微生物组大数据搜索引擎入选2016年中国医药生物技术十大进展
12月24日，由中国医药生物技术协会和《中国医药生物技术》杂志共同主办的“2016年中国医药生物技术十大进展评选”揭晓。中国科学院青岛生物能源与过程研究所单细胞研究中心研发的“微生物组大数据搜索引擎”（Microbiome Search Engine; MSE）入选。
该评选分为推荐申报、公众评选、专家审评和新闻发布4个环节。为了体现评选的专业性和权威性，21个候选项目被提交至相关领域的10名院士进行专家函审，根据项目是否具有技术创新性突出、经济效益或社会效益显著、推动行业科技进步作用明显等标准进行不记名投票，最终确定本年度的中国医药生物技术十大进展。
在自然界中，微生物组（又称“菌群”）无所不在，塑造着我们这一星球的过去、现在和未来。在人体中，菌群与生俱来、又与我们相伴终身，和人体健康息息相关。因此，对海量微生物组“大数据”的搜索、挖掘与机器学习，有助于认识微生物组与疾病或生态灾害的关系，从而服务于生态系统的精准健康、精准护理与精准营养。
然而，根据人类已经积累的海量微生物组数据，寻找“结构”或“功能”类似的菌群样本，从而实现对未知功能菌群的解读和挖掘，以及对整个已知微生物组数据空间的全局性思考，一直是微生物组业界的关键瓶颈之一。由于微生物组数据的复杂性和异质性，如此“温故而知新”却长期以来却如同“大海捞针”般艰难。
为了实现以菌群为单位的“温故而知新”，MSE首先建立了针对元基因组数据的超高速比对算法和数字索引机制，为海量的样本列出基于菌群结构或功能相似性的“目录”，并根据这一“目录”从浩瀚的微生物组大数据海洋中迅速自动选取与未知样本最为相似的匹配,从而推断菌群的功能。同时，MSE还通过机器学习等手段，自动建立基于菌群的疾病与生态灾害的诊断与预测模型，从而计算一系列“微生物组诊断与预警指数”，以判别菌群针对特定疾病的状态和风险。
例如，基于和中山大学附属口腔医院、宝洁公司、四川大学华西口腔医院的合作，单细胞中心发明与验证了MIC（儿童龋病预警指数）、MIG（牙龈炎诊断指数）等一系列微生物组诊断和预警方法，提出“口腔菌群年龄”可用于监测和预警儿童龋齿风险。这一系列工作发表于Cell Host & Microbe、ISME J等期刊，从而在国内外率先建立了基于人体共生菌群的口腔健康风险评估体系。目前正通过全国和国际范围内的口腔菌群大数据分析，系统地考察人种、年龄、地域、生活习惯等因素对于这一健康风险评估体系的影响，推动基于口腔菌群的精准预防和精准护理。
作为一种共性的微生物组大数据挖掘工具，MSE正通过中科院科技促进发展局资助的“中科院生物高通量检测分析技术服务网络”，支撑宝洁公司、中粮集团等近十个世界五百强企业和国家重点实验室针对肠道、口腔、皮肤、海洋、土壤、工业生物反应器等生态系统的精准诊断、个体化护理与生态修复。同时，MSE正成为“微生物组数据科学”的一个使能工具，服务于国内外同行针对已知微生物组数据空间的全局性思考与系统性挖掘。
MSE是单细胞中心生物信息团队负责人苏晓泉与中心主任徐健等主持研发的，获得了科技部863、国家自然科学基金、山东省自然科学基金领军人才前瞻性研究专题等的前期支持。
参考阅读：
2016年中国医药生物技术十大进展评选结果：
1.单倍体骨髓移植技术体系成为白血病治疗的“北京方案”
我国原创的单倍体骨髓移植技术体系，很好地提高了白血病骨髓移植术后的成功率，该技术为白血病骨髓移植供体不足的难题提供了解决方案，目前已在多个国家常规应用。2016年被世界骨髓移植协会正式命名为白血病治疗的“北京方案”，并推荐作为全球缺乏全相合供体的移植可靠方案。
2.长效干扰素获批上市
我国自主研发的治疗病毒性肝炎的I类新药长效干扰素上市。该药受重大新药创制国家科技重大专项长期支持。该制剂抗病毒效果较好，半衰期较长，一周只需要注射一次，使用方便。其治疗丙肝疗效与进口产品相当，但价格低。该药成功上市，打破了国际同类药物的垄断，大幅度降低医疗成本，具有较好的经济效益和社会效益。
3.康柏西普眼用注射液直接进入美国FDA三期临床研究
康柏西普眼用注射液2013年上市以后，以良好的疗效、安全性和较低的成本得到市场广泛认可，打破了国际垄断。目前又获得FDA准许直接进入美国III期临床，该项目受重大新药创制国家科技重大专项长期支持，打开了中国创新生物药国际化的新局面。
4.广谱肿瘤标志物热休克蛋白90α（Hsp90α）获准用于临床
肿瘤标志物热休克蛋白90α（Hsp90α）经国家食品药品监督管理总局批准用于临床肝癌患者的检测，取得了突破。是继甲胎蛋白标志物检测肝癌患者后又一标志物。这对肝癌患者的病情监测、疗效评估、指导治疗具有重要临床价值。
5.呼吸道病原菌碟式芯片系统已研发成功
呼吸道病原菌碟式芯片系统已研发成功。芯片检测试剂盒于2016年2月获得医疗器械证书。该试剂盒具有检测快速、准确灵敏等特点，为感染性疾病快速诊断与治疗，应对重大突发疾病提供了一种有效的工具，应用前景广泛。
6.我国微生物组大数据搜索引擎上线
我国微生物组大数据搜索引擎MSE上线，使微生物组为智能搜索和大数据挖掘成为现实。MSE可为海量的样本列出菌群结构或功能相似性的“目录”。同期还发布了分析软件Parallel-META 3，可将未知微生物组样本进行结构与功能分析，并与数据库搜索结果进行深入的对比分析。
7.利用干细胞技术研制人工血液取得突破
我国科研人员历经10年攻关，建立了干细胞程序性高效扩增与血液定向诱导分化关键技术体系，提高了干细胞定向诱导分化和扩增的效率，在规模化制备红细胞环节取得新的突破，扩增率明显优于以往技术水平，使我国干细胞制备“人工血液”技术进入国际先进行列。
8.药品生产新政：试点药品上市许可人制度
药品上市许可人制度，即药品上市许可与生产许可相分离。药品上市许可的申请人可自行生产，也可委托具备条件的生产企业“代工”以获得药品上市许可。这是我国药品管理制度的重要改革。该制度减少了重复建设、提高了生产设备利用率、促进了专业化分工。
9.深圳国家基因库开业
深圳国家基因库定位为“三库两平台”，即基因信息数据库、生物样本资源库和生物活体库和数字化平台、合成与基因编辑平台。该基因库聚焦生物医药、生物农业、微生物和海洋生物等领域，缩短了基础科研到科技成果转化应用周期。深圳国家基因库的综合能力达到了世界前列。
10.细胞制剂制备质量管理自律规范发布
中国医药生物技术协会组织行业骨干企业及专家参照GMP、《干细胞临床研究管理办法（试行）》和《干细胞制剂质量控制及临床前研究指导原则（试行）》等相关规定和指导原则，以及国外相关组织的相关指南，反复斟酌修改形成了《免疫细胞制剂制备质量管理自律规范》和《干细胞制剂制备质量管理自律规范》。该规范提出了制备机构开展免疫细胞和干细胞制剂制备的基本原则，为政府和部门监管决策提供了参考，为科研院所和企业研发新产品提供了依据。
