模式动物表型与遗传研究国家重大科技基础设施通过验收
科技专栏 2026-10-24 11:12
10月22日,受国家发展和改革委员会委托,教育部会同中国科学院在北京组织召开模式动物表型与遗传研究国家重大科技基础设施项目验收会,验收委员会同意项目通过国家验收。这标志着我国建成了以猪和灵长类动物为模型开展全尺度、覆盖全生命周期表型与遗传研究的大型综合用户装置,也成为我国“十二五”期间部署完成的又一项重大科技基础设施建设成果。
该设施由中国农业大学、中国科学院昆明动物研究所作为共同项目法人单位,分别在河北涿州建设猪设施、在云南昆明建设灵长类设施,其中灵长类设施和猪设施分别于2024年4月和2025年12月通过专项验收,整体将于2027年正式投入运行。国家验收委员会认为,项目高质量、高水平完成了国家发展改革委批复的各项建设任务,培养和集聚了一批高水平复合型科研与工程技术人才;试运行期间,设施设备稳定可靠,开放共享成效显著,为保障国家重大战略需求、破解前沿重大科学问题、突破关键核心技术、赋能生物医药产业高质量发展提供了有力支撑。
两大分设施各有侧重 构建全链条科研体系
模式动物表型与遗传研究设施主要建设模式动物生产与培育系统、表型分析系统、遗传分析系统、信息处理与智能自动化管控系统四个系统,构建了从分子到细胞、从组织到整体、从胚胎发育到成体行为的全方位研究体系,实现了模式动物研究的标准化、规模化、自动化、智能化、精准化深度融合与技术范式革新。中国科学院院士、模式动物重大设施首席科学家孟安明表示,该设施是全球首个“遗传—表型—临床”一体化大型模式动物科研基础设施。
位于河北涿州的猪设施又被称作“天蓬工程”,是世界首个对猪进行从微观到宏观全方位研究的一流设施,被誉为全球首个完备的实验猪专用“三甲医院”。中国农业大学教授赵要风介绍,猪在解剖结构、体形大小、心跳次数等多个方面都和人类十分接近,在心脏病、代谢疾病、肾脏疾病、异种器官移植等研究领域,猪模型的适配性甚至优于灵长类动物。这座设施集猪培育、表型观测、基因分析和数据管理于一体,建有全球设计存储容量最大的猪种质资源库,最多可保存1000万份生物样本,可全面记录每头猪的各项身体指标,为相关研究提供完整的数据支撑。

位于云南昆明的灵长类设施被称作“齐天大圣孙悟空的超级基地”,拥有四大核心系统:标准化的“猴子家园”、能做全方位“体检”的“动物医院”、精准构建携带人类疾病基因猴模型的“基因解读中心”加“基因编辑车间”,以及处理海量数据的“超级大脑”。目前设施内有猕猴、食蟹猴、狨猴等8个灵长类物种,每只灵长类动物的长相、行为、健康状况甚至基因密码都会被逐一记录分析,形成完整的个体档案。中国科学院昆明分院院长、中国科学院昆明动物研究所设施主任姚永刚表示,该设施可以实现从生到死、从头到脚地研究模式动物,所有研究成果最终都将服务于人类生命健康相关领域。
核心技术自主可控 多项成果实现国际突破
该设施建设过程中,团队始终坚持自主创新,试运行期间使用的仪器设备绝大部分为国产,有效实现了高端科研仪器的国产替代。其中,科研团队成功研制了国际一流、国内首创的“灵长类动物磁纳米粒子-CT融合成像设备”“大动物正电子发射计算机断层显像设备”等高端科学仪器,填补了相关领域的技术空白。目前设施在模式动物资源保育、基因组解析、基因修饰动物模型构建、表型测定设备研制等方面均达到国际先进水平。
依托这套国际先进的科研平台,设施在试运行阶段就坚持“边建设、边运行、边服务”,深度支撑国家重大科研任务,已在动物模型构建、异种器官移植、遗传表型与疾病机理解析、胚胎与干细胞、生物育种等领域取得了一批重大成果。其中,猪设施成功构建了58种人类疾病模型猪,为研究人类疾病提供了可靠的替代品;合作单位中科奥格培育的六基因编辑猪肾成功移植到尿毒症患者体内,并工作了261天,创下全球第二长纪录。
灵长类设施牵头开展了迄今规模最大、物种最全的灵长类基因组数据研究,破解了长臂猿演化与“长臂”之谜,相关成果入选中国生命科学十大进展;同时设施还建立了帕金森病、阿尔茨海默病、抑郁症等疾病模型,服务于临床前测试。此外,科研团队完成了919只中国猕猴的基因组数据和52种表型指标分析,成果发表于《自然·通讯》,首次揭示中国猕猴群体遗传多样性更高、近交风险更低,是培育高质量实验猴的优越种质基础。设施牵头组织的“国际模式猪科学计划”,也已列入科技部重点专项储备项目。

兼顾动物福利保障 面向全球开放共享
在两座设施的建设和运行过程中,动物福利得到了高度重视。灵长类设施内设置了秋千、玩具和播放音乐的设备,整体环境如同“花果山式星级公寓”,并获得了国际实验动物评估和认可委员会的全面认证;猪设施同样严格遵循国际动物福利标准,为实验动物提供适宜的生存和活动空间。设施还覆盖了普通级与SPF级(无特定病原体)猪及灵长类动物培育与生物安全保障体系,搭建了全球首个跨尺度、多维度、多模态表型分析与高通量遗传分析平台,具备国际领先、自主可控的规模化基因修饰猪与灵长类动物创制能力。
目前,灵长类设施已全面开放运行,面向全球用户提供从动物模型构建、表型测定到遗传分析的全链条服务。此前国内创新药行业曾出现实验猴供给紧张的情况,3至5岁适龄食蟹猴单只市场价普遍在15万到20万元区间,恒河猴报价约12万元,不少CRO企业直言无货可卖,订单排期紧张到4至5个月。依托该设施搭建的猕猴生物资源库计划,科研团队为每只猕猴建立包含全基因组序列、医学影像、生理生化指标和行为学数据的完整档案,有效缓解了生物医药行业实验动物资源供给不足的瓶颈。
据介绍,设施的建成和启用为人类重大疾病机理解析、创新药物与医疗器械研发转化、农业生物技术原始创新提供了国际先进的大型综合研究平台,有力支撑脑与认知、异种器官移植、心血管与代谢性疾病等前沿领域突破发展。后续猪设施正推动从疾病模型构建到药物评价的完整产业链形成;灵长类设施计划借助人工智能,实现从“解码动物”到“数字动物”再到“模型智造”的跨越,进一步拓展平台的科研服务能力。
(编辑:吴淑娟)

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