南财记者实探光明科学城，科学家们如何革新研究范式丨深圳高质量发展调研行

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南财记者实探光明科学城，科学家们如何革新研究范式丨深圳高质量发展调研行

2023-08-23 18:23:03 来源：21世纪经济报道小 中

南方财经全媒体记者石恩泽、实习生侯艺博深圳报道

2018年，光明成为深圳最年轻行政区的时候，深圳市就赋予其建设“世界一流科学城和深圳北部中心”的使命任务。

【资料图】

五年时间，昔日光明农场已蝶变为“光明科学城”。

今年上半年，在第四届工程生物创新大会·光明科学城论坛上，合成生物研究重大科技基础设施、脑解析与脑模拟重大科技基础设施正式入驻深圳光明科学城。

8月15日，由深圳市委宣传部组织策划的“高质量发展调研行”第二季“改革开放篇”主题宣传活动，第二站走进光明科学城。媒体采访团实探了光明科学城大设施装置最新进展。

可实现柔性生产的“铸造工厂”

生命科学领域的实验室工作一定程度上仍具有劳动密集属性。如果有那么一座“生物铸造工厂”，可以将繁琐的实验从纯手工转为自动化，低通量转为高通量，随性化转为标准化，将能大大缩短实验周期，提高实验效率，进而推动生物技术的变革。

“深圳合成生物研究重大科技基础设施”（以下简称“合成生物大设施”）将揭开这一“生物铸造工厂”的神秘面纱。

合成生物大设施是光明科学城建设优先启动和布局的重点项目之一，由深圳市政府投资建设，中国科学院深圳先进技术研究院为建设牵头单位。深圳市发改委核定的项目投资总概算为7.222亿元。

目前入驻设备调试进展在70%左右。深圳合成生物学创新研究院副院长、合成生物研究重大科技基础设施总经理袁海表示，自今年4月设施入驻后，目前一多半的实验室可以正常使用，园区内科研人员已达百人规模。

袁海指出，光明科学城合成生物大设施的最大特点是，整套系统的底层，相当于大装置的“大脑”，全部由光明科学城合成生物大设施团队自研开发。待装置调试完成后，基本能满足不同科研团队柔性化生产。

这个与以往大家对大装置的认知有所不同。大装置里的“大”指的并非单一物理形态上的大，也并非指一个装置搞定所有，而是讲求在实验流程的每个环节都达到自动化，最后形成和谐统一的整体。

“我们可以将国际上偏产业化公司搭建的装置类比成汽车工厂，它一套自动化系统生产线的车型是有限的，所以其柔性化空间有限。”袁海举例道。但合成生物大设施搭建的系统则是每个模块都可以拆分后进行自主定制拼接。

南方财经全媒体记者在现场看到，装有试剂的AGV小车在不同功能岛之间来回穿梭。这个AGV小车的行走动线，就可以根据后台系统实时改变。而这个顺序的改变可以延伸到每一个自动化测试设备上。

而光明科学城内自主研发的合成生物大设施底层系统，目的不仅是把实验过程实现自动化，高通量，更希望达成整个工艺、流程、环境等等参数都实现可控，最终在数据上实现一个高度标准化。

“数据高度标准化的最大好处就是可以跟AI结合。”袁海在采访中说道，包括与现今特别火的大模型做进一步结合，实现用AI更快速地完成“设计—构建—测试—学习（DBTL）”闭环，“这将对整个生命科学领域起到关键性的作用。”

此外，也正因软硬件都自主可控，合成生物大设施可以根据客户的需求去定制，为科研团队提供一个整体解决方案。同时，合成生物大设施还设计有“云端实验室”和“智能实验室”。前者给用户，后者给运营者，达到合成生物研究平台二位一体，不仅对学术界开放，也对产业界开放。

这就好比是生物界的“工业互联网”。“当所有设备调试好之后，科学家就不用实地到场等实验数据，只要在云端登入我们的系统，并在下单过程中告知科学目标和参数，我们就能帮他完成后续的实验交付。”袁海说。

用最安全的环境探索脑科学奥秘

脑科学被誉为科学皇冠上的明珠，也是人类探索宇宙和自身的最终疆域

在脑科学研究里，最重要的原则是安全。“安全是第一位，伦理是第二位，第三位才是创新。”中国科学院深圳先进技术研究院脑认知与脑疾病研究所所长、深港脑科学创新研究院院长王立平介绍道。

脑解析与脑模拟重大科技基础设施（以下简称“脑设施”）由深圳先进技术研究院牵头建设。是光明科学城启动区的重点建设项目，于2020年8月由深圳市发展和改革委员会正式批复，投资总概算8亿余元，近1600台/套设备。

其中，实验动物设施是研究脑科学、进行脑疾病药物开发的重要一环。王立平表示，在实验数据准确的情况下，一般先用小鼠做实验，接着到猴子，最后才到人体上进行临床实验。

高通量的动物设施是建设药物测试产业链的必要条件。此前多数深圳公司都是将待测试候选药物寄送到长三角进行测试，因为大湾区内尚未建成一条完备的药物测试产业链。这次探访过程中，南方财经全媒体记者在脑设施的啮齿类动物饲养间里看到一排排安放得整整齐齐且装有小鼠的笼子。

在光明区规划建设的脑设施中，啮齿类实验动物科学部规划面积1.5万㎡，规划大小鼠笼位数将近6万笼，其中大鼠1万笼，小鼠5万笼，屏障外自动化率实现90%以上；非人灵长类实验动物科学部面积2万㎡，规划饲养狨猴、食蟹猴以及恒河猴共计2000只，还包含手术室10间、大动物行为学实验室60间，检验检测平台、转基因平台。建成后，这将成为深圳市乃至全国动物实验领域里最大的CRO平台。

然而，打造一条动物实验产业链并非易事。在伦理上，动物在测试前要享有与人对等的福利，例如，不饥饿的自由、不受惊恐的自由、生活舒适的自由、表达天性的自由等，再加上高度一致的饲养环境，才能确保实验的数据是准确的。因此，动物的饲养是脑科学里非常重要的一环，需要配备专门的饲养环境、饲养员对实验动物悉心照料。王立平表示，“小鼠一笼不超过5只，充分保证每只小鼠的活动空间。”

同时，在实验测试环节里，大设备实验科学部涵盖多种孔径、多种场强的磁共振、PET、CT设备，用于包括啮齿类、灵长类在内多种动物模型的结构和功能解析，提供超分辨、光片显微成像、扫描电镜、光电关联冷冻成像及常规透射电镜成像的服务，支持各种微观生物学研究；同时，可以进行离体、在体多种细胞、代谢的组学分析，支持药物的发现及分子机制的研究。这将发展出单独模块所不具备的多模式动物同一时空精确解析模拟能力，实现脑科学研究和脑疾病诊疗手段以及药物开发的跨越式发展。

脑设施建成后，还将面向国内外开放，通过预约及定制式服务模式，为基础研究、医药健康和动物育种等领域用户提供研究平台、技术支撑和个性化服务，实现信息和资源的共享。

从大设施到动物实验产业链，光明要构建起一套全球一流的标准化实验范式。“我们正在把所有研究大脑、认知、情绪等非常难的这事情，转变为一套标准化的东西。这将成为人类研究范式上的革新。”王立平说。

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