深圳华大基因研究院

深圳华大生命科学研究院（英文名：Shenzhen Huada Gene Research Institute），简称华大研究院，曾用名深圳华大基因研究院，成立于2007年，总部位于深圳市盐田区北山工业区11栋，是华大集团的核心研发机构，同时也是世界领先的基因组学中心。^[1][6]

深圳华大基因研究院始于“人类基因组计划”时成立的北京华大基因研究中心，2008年由深圳市政府同意改制为事业单位，是深圳市首批十大基础研究机构之一。2017年正式更名为深圳华大生命科学研究院。^[3][6]研究院致力于基因组学、转录组学等多组学方面的研究，内容涵盖医疗健康、农业育种、环境等生命科学相关领域，先后完成了国际人类基因组计划“中国部分”、国际人类单体型图计划、水稻基因组计划、家蚕基因组计划、抗SARS研究、炎黄一号等多项具有国际先进水平的科研工作，为中国和世界基因组科学的发展做出了突出贡献，奠定了中国基因组科学在国际上的领先地位。^[7]当前，研究院主要致力于开展前沿生命“读”“写”“存”核心技术研究与开发，组织并实施生命大数据与疾病防控国际大科学工程，形成了覆盖生物信息学、人类基因组学、农业基因组学、微生物及海洋生物学等领域学科的全方位科研体系。^[6][8]

自2008年以来，深圳华大基因研究院在基因组学领域取得了多项重要成果。他们完成了中国人基因组序列研究并发表于《自然》杂志，揭示了亚洲人的全基因组图谱。此外，该研究院还在人体肠道菌群、入侵物种基因组、植物界分类、大熊猫基因组和再生医学等领域取得了重要突破。^{[9][10][11][12][13][14]}截至2023年7月，华大研究院共发表论文3313篇，SC收录的有2952篇，总被引次数合计356189次，其中华大一作文章1707篇，华大通讯文章1535篇；在CNNS期刊上发表文章共计473篇（《Cell》及其子刊70篇，《Nature》及其子刊344篇，《New England Joumal of Medicine》1篇，《Science》及其子刊58篇），《Giga Science》上115篇。^[15]

华大研究院目前已实现低成本可扩展测序生产平台、新型合成系统、时空组学技术等拥有自主知识产权的世界领先核心技术突破。^[6]截止2023年11月，华大研究院已获得4项国家级科技奖，其中自然科学奖2项，技术发明奖1项，科学技术进步奖1项；已获得12项省部级科技奖，其中一等奖3项，二等奖6项，集体奖3项；获得12项市级科技奖。^[16]

1990年，被誉为人类三大计划的人类基因组计划正式启动，美国、英国、法国以及日本都纷纷将最优质的科研力量投入进来。而当时国内的机构却没有表现得特别积极。1997年11月杨焕明、于军、汪建等人就中国参与人类基因组计划（HGP）这一议题，在湖南张家界提出了一整套具有前瞻性的战略构想，孕育了中国基因组学的发展和未来。1998年8月11日，中国科学院遗传研究所人类基因组中心在北京揭牌成立。^[3][17][18]

随着测序技术的进步、“国际人类基因组计划1%项目”的启动，华大的BT+IT规模化产出模式初步成型。1999年9月9日北京华大基因研究中心成立。2000年6月，克林顿总统宣布有美国、英国、德国、日本、法国和中国六国16个中心共同承担的人类基因组“工作框架图”绘制完成，中国是唯一一个参与这项计划的发展中国家。同年，袁隆平、朱立煌、汪建三方共同签署《关于开展中国超级杂交水稻基因组研究》协议。水稻基因组计划正式启动。两年后《科学》杂志以封面文章的形式发表中国水稻（籼稻）基因组工作框架图学术论文。2003年4月，华大国内率先破译四株SARS病毒全基因组序列。2005年2月，水稻基因组计划“精细图”完成，10月华大牵头中华协作组，承担的10%国际人类基因组单体型图计划（HapMap）在《自然》发表。^[3][18]

2007年6月，华大主力南下深圳成立致力于公益性研究的非营利性机构“深圳华大基因研究院”。2008年获深圳市人民政府批复，由民办非企改制为二类事业单位。同年华大完成大熊猫基因组测序；第一个亚洲人基因组图谱（“炎黄一号”）研究成果以封面文章形式发表在《自然》杂志上。2008年初，深圳华大基因研究院、英国桑格研究所以及美国国立人类基因组研究所等多家机构共同启动了“千人基因组计划”。成果于2010年10月28日以封面文章形式发表在《自然》杂志上。^[17]2011年1月，国家发展改革委正式批复同意依托华大研究院组建深圳国家基因库。^[19]2012年11月，大型国际科研合作项目“千人基因组计划”协作组在《自然》上发布了基于1092个个体的DNA变异分析，构建的人类基因组遗传变异整合图谱，华大作为该计划的发起者之一，承担了近四分之一的工作。^[17]

2014年6月，华大研究院研发的“华大NIFTY”成为全球首个获得国家食品药品监督管理总局批准注册的二代基因测序检测产品。同年8月，华大研究院联合其他机构，成功研制了埃博拉病毒核酸检测试剂。2017年由深圳市政府授牌，深圳华大基因研究院成为深圳市十大基础研究机构之一， 正式更名为“深圳华大生命科学研究院”。2018年，华大研究院在国际顶级学术期刊《细胞》上发表了迄今为止最大规模的中国人基因组学大数据研究成果。2015年至2023年年间，华大研究院依次在湖北、青岛、北京、三亚、杭州、武汉等地设立华大生命研究院。^[17]2020年9月，深圳市卫生健康委委托华大研究院运营深圳市华大医院。^[20]

生物化学技术研究所围绕基因的“读”“写”“存”领域，开展在新一代测序技术、基于人工智能的蛋白设计、新型荧光染料开发、合成生物学技术、DNA存储等新兴领域的探索，为华大基因在未来农业、医疗和健康领域发展奠定基础，实现基因科技造福人类。生物化学技术研究所目前在DNA测序新技术，DNA合成技术，单细胞时空多组学测序技术，围绕相关工具的生信前沿算法开发等领域取得了一系列重要进展。^[21]

生物智能技术研究所，旨在通过探索不断生命数字化技术，实现研发成果支持“基因科技造福人类”的愿景，实现生命大数据实时、全覆盖、全贯穿。下设实验室自动化开发中心，精密仪器开发中心，新型测序技术专项，生物信息研究中心，以及BGE组学数据平台专项。研究领域包括：DNA测序，实验室自动化，床边诊断（POCT），生物信息学算法、异构计算、大数据科学、半导体生物集成、单分子生物传感、光学检测、微流控等。研究内容包括高效生物信息分析技术、大数据分析工具与应用示范开发、图像处理技术、数据压缩技术、创新性的DNA测序技术、DNA合成技术、自动化仪器、低温自动化技术等。^[22]

精准健康研究所旨在加强集团“决胜生死染”战略支撑和人类疾病与健康研究资源及技术共享，实现集团“三环联动”战略构想和基因大数据与疾病防控大科学工程。下设母婴健康研究中心、癌症研究中心、病原组学研究中心、宏基因组研究中心。负责母婴健康、癌症、传感染以及复杂疾病和共生微生物等相关的学科能力建设、基础研究和技术开发。^[23]

数字化地球研究所旨在破译地球生物基因组，研究地球物种起源与演化规律，依托单细胞多组学测序平台以及空间组学技术，对地球物种进行全景、全时的深入研究，建立地球物种生命全过程的多维组学图谱，从而理解演化、发育的全过程。为农业、医药、生物多样性、生态服务系统的精准可控、持续发展，提供可操作、可复制、可推广且高效的新模式和强有力的科技支撑。^[24]

数字化地球研究所参与发起了地球生物基因组计划（EBP），并主要承担万种植物基因组计划（10KP）、万种鸟类基因组计划（B10K）等多项国际协作计划。本研究所重点研究领域为动植物基因组学、演化生物学、发育基因组学等生物演化与发育相关的系统生物基因组学研究。^[25]

超级细胞研究所致力于开发和引进吸收细胞“读”“写”“存”相关核心技术，建立国际一流的高通量单细胞多组学读平台、细胞工程平台以及新型细胞存储技术平台。探索和设计细胞“读”、“写”、“存”技术平台在“生死染”和抗衰老等重大战略方向上的标志性科研成果（专辑）和产业应用示范以及国际、国内行业标准，输出“读”、“写”、“存”相关的重要技术，创造重大产业价值。^[26]

深圳华大生命科学研究院理事会包含华大集团、中国科学院遗传与发育生物学研究所、复旦大学附属中山医院、鹏城实验室、深圳湾实验室、深圳市盐田区区政府和深圳市科技创新委员会。^[27]

“三观三好^[注1]”是华大人才选拔与评估的核心准则，并贯彻人才引进和内部培养的始终。^[28]

截至2023年12月，华大研究所与印尼、乌拉圭、匈牙利、塞尔维亚、波兰等国家保持科研合作关系。^[29]与印尼国家研究创新署（BRIN）就平台建设、科研创新、人才培养等合作签署备忘录。^[30]在第三届“一带一路”国际合作高峰论坛上与乌兹别克斯坦、哈萨克斯坦合作方签署合作协议。^[31]

2008年，深圳市与《自然》（Nature）杂志社联合举行新闻发布会，宣布华大基因研究院完成了中国人基因组序列研究（命名为“炎黄一号”）。11月6日，该研究发表于《自然》封面文章，描绘了第一个亚洲人的全基因组图谱。测序数据总量达1170亿碱基对，平均测序深度为36倍，有效覆盖率高达99.97%，变异检测精度超过99.9%。科学家还比较了中国人与白种人基因组在序列和结构上的差异，并发现了41.7万个独有的遗传多态性位点。这一突破引领了基因组科学和产业的发展，推动了生物医学的进步。^[9]

2010年，深圳华大基因研究院在人体肠道菌群元基因组的研究中取得了突破性成果。该研究参与了欧盟资助项目人体肠道元基因组研究计划（MetaHIT），利用高通量测序技术和信息分析平台对124个欧洲人的肠道菌群样本进行了深度测序。通过序列组装和基因注释分析，获得了330万个非冗余的人体肠道元基因组参考基因，其中包含了绝大部分已知的人体肠道微生物基因以及未知微生物的基因。这个基因集显示，人体肠道中可能存在约1000到1150种细菌，每个人平均含有约160种优势菌种，并且这些细菌是大多数人所共有的。这项研究成果有助于加深人们对肠道微生物与人体健康关系的理解。通过研究发现，不良饮食会导致肠道菌群结构失衡，进而引发慢性炎症和代谢性疾病，如肥胖和糖尿病。然而，目前对于具体哪些菌群的失衡以及它们如何引发炎症的问题仍存在猜测。深圳华大基因研究院与MetaHIT计划的合作单位以及北京大学深圳医院正在进行进一步研究，以揭示肠道菌群与肥胖、肠炎病和糖尿病之间的关系。^[10]

“千人基因组计划”是一个由中国深圳华大基因研究院、美国国立人类基因组研究所、英国桑格研究所等机构于2008年发起的大型国际科研合作项目。该项目于2010年10月28日在英国《自然》杂志上发布了迄今最详尽的人类基因多态性图谱，同时也在美国《科学》杂志上报告了基因研究技术手段的收获。根据该项目的共同主席、英国桑格研究所基因专家理查德·德宾的说法，研究人员找出了1000多万个大大小小的基因变种，其中约800万个是此前未知的。此外，他们还验证了在大型基因研究中综合使用多种基因测序手段的可行性。该项目的最终目标是获得全球不同人群中2500人的基因数据。^[11]

2019年6月，深圳华大生命科学研究院和云南农业大学等单位成立的研究小组完成了对入侵中国的草地贪夜蛾的全基因组测序研究，并公布了该物种的高质量染色体水平基因组。草地贪夜蛾是全球范围内的农作物害虫，已在全球多个国家和地区造成危害。该物种在中国迅速扩散，对农业和粮食生产安全构成威胁。研究组希望通过基因组数据推动该害虫的科学防治，降低其危害。研究小组利用华大智造自主研发的基因测序仪完成了基因组测序工作，并在两周内完成了数据分析，得到了草地贪夜蛾的染色体级别基因组组装。研究发现，该物种的细胞色素p450和谷胱甘肽巯基转移酶基因家族与解毒功能和抗药性密切相关。这些研究成果为进一步防治草地贪夜蛾提供了重要信息。次年11月，草地贪夜蛾耐药基因组被成功破解。^[32][12]

2020年6月，深圳华大生命科学研究院联合德国、丹麦与比利时等团队在期刊《Nature Ecology&Evolution》期刊上发表了一项突破性成果：他们确定了一种生活在深海的单细胞浮游绿藻属于绿色植物最早分化出来的一个新门类，将现行的植物界14个门类改写为15个门类，这一新门类被命名为“华藻门”（Prasinodermaphyta）。这一发现有望为科学家们探索绿色植物的起源、进化过程以及与生态环境之间的关系提供新的方向。^[14]

2021年2月，浙江大学、深圳华大生命科学研究院和中国大熊猫保护研究中心联合发布了大熊猫超高质量基因组研究的最新结果，其中首次发布了大熊猫秦岭亚种的基因组。研究发现，大熊猫的生殖基因某些元素的丢失和突变可能是导致其繁殖力较低的重要原因。这项研究提供了迄今为止组装最好的大熊猫基因组，并为大熊猫的演化、繁育和保护研究提供了重要资源。相关成果在学术期刊《Science Bulletin》在线发表。^[13]

2022年1月21日，国家重点实验室赵金存团队与深圳华大生命科学研究所联合研究团队在学术期刊《Genome》上发表了题为“Plasma cell-free RNA features in COVID-19患者”的研究。研究通过比较不同症状的COVID-19患者和健康对照者解除RNA（cfRNA）的差异，发现了严重的COVID-19患者中一系列差异表达的基因，为COVID-19重症病例的发病机制提供了新思路。研究还利用了华大生命科学研究所自主研发的PALM-Seq技术，对不同症状患者和健康对照者制备的全谱的游离mRNA、lncRNA、miRNA和tRNA进行了检测和分析。通过该技术，研究团队鉴定出了与重症COVID-19相关的七种生物标志物，并激活重症患者的中性粒细胞激活途径。^[33]

2022年3月，中国科学院、深圳华大生命科学研究院等多家机构的研究者成功培养出了类似受精卵发育3天状态的人类全能干细胞，是首次在体外获得的“最年轻”人类细胞，也是再生医学领域的重要突破。相关研究成果已在国际学术期刊《自然》（Nature）上发表。研究者们开发了一种快速、可控的细胞重编程方法，能够将人类多能干细胞转化为类似受精卵发育3天状态的全能干细胞，这将有助于实现未来人体器官的体外再生，解决器官短缺和移植排斥等问题。^[34]4月13日，深圳华大生命科学研究院主导的研究团队与多国科研团队共同发布了首个非人灵长类动物（猕猴）全身器官细胞图谱，该成果发表于《自然》期刊。该图谱将用于物种进化、人类疾病、药物评价和筛选等领域的研究，为生物医学的发展提供基础资源和工具，有助于疾病诊疗和靶向药物开发，并为了解生命进化提供可能。研究团队利用单细胞建库和测序平台对猕猴的45个器官约114万个细胞进行了分析，鉴定出113种主要细胞类型和463种细胞亚类，并构建了非人灵长类动物百万单细胞交互式资源网站。研究人员还发现了存在于各组织中具有分化潜能的细胞，为器官损伤修复和哺乳动物组织再生研究提供了新思路。^[35]5月4日，华大生命科学研究院与多家机构在Cell出版社官网以时空组学联盟（STOC）专题的形式发布了全球首批生命时空图谱。这是通过时空组学技术对生命发育过程中的基因和细胞变化进行超高精度解析的成果。该图谱为认知器官结构、生命发育、人类疾病和物种演化提供了新的方向。研究团队利用超广角百亿像素生命照相机技术，记录了小鼠胚胎内器官发育和形成的细胞演变过程。这项研究为哺乳动物发育和出生缺陷相关研究提供了重要数据参考好指导。^[36]

2023年10月18日，华大生命科学研究院联合中山大学第六附属医院，在Cell Press出版社旗下的医学子刊《细胞报道医学》（Cell Reports Medicine）发表直肠癌最新研究成果。研究团队基于华大自主研发的单细胞建库平台DNBelab C4和时空组学技术Stereo-seq，揭示了直肠癌在新辅助化疗下，肿瘤微环境的动态变化图谱和耐药性影响。^[37]

截至2023年7月，华大研究院共发表论文3313篇，SC收录的有2952篇，总被引次数合计356189次，其中华大一作文章1707篇，华大通讯文章1535篇；在CNNS期刊上发表文章共计473篇（《Cell》及其子刊70篇，《Nature》及其子刊344篇，《New England Joumal of Medicine》1篇，《Science》及其子刊58篇），《Giga Science》上115篇。^[15]

2021年2月5日，华大研究所于《细胞》（Cell）期刊上发表《Tracing the genetic footprints of vertebrate landing in non-teleost ray-finned fishes》《African lungfish genome sheds light on the vertebrate water-to-land transition》两篇研究文章，该研究通过基因组数据分析，揭示了古脊椎动物从水中登上陆地这一演化事件的历程，解答了关键性的演化问题。^[38]

2023年9月29日，《BdCV1编码的P3沉默抑制子的鉴定及其在引起梨轮腐病的葡萄球菌中的作用》（BdCV1-Encoded P3 Silencing Suppressor Identification and Its Roles in Botryosphaeria dothidea, Causing Pear Ring Rot Disease）一文发表于《National Library of Medicine》。^[39]10月3日，《肠道微生物代谢产物脱氧胆酸通过调节胆固醇生物合成促进 Th17 分化，并参与高脂饮食相关的结肠炎症》（Gut microbial metabolite deoxycholic acid facilitates Th17 differentiation through modulating cholesterol biosynthesis and participates in high-fat diet-associated colonic inflammation）发表于《细胞与生物科学》（Cell & Bioscience）期刊。^[40]

生命“读写存”工具研发，即最先进的生命读写存技术和平台工具的创新研发，实现核心工具自主可控。该方向聚焦于生物分子（如核酸，蛋白等），细胞和组织器官水平的工具研发以及相关的应用。目前在DNA测序新技术，DNA合成技术，单细胞多组学测序技术，时空多组学测序技术，围绕相关工具的生信前沿算法开发等领域取得了一系列重要进展。亮点成果有蛋白质工程平台、单细胞组学、时空组学、长片段多组学、高通量DNA合成平台、新型基因编辑系统及应用、核酸化学平台、超高分辨测序技术与平台和生信前沿工具算法。^[41]

即基于组学读写技术实现生命健康全周期自主可知可控。通过全方位全周期的多维组学测序，结合蛋白质组、代谢组和影像组学等贯穿组学技术，与现行医疗机制有机结合，研究防控出生缺陷、肿瘤和心脑血管疾病，远离传染感染疾病的精准检测，预防，干预等方法，从而显著提升人均预期寿命和大幅降低社会卫生总负担。亮点研究成果有出生队列和母婴大人群、癌症多组学数字化全景、癌症时空组学、噬菌体抗菌新应用、全球病原数据库、生物学年龄、百岁老人样本库数据库、人体共生微生态活菌药物研发和生命资源存留技术平台。^[42]

即基于生命读写技术实现高效可控的生命智能制造。集聚农业新资源物种，掌控农业物种生长规律，打造全球农业创新研究的数据中心。在未来农业、生态环境和超级物种领域，取得一批重大基础性原创性成果，突破一批核心关键技术，引领全球农业走向精准、可控、高效生产的新形态，为可持续发展提供可操作、可复制、可推广且高效的新模式和强有力的科技支撑。^[43]

即基于生命多维度多组学解析生命演化和发育奥秘。对所有已知物种进行基因组排序，并利用基因组学来帮助发现目前仍未被科学发现的剩余80%到90%的物种。进一步通过依托单细胞多组学测序平台以及空间组学技术，对全球物种进行全景、全时的深入研究。利用单细胞和时空多组学技术建立地球物种从出生到死亡整个过程的多维组学图谱，从而理解生命演化和生命发育全过程。亮点成果有万种植物基因组计划、万种鸟基因组计划、全球蚂蚁基因组联盟计划、海洋哺乳类动物基因组学计和万种鱼类基因组项目。^[44]

“基因与认知”，即从时空多组学维度探索大脑调控奥秘，理解意识起源基础。通过结合最前沿的单细胞和时空组学技术，神经影像技术等，获得脑细胞的时空多组学图谱，并建立具有进化层级关系的物种全脑时空精细图谱，回答脑科学中的一系列重大基础问题，并进行脑疾病相关的有效干预靶点和治疗策略的研发。亮点成果有认知与基因和脑科学时空组。^[45]

华大生命科学研究院是致力于开展前沿大科学研究，已建成中国最大的基因测序平台和领先的合成生物学平台。^[注2]华大研究院2015年经广东省科技厅批复成为省首批“新型研发机构”，2017年经深圳市政府批复成为市首批“十大基础研究机构”之一。研究院拥有多个功能实验室，包括国家重点实验室1个、示范型国际合作基地1个、部级和省级重点实验室4个、省级工程实验室1个、省级工程技术研究中心2个以及 市级十大基础研究机构1个，市级重点实验室10个，市级工程实验室7个， 共建科研平台7个。研究院还建立了微流控实验室、单细胞实验室、酶工程实验室、基因编辑实验室和精密仪器实验室等。此外，华大研究院构建了生物大数据存储与分析平台，采用标准化和模块化的生物信息算法开发流程，实现了自动化的多组学数据整合分析。^[46]

使命——基因科技造福人类^[8]

愿景——健康美丽，做生命时代的引领者^[8]

核心价值观——解读生命奥妙，谱写产业华章，体验精彩人生^[8]

截止2023年11月，研究院已获得4项国家级科技奖，其中自然科学奖2项，技术发明奖1项，科学技术进步奖1项；已获得12项省部级科技奖，其中一等奖3项，二等奖6项，集体奖3项；获得12项市级科技奖。^[16]

2024年1月，华大基因走低，收跌3.02%；华大智造（688114.SH）午后闪崩跌逾15%，尾盘跌幅收窄，截至收盘跌5.36%。华大基因方面工作人员表示，对于外界有关立法方案，还在做内部评估，相关评估进度不一定，会尽快评估，请投资者耐心等候。至于股价波动，这受多方面因素影响，不能说这个事件与股价关联。^[47]

华大成立以来，在基因测序、基因组学和生物信息学方面取得的成绩，让我印象深刻。我见过很多人，没上完大学就去做技术、做产业了。我没见过像华大基因这样，很多人没有上过大学，就去做基础研究，而且做得这样出色。——2013年比尔·盖茨给汪建的信^[48]

1999年，华大基因支持了人类基因组计划的1%，而到今天，华大的基因测序能力，让其在世界基因测序上的贡献超出了50%。——哈佛大学遗传学家乔治·洽奇^[48]

时空组学是我们研究大脑所必要的一个手段，华大在这方面已经做出了很多令人瞩目的成绩。——中科院脑智卓越中心学术主任蒲慕明院士^[48]

自1999年成立以来，华大基因在完成多项基因组科研工作的同时，积极开展人类健康、分子育种、微生物等基因组的相关研究。随着欧洲和美国基因组学研究中心的成立，华大基因已成为唯一一个足迹遍布全球的基因组学研究机构；华大基因期望其日益增长的影响力能够为社会带来更多的好处。——《科学》杂志^[48]

随着全球的科学家越来越多的关注于将每一个生物的基因序列转化成能治疗并最终预防疾病的信息，深圳诞生了一家不同的工厂：华大基因，这是全球最大的基因研究中心。华大的178台机器对一个DNA分子内的数十亿碱基序列进行准确的测序，它现在产出了至少全球1/4的基因数据。这个数据量高于哈佛大学，国立卫生研究院或任何一家研究机构。——美国《纽约客》杂志^[48]