握了最前沿的技术,成为我们的生力军。”

回顾这几年的工作,孙永华表示,科学探索本就充满不确定性,但通过这项研究计划,凝聚、锻炼了一支科研队伍,“这是我们最大的收获”。

发挥好建制化优势

经过6年多的研究、前后四五百人的付出,中国科学家利用CRISPR/Cas9技术,针对斑马鱼1号染色体上的1333个基因进行系统性基因敲除,成功敲除了其中1029个基因,获得针对636个基因的1039个可传代的突变型,首次实现了脊椎动物整条染色体的系统性基因敲除。

所有突变品系和遗传信息全部通过国家水生生物种质资源库——国家斑马鱼资源中心对学术界公开。不仅引领了国际斑马鱼表型组研究,而且建成了我国首个大规模斑马鱼定向突变体库。中国的国家斑马鱼资源中心也成为公认的国际三大斑马鱼资源库之一。

张博表示,回顾过去几年的付出,一切都是值得的。伴随着这一计划,中国的斑马鱼学界不但完成了“从0到1”的突破,更搭建起一个平台,吸引众多海外青年学者回国建设实验室。据统计,2020年,我国的斑马鱼研究产出的全球占比已超过29%,成为全球产出体量第一的国家。

“协作是项目成功的重要原因,几十家实验室共同协作完成这样一项工作,在国内外都是不多见的。”对于潘鲁湲和她的同事们来说,最直观的工作体验是从北京到广州、从上海到成都,把分散在全国的斑马鱼品系收集起来,然后整理归类。

而作为牵头单位,水生所也通过这一计划,建立起了斑马鱼品系保藏体系,并整合出一套工作流程。“斑马鱼1号染色体敲除计划是一个开始,帮我们理清了收集、验证、保藏等流程,为后续开展更大规模的斑马鱼反向遗传学筛选计划奠定基础。”孙永华说。

“这项自发性协作研究,以斑马鱼1号染色体全基因敲除计划为源头,团结和凝聚了中国以斑马鱼作为模式动物开展研究的群体,进一步促进了以斑马鱼为对象在发育、代谢、毒理等方面的基础研究,以及其在生物技术创新、药物研发、水产育种、水环境效应评价等领域的应用研究;以该团队为核心,承担了国家重点研发计划中‘斑马鱼发育与代谢突变体库的系统创制’项目,并在相关产业应用中展现出良好的潜质。”水生所所长殷战表示。

正如中国的斑马鱼领域的科研工作一样,如今中国的科研逐渐由并跑迈向领跑阶段,更需要能动性地发挥出建制化、大团队协同作战优势,聚焦基础领域,开展全链条、跨部门协同攻关,为实现高水平科技自立自强提供有力保障。
来源:中国科学报

恒大被破产重组的传闻整得焦头烂额,但海航这边的重组已经初见曙光了:昨天,海航集团管理人在全国企业破产重整案件信息网发布《关于海航集团航空主业战略投资者招募进展的公告》和《关于海航集团机场板块战略投资者招募进展的公告》:确定由辽宁方大集团实业有限公司为海南航空控股股份有限公司(600221)战略投资者,海南省发展控股有限公司为海航基础设施投资集团股份有限公司(600515)战略投资者。也就是辽宁方大拿下海南航空,而海南控股(国资)拿下海航机场。

辽宁方大是不是不太熟悉,你可以搜一下河南暴雨灾情期间,一下子捐了两个亿的新闻。对,就是它家。

海航目前的重整工作已经进入『冲刺阶段』,而且已经开始开展旗下航司 2021 年的空中程序员招聘工作了。

【发挥比较优势 产业协同共赢(经济新方位·加快推动京津冀协同发展)】产业协同是京津冀协同发展战略中需要率先突破的领域之一。近年来,京津冀协同发展重大工程项目加快落地实施,为京津冀地区带来发展新机遇。2020年,京津冀三省市在做好常态化疫情防控前提下,全力推进重大项目建设。新开工及续建的62个重大项目,全年完成投资约1300亿元。

三地产业协同发展有哪些亮点,如何继续发挥各地比较优势、推动产业协同走向深入,记者在三地进行了采访。

北京——

疏解非首都功能 优化结构布局

低噪声车厢、障碍物探测报警、能够杀菌消毒的空气净化装置……4月27日,一列红白相间、充满“智慧”的地铁列车在京投装备河北京车智能制造基地正式下线,将服务于浙江省绍兴市第一条地铁线。

记者在总组装车间看到,高高架起的黄色平台上,一节节车厢正在流水化作业。车间上方是巨大的生产进度显示屏,上面实时更新着月订单、周工序等完成率,水电气能耗也一目了然。作为目前保定市从北京引进的建设体量最大的高端装备制造产业项目,河北京车各车间的智能制造、自动化设备占80%以上。

河北京车总经理杨利军介绍,该项目总投资达45亿元,规划产能1300辆城市轨道车辆,全部达产后可实现年销售收入100亿元,利税10亿元以上。

投资体量大、带动作用强,这样一个“香饽饽”如何落户保定?

原来,京车项目需要占地1500亩,建设长2.2公里的整条试车线路。对这样一个“巨无霸”项目,拥有广阔发展纵深的河北具有十分突出的优势。

“布局在这里既能实现北京资金、技术等优势资源的辐射与输出,又能发挥河北在区位、空间等方面的承载优势。”河北京车的投资方——北京京投公司党委书记、董事长张燕友说,“河北京车与生俱来就有着强烈的‘协同发展’基因,它的诞生正是京津冀三地立足各自功能定位,发挥比较优势,着力优化区域生产力布局和空间格局,实现互利共赢的结果。”

从2018年开工建设,到如今基地生产的首列车下线,总共用了不到3年时间,飞速成长的河北京车项目先后获得绍兴城市轨道交通1号线、北京轨道交通11号线等一大批生产订单。

“我们还以京车项目为中心,进行了‘轨道交通产业园’建设。”保定满城区委主要负责人介绍,当地瞄准京车110余家上下游配套企业开展精准招商,推动轨道交通全产业链在当地落地生根。

京津冀协同发展战略实施7年来,三地的产业疏解转移和对接协作步入快车道,区域产业链加快形成。“疏解非首都功能,既是减轻北京的‘大城市病’,让首都功能得到更好的发挥,同时也让疏解出去的企业突破自身发展瓶颈,在更为广阔的空间实现发展升级。”北京市发改委主任谈绪祥表示,“我们以疏解非首都功能为‘牛鼻子’,推动企业在京津冀地区合理布局,加快形成优势互补、相互促进的区域经济布局。”

天津——

构筑良好生态 壮大产业集群

驶出京津塘高速两三公里,几栋玻璃幕墙建筑远远矗立,这里是滨海高新区信息安全产业园,也是天津正在打造的“中国信创谷”。

在飞腾、曙光等一批业内领军企业带动下,产业园形成了“IT基础设置—基础软件—应用软件—网络信息安全—信创+服务”的全链发展,更聚集了千余家信创产业的上下游企业。

“这也是企业总部选择这里的原因。”2020年3月,麒麟软件有限公司落户产业园,副总裁、高级工程师李震宁说,天津区位优势和成本优势明显,“操作系统的产业生态环境不同于硬件生产企业,它高度依赖于产业的上下游生态环境。随着京津冀协同发展战略的深入推进,高新技术企业密集入驻滨海新区,形成规模化、集群化的信创产业生态,有开放的应用场景用于实践来支持企业的发展。”

“我们也从一个侧面,见证了京津冀协同发展的成果。”李震宁回忆,多年前刚开始做自主操作系统研发和产业化时,人才团队主要是在北京汇聚,京津冀协同发展战略提出后,天津的人才加速集聚,也具备了相应的产业生态环境,方便企业跨区域开展系列产业化工作。“出现了产业协同、科技创新、人才融合、合力共赢的大好局面。”

如今,李震宁每月都要往返京津多次。“两地的布局是根据各地的生态环境进行资源适配。”比如飞腾总部在天津,就围绕麒麟操作系统+芯片生态体系组合进行研发和产业化,北京公司也根据当地信创产业布局特点,进行软件研发和生态布局。

3月,国家网络安全产业园项目启动仪式在滨海新区高新区举行。项目建成后,将为信创龙头企业提速升级、动能转换提供载体和平台。截至目前,滨海新区信创产业整体规模近460亿元,已成为天津信创产业发展核心区域。

“‘十四五’时期,我们将以信创为产业创新的主攻方向,加速产业谋划布局,着力构建良好产业生态,不断壮大信创产业集群,推动产业链向高端跃升,助推天津高质量发展,服务京津冀协同发展大局。”天津市工业和信息化局党组书记、局长尹继辉说。

河北——

积极承接转移 助力转型升级

51秒,可以做什么?位于河北省沧州市的北京现代沧州工厂,满产状态下,每51秒就有一辆汽车驶出生产线。

步入车间,一排排明黄色的手臂式机器人正灵活运转。机械臂不停“挥舞”,不一会儿,一个完整的优质车身下线,被机械装置运往下一道工序。

高度信息化、高度自动化、高度网络化……“立足打造智能工厂,我们实现了100%冲压自动化、100%车身焊接和涂胶自动化、100%涂装喷涂自动化、100%总装柔性化生产。”北京现代沧州工厂厂长武兴介绍。

作为京津冀协同发展战略提出以来,河北省引进落地最高质量、最大体量的产业协同项目,北京现代沧州工厂已累计生产汽车超58万台,产值超440亿元,纳税超26亿元。

“汽车及零部件制造产业已经成为我们的支柱产业。”沧州市发改委党组成员、副主任兰丕禄说:“工厂的落户,对加速沧州产业转型和优化结构调整、拉动三产发展、带动就业、提高居民收入、改善城建环境、完善城市功能具有重要而深远的影响。”在北京现代沧州工厂带动下,42家国内外知名汽车零部件生产企业在当地聚集发展,建成汽车及零部件项目200余个。

去年5月,随着沧州在全国首开主城区自动驾驶载人测试路网,当地计划引入智能网联汽车产业链上下游企业,建设智能网联汽车产业集群。“我们将加强与京津汽车产业合作,构建全产业链协同发展体系。也将实施重大技术研发专项,提升产业创新能力和核心竞争力,推动传统产业向智能制造、绿色制造发展。”兰丕禄说。

全省生产总值从2015年的2.6万亿元增长到2020年的3.62万亿元,高新技术产业增加值占规模以上工业的比重由2013年的11.8%提高到2020年的19.4%,数字经济规模占生产总值比重超过30%……

“我们通过积极承接北京产业转移,利用北京科创资源助力传统产业转型升级,有力地促进了河北高质量发展。”河北省发改委有关负责人表示,下一步,将继续抓好重点承接平台建设,提升对京津产业转移项目的吸引力和承载力,同时优化区域产业链布局,巩固和优化一批上下游关联度高、在国内国际具有较强影响力的产业链条,推动产业链、供应链、创新链深度融合。https://t.cn/A6VxsDOi


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