南方財經全媒體記者 石恩澤、實習生 侯藝博 深圳報道
2018年，光明成為深圳最年輕行政區的時候，深圳市就賦予其建設“世界一流科學城和深圳北部中心”的使命任務。
五年時間，昔日光明農場已蝶變為“光明科學城”。
今年上半年，在第四屆工程生物創新大會·光明科學城論壇上，合成生物研究重大科技基礎設施、腦解析與腦模擬重大科技基礎設施正式入駐深圳光明科學城。
8月15日，由深圳市委宣傳部組織策劃的“高質量發展調研行”第二季“改革開放篇”主題宣傳活動，第二站走進光明科學城。媒體采訪團實探瞭光明科學城大設施裝置最新進展。
可實現柔性生產的“鑄造工廠”
生命科學領域的實驗室工作一定程度上仍具有勞動密集屬性。如果有那麼一座“生物鑄造工廠”，可以將繁瑣的實驗從純手工轉為自動化，低通量轉為高通量，隨性化轉為標準化，將能大大縮短實驗周期，提高實驗效率，進而推動生物技術的變革。
“深圳合成生物研究重大科技基礎設施”（以下簡稱“合成生物大設施”）將揭開這一“生物鑄造工廠”的神秘面紗。
合成生物大設施是光明科學城建設優先啟動和佈局的重點項目之一，由深圳市政府投資建設，中國科學院深圳先進技術研究院為建設牽頭單位。深圳市發改委核定的項目投資總概算為7.222億元。
目前入駐設備調試進展在70%左右。深圳合成生物學創新研究院副院長、合成生物研究重大科技基礎設施總經理袁海表示，自今年4月設施入駐後，目前一多半的實驗室可以正常使用，園區內科研人員已達百人規模。
袁海指出，光明科學城合成生物大設施的最大特點是，整套系統的底層，相當於大裝置的“大腦”，全部由光明科學城合成生物大設施團隊自研開發。待裝置調試完成後，基本能滿足不同科研團隊柔性化生產。
這個與以往大傢對大裝置的認知有所不同。大裝置裡的“大”指的並非單一物理形態上的大，也並非指一個裝置搞定所有，而是講求在實驗流程的每個環節都達到自動化，最後形成和諧統一的整體。
“我們可以將國際上偏產業化公司搭建的裝置類比成汽車工廠，它一套自動化系統生產線的車型是有限的，所以其柔性化空間有限。”袁海舉例道。但合成生物大設施搭建的系統則是每個模塊都可以拆分後進行自主定制拼接。
南方財經全媒體記者在現場看到，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，就可以根據後臺系統實時改變。而這個順序的改變可以延伸到每一個自動化測試設備上。
而光明科學城內自主研發的合成生物大設施底層系統，目的不僅是把實驗過程實現自動化，高通量，更希望達成整個工藝、流程、環境等等參數都實現可控，最終在數據上實現一個高度標準化。
“數據高度標準化的最大好處就是可以跟AI結合。”袁海在采訪中說道，包括與現今特別火的大模型做進一步結合，實現用AI更快速地完成“設計—構建—測試—學習（DBTL）”閉環，“這將對整個生命科學領域起到關鍵性的作用。”
此外，也正因軟硬件都自主可控，合成生物大設施可以根據客戶的需求去定制，為科研團隊提供一個整體解決方案。同時，合成生物大設施還設計有“雲端實驗室”和“智能實驗室”。前者給用戶，後者給運營者，達到合成生物研究平臺二位一體，不僅對學術界開放，也對產業界開放。
這就好比是生物界的“工業互聯網”。“當所有設備調試好之後，科學傢就不用實地到場等實驗數據，隻要在雲端登入我們的系統，並在下單過程中告知科學目標和參數，我們就能幫他完成後續的實驗交付。”袁海說。
用最安全的環境探索腦科學奧秘
腦科學被譽為科學皇冠上的明珠，也是人類探索宇宙和自身的最終疆域
在腦科學研究裡，最重要的原則是安全。“安全是第一位，倫理是第二位，第三位才是創新。”中國科學院深圳先進技術研究院腦認知與腦疾病研究所所長、深港腦科學創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設施（以下簡稱“腦設施”）由深圳先進技術研究院牽頭建設。是光明科學城啟動區的重點建設項目，於2020年8月由深圳市發展和改革委員會正式批復，投資總概算8億餘元，近1600臺/套設備。
其中，實驗動物設施是研究腦科學、進行腦疾病藥物開發的重要一環。王立平表示，在實驗數據準確的情況下，一般先用小鼠做實驗，接著到猴子，最後才到人體上進行臨床實驗。
高通量的動物設施是建設藥物測試產業鏈的必要條件。此前多數深圳公司都是將待測試候選藥物寄送到長三角進行測試，因為大灣區內尚未建成一條完備的藥物測試產業鏈。這次探訪過程中，南方財經全媒體記者在腦設施的嚙齒類動物飼養間裡看到一排排安放得整整齊齊且裝有小鼠的籠子。
在光明區規劃建設的腦設施中，嚙齒類實驗動物科學部規劃面積1.5萬㎡，規劃大小鼠籠位數將近6萬籠，其中大鼠1萬籠，小鼠5萬籠，屏障外自動化率實現90%以上；非人靈長類實驗動物科學部面積2萬㎡，規劃飼養狨猴、食蟹猴以及恒河猴共計2000隻，還包含手術室10間、大動物行為學實驗室60間，檢驗檢測平臺、轉基因平臺。建成後，這將成為深圳市乃至全國動物實驗領域裡最大的CRO平臺。
然而，打造一條動物實驗產業鏈並非易事。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、表達天性的自由等，再加上高度一致的飼養環境，才能確保實驗的數據是準確的。因此，動物的飼養是腦科學裡非常重要的一環，需要配備專門的飼養環境、飼養員對實驗動物悉心照料。王立平表示，“小鼠一籠不超過5隻，充分保證每隻小鼠的活動空間。”
同時，在實驗測試環節裡，大設備實驗科學部涵蓋多種孔徑、多種場強的磁共振、PET、CT設備，用於包括嚙齒類、靈長類在內多種動物模型的結構和功能解析，提供超分辨、光片顯微成像、掃描電鏡、光電關聯冷凍成像及常規透射電鏡成像的服務，支持各種微觀生物學研究；同時，可以進行離體、在體多種細胞、代謝的組學分析，支持藥物的發現及分子機制的研究。這將發展出單獨模塊所不具備的多模式動物同一時空精確解析模擬能力，實現腦科學研究和腦疾病診療手段以及藥物開發的跨越式發展。
腦設施建成後，還將面向國內外開放，通過預約及定制式服務模式，為基礎研究、醫藥健康和動物育種等領域用戶提供研究平臺、技術支撐和個性化服務，實現信息和資源的共享。
從大設施到動物實驗產業鏈，光明要構建起一套全球一流的標準化實驗范式。“我們正在把所有研究大腦、認知、情緒等非常難的這事情，轉變為一套標準化的東西。這將成為人類研究范式上的革新。”王立平說。
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