测序中国专访华大刘心畅谈EBP的过去现在和未来

　　本文转载自＂测序中国＂微信公众号
　　基因资源为生物资源中最核心的资源之一，获取明确的基因信息对人类的健康，社会、经济发展具有重大意义。地球生物基因组计划（Earth BioGenome Project, EBP）旨在用10年时间，对地球上所有真核生物的基因组进行测序、编目和表征。
　　此项目是目前世界上规模最大的生命科学科研计划，将促使人类从基因信息角度对地球上广泛存在的生物有更深入认识，以基因组数据和基因组学研究为基础促进全球生物多样性的保护和利用。
　　目前，EBP项目已启动3年，历经了重重困难，也获得了累累硕果。 深圳华大生命科学研究院（以下简称华大研究院）作为该项目的重要参与单位之一，贡献突出，其成果多次发表于国际权威期刊。 近日，《美国科学院院刊》（PNAS）发布了EBP特别专辑，其中收录了两篇深圳华大生命科学研究院参与的文章，再次引起业界关注。此次，测序中国特邀华大研究院资深副院长刘心研究员 就EBP项目目前取得的进展，以及未来的项目发展方向予以分享，以飨读者。
　　启步三年，成果显著
　　EBP计划自2018年启动，分为三个阶段，其中前两年（即2018-2020年）为项目启动阶段，从2020年底项目第一阶段开始，过去的一年是项目的启步之年，也是取得重要进展的一年。
　　谈起EBP项目的阶段性成果， ＂突破国际壁垒，奠定了项目完成的制度标准＂是不可忽视的项目成果之一 。 刘心研究员指出，项目的提出，是源于2018年在美国举行的生物多样性大会，会议上由加州大学戴维斯分校基因组学家哈瑞斯·莱文等人和华大集团的基因组学家杨焕明、徐讯、张国捷等首次提出全球生物基因组的概念。
　　同年11月，在伦敦召开的启动会奠定了项目稳步实行的基础。 会议确定了EBP项目的目标，明确了项目方向，组建了项目秘书处，形成了子项目制度。在项目初始的几年中，参与该项目的国际各中心也紧密围绕目标，制定了详细的子项目规划。目前EBP项目组完善了整体的组织和管理制度，建立了包括样本收集和凭证中心、基因组技术中心、附属专项中心等国际交流组织，并制定了多项标准规范，内容涉及项目参与、数据分享、知识产权获取及分享等。
　　在项目制度愈加完善的基础上， EBP目前已经确定了来自除南极洲以外的各大洲21个国家的43个机构及44个附属项目的参与 ，进一步扩大了地球生物基因组计划的核心成员、项目组子项目等，扩大了国际合作中心及项目完善度。
　　另外，对于不同物种的子项目测序已经广泛开展，部分项目已有数据产出。目前，项目参与单位共同贡献了1719个真核生物的基因组且已公开发表。其中， 已有316个符合EBP的＂参考基因组＂标准，达到了＂参考基因组＂水平 。
　　挑战重重，初心前行
　　EBP项目启动三年，已然取得了重要进展，同时也面临着重重挑战。
　　项目的第一个难点为数以百万计真核生物样本标本的获取、鉴定和保存。 部分标本可以从全球基因组多样性网络的现有样本中获取，然而，由于各国家政策不同，仍需要数周甚至数月的许可流程。为了获得更好的DNA质量，部分物种仍需新鲜的生物样本以完成分析，这就需要经历地域及环境的多重考验，快速有效的样本保存方式则非常重要。必要时在就近实验室启动提取，分阶段进行试验。同时，新采集的样本，也需要经历严格的物种鉴定，以保证后续成果的准确性。
　　高质量基因组的获取，也为EBP项目提出了更高的技术要求。 目前，不同物种的基因组研究基础差异较大，且不同真核生物的基因组复杂度不同，标准难以统一。例如，相对已有20余年研究基础的人类基因组而言，很多真核生物仍缺少参考基因组，需要进行从头测序和组装，这对测序技术和生信分析都提出了巨大挑战。相对于脊椎动物而言，约70%的开花植物尚无基因数据，更无完整的基因组信息了。植物基因组大小差异极大，且倍型不统一，这都为后期基因组的组装带来挑战。因此＂在对不同生物基因组进行分析时，需要特别关注基因组组装的质量，启动个性化分析，规避基因组组装结果对后续科学发现可能的影响 ＂，刘心说道。
　　EBP项目的坎坷，在于项目本身，也在于多种未可预见的困难等待攻克。 谈到项目的困难，刘心眼里依旧充满激情与希望。前期人类基因组计划的巨大成功，以及在脊椎动物（万种脊椎动物基因组计划，G10K）、鸟类（万种鸟类基因组计划，B10K）、海洋无脊椎动物和植物（千种植物计划，1KP）等方面的成功，为EBP项目的开展提供了宝贵经验。同时，测序技术的提升也为EBP项目的顺利完成奠定了坚实的技术基础。
　　＂在日复一日的科研生活中，我们培养了对于突破困难的决心和研究的热情， 我们追求的不是短期的成果，而是在三年、五年乃至数十年的更高研究目标 。在EBP项目中，多中心的国际合作为各国研究者提供了一个充分的学术探讨平台，拓展了研究者解决问题的能力。同时，对于核心问题的解决方案的提出，更是激励着我们越挫越勇的前进动力。＂刘心说道。
　　万命互联，造福现代
　　EBP项目着眼未来，已经展示了卓越成果。同时，在当前人类生活中，也已然展现了现实意义。
　　自2019年底，新冠病毒肆虐以来，更多人开始关注＂one health＂的概念——作为命运共同体，所有生物体都是相互依存的，一种生物可能以寄生或者其他形式影响另外一种生物的健康状态。 EBP项目旨在了解与我们直接相关和间接相关的所有真核生物的基因信息 ，让我们以系统的角度了解整个生态，让我们不止关注＂我＂——人类，也更多地关注和我们相关的＂周边＂——生态。
　　在新冠病毒的防控中，基因测序协助我们更好地识别病毒及其潜在宿主，协助溯源。最新发表于PNAS的文章，也强调了EBP项目在＂one health＂中的作用—— 通过EBP项目，可以创建所有已知真核生物的DNA序列库，预测生物相关性，也将协助我们有效预防生物多样性丧失和病原体传播，对生态系统进行持续监测和保护。
　　国际合作，同心未来
　　在EBP项目的开启和执行过程中，国际合作的力量体现了极其重要的作用。
　　EBP项目无统一经费支配，当前的组织方式是让更多的附属项目自行筹措经费，各国际中心充分调动资源攻坚克难，完成经费筹备及成果交付。
　　在项目启动之初，多中心已经达成了合作意向，突破国际合作壁垒，达成＂ 开放，合作，共享 ＂等共识，制定准则规范，并目标一致向前；在项目执行的过程中，各中心充分合作，在疫情期间通过线上交流克服地域间隔，经难时热烈学术探讨，攻坚后共同举杯欢庆，已然产出了重要研究成果。这些项目之间的高度协调，将对生物多样性研究和社会成果产生协同效应，造福人类及生态发展。
　　以华大研究院为代表的中国研究中心，在EBP项目中承担了多个子项目，成果累累。 仅2021年，华大研究院EBP项目已完成超过1000个物种的基因组测序组装 ，并发表于 Nature、Nature Communications、PNAS 、 Molecular Plant 、 Science Bulletin  等多个权威学术期刊。
　　在命运共同体one health approach的背景下，地球生物基因组计划将为人类开启理解和保护生态的大门。同时，刘心研究员也呼吁＂ 希望我国更多有志、有能力的中心加入到地球生物基因组计划中，更快更完善地完成EBP项目，为充分了解生物生态提供更多基因组信息，助力人类与生态的和谐共存 ＂。