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小小微生物,缘何成为美国“登月”后大计划

发布时间:2017-07-27 :08:30 | 来源:智慧金水点击:69

美国白宫2016年5月13日宣布启动“国家微生物组计划”,这是奥巴马政府继脑计划、精确医学、抗癌“登月”之后推出的又一个重大国家科研计划。小小微生物,为何能成为美国的国家级大型科研计划?美国政府将如何实施这个计划?最终的目标又是什么?

  

启动资金超5亿美元

    微生物存在于人体、植物、土壤、海洋等各种环境中,这些微生物群落的集合被称为微生物组。

  美国国家科学院院士、夏威夷大学太平洋生命科学中心主任玛格丽特·麦克福尔-恩盖告诉新华社记者,当今这个时代人类面临的挑战,包括养活众多的人口、生产可持续的能源、保护环境或减缓对环境的破坏,以及人类健康,都与生物学相关,可以从微生物世界中找到解决方案。

  最近10年来,人们逐渐认识到,从肥胖、糖尿病、哮喘等人类健康问题到海洋“死区”等环境问题,从农业生产到气候变化,或多或少都与微生物组相关联。肠道微生物组甚至被称为人体的“第二基因组”。

  鉴于微生物组对人类与环境健康的重要性,奥巴马政府虽然任期将至,仍决定推出“国家微生物组计划”。当然,这与白宫科技政策办公室副主任乔·汉德尔斯曼的大力推动也有直接关系。汉德尔斯曼原本就是一名微生物学家,计划在今年7月重新回到她在耶鲁大学的实验室继续搞研究。

  根据白宫公布的计划,美国政府将在未来两年投入1.21亿美元“国家微生物组计划”联邦专项资金作为启动资金。除了联邦机构外,还有数十所大学和研究机构将加入“国家微生物组计划”,它们将在未来几年投入总共4亿美元的启动资金。

   总体上,“国家微生物组计划”有三大目标:

首先,支持跨学科研究,以回答多样化生态系统中微生物组的基本问题,如什么是健康的微生物组;

其次,开发检测、分析微生物组的工具,如实时检测空气、土壤、水或人体微生物的手持传感器;

第三,培训更多的微生物组相关工作人员。


“未来是微生物的时代”

    虽然“国家微生物组计划”不像脑计划、精确医学、抗癌“登月”计划那样由奥巴马本人对外宣布,但汉德尔斯曼在13日的白宫微生物组会议上指出,奥巴马政府的一些优先领域,比如精确医学、可再生能源、农业与气候变化等,都与微生物组有“强烈关联”。

  事实上,得益于低成本高通量基因测序技术的发展、计算和成像技术的改进,以及用于数据分析的生物信息学工具的革新等进展,微生物组学正在迅速发展为促进经济增长的一个新兴学科。

  “过去几年我们看到这个领域的新公司如雨后春笋般在全美涌现,一些公司做得非常、非常成功,”汉德尔斯曼对与会者说,“我们认为未来是微生物的时代。国家的发展将依靠在微生物组及相关科学方面的伟大技术与创新。”

  美国政府一直在微生物组领域进行投资。早在2007年,美国国家卫生研究院就启动了为期10年的“人类微生物组项目”,累计投入资金2.15亿美元,为今天微生物组研究的迅猛发展奠定了基础。

  近几年,美国政府对微生物组领域的支持力度进一步增加。美国官方2015年公布的报告显示,2014财政年度在该领域的联邦投资是2012财政年度的3倍,最近3年间的联邦投资总额超过9.22亿美元。

  而“国家微生物组计划”的启动,在汉德尔斯曼看来标志着一个新的里程碑,她在白宫官网的一篇博客中推介说:“如果有一件事我们可以确信,那就是微生物虽小,但它们的影响巨大。”


专家呼吁开展国际合作

    自2005年以来,国际科学界开展了至少8项人体微生物组计划,包括美国人类微生物组项目、加拿大微生物组研究项目以及日本人体元基因组项目。中国科学家近年来也积极参与或牵头实施了中法肠道元基因组研究、十万食源性病原微生物基因组计划、万种微生物基因组计划等。

  但是上海交通大学赵立平教授指出,当前的微生物学研究如同“盲人摸象”,由于各国的研究方法和标准不统一,使得数据难以比较及整合,这种“碎片化”现状造成资源的极大浪费。

    为此,赵立平联合麦克福尔-恩盖及一名德国微生物学家于去年10月在英国《自然》杂志发文,共同呼吁尽快启动“国际微生物组计划”。与此相呼应,近20名美国科学家同时在美国《科学》杂志上发出类似提议,建议开展“联合微生物组研究计划”。

  赵立平告诉记者,他们现在计划在美国罗格斯大学建立一个实验室,把上海交大、罗格斯大学与夏威夷大学的研究力量组织起来,组成一个糖尿病微生物组国际研究中心,计划5年内从民间筹集2亿美元的投资,集中攻关糖尿病。

  麦克福尔-恩盖则表示,“国际微生物组计划”呼吁国际科学界通过全球合作加深对微生物界的认识,“中国是世界大国之一,所以中国有可能成为采取措施、承担领导角色的国家之一”。



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