科研新范式：以全服务核心设施驱动跨学科创新与科学发现

来自加拿大的研究人员提出，为应对科研日益复杂的技术需求与有限资源间的矛盾，应推动核心设施（Cores）向全服务模式转型，使其像学术合同研究组织（CRO）一样提供全流程实验支持。这一变革将加速科学发现，但需改革研究文化、培训体系及资金投入，早期采纳者将引领科研前沿。

　　

科学研究正经历一场范式转变。高影响力发现往往需要多学科方法且技术复杂性日益增加——单个研究者已难以掌握所有必需知识和技术技能。在这一变革中，科学核心设施（Scientific Cores）正成为研究流程中不可或缺的组成部分。这些集中化设施提供先进技术和专家指导，尤其可作为全服务设施或类似学术合同研究组织（CRO）运作，为项目提供全面支持（包括实验执行），从而加快科学发现。

当前，湿实验室研究处于数据丰富但技术要求极高的环境中。高影响力发现需快速产生并经多模型正交方法验证，而基础研究经费却停滞或缩减，博士和博士后培训时长也需缩短。传统模式下，单个研究生或实验室难以独立完成顶级发现所需全部实验，科学越来越成为“团队协作”。核心设施正是这一团队的关键锚点，它们作为集中化高性能平台，桥接技术能力与智力合作。

核心实验室和共享设备设施已在高校和研究机构中存在数十年，其作用日益关键。它们独立于单一研究组，为多团队提供服务，资金来源于用户费用和机构支持。核心设施工作人员评估项目技术可行性，而不以个人兴趣等临时标准拒绝请求。共享设施可通过规模经济提供更多服务，加快周转、降低成本，并共享知识、数据和技能以保持科技前沿。

从1940–1950年代起，部门和机构便开始共享昂贵设备；到1980年代，流式细胞术核心等正式核心设施出现。由于这些平台需要大量资本投入、专业知识和复杂操作，分散管理不切实际。核心设施由技术人员维护仪器、培训用户并提供技术咨询，用户通过付费抵消设备和人员成本。如今，核心实验室已深入机构战略，覆盖成像、遗传学/表观遗传学、电镜、生物样本库、核磁共振（NMR）、质谱、小分子高通量筛选、模式生物培育和类器官模型等领域。但许多核心仍采用“培训-用户自行操作”模式。

如今，核心设施不再仅是服务提供者，更是研究成功的战略驱动力。早期整合可增强资金竞争力、加速论文撰写、吸引和留住教职人员并促进跨学科合作。随着能力和范围扩展，其组织结构越来越像合同研究组织（CRO）。一些学术核心甚至成为行业CRO的竞争替代者，提供快速、严谨、价格竞争力和高度专业化服务，部分还聘请专职项目经理协调时间、预算和数据流，进一步模糊核心与CRO的界限。

未来，单个受训者无法在合理时间内精通广泛湿实验室技术、多组学分析（multi-omics）、异种移植研究、结构生物学和先进显微镜等所有领域。科研训练和数据生成将更依赖核心实验室的全服务方法：核心承担更多数据生成和工作流优化责任，研究人员则深耕特定领域（如基因组学、计算生物学、蛋白质组学或显微镜与图像分析），非核心领域实验由核心技术人员协作开发、计划和执行，并合作分析数据——核心成为全服务设施。

目前，基因组学核心等已采用该模式：核酸提取、测序文库制备、DNA测序和一线数据分析由核心人员执行以确保标准化和可重复性。更复杂技术（如单细胞和空间基因组学）中，先进核心（如Princess Margaret Genomics Centre）提供深度项目规划、组织/细胞核制备、文库构建、测序、数据处理和故障排除等全面服务。

这一新模式要求研究文化变革：研究生和博士后培训需从跨多种检测技术的“动手”执行转向概念流畅性、分析严谨性和协作沟通。课程应注重解决问题、假设生成与检验、数据分析、统计、编码和伦理。受训者需学会协作设计实验、解读复杂输出和批判性评估数据。核心设施也将在培训中扮演更大角色，通过轮转、短期项目或共同指导嵌入受训者，培养未来科研所需技术人才，并使其熟悉尖端技术——无论其未来走向学术界、工业界或其他领域。此外，实验室管理者、主要研究者、研究机构领导乃至论文委员会和大学研究生项目都需调整以适应新期望，并将核心视为驱动发现和转化影响的战略资产而非净负成本中心。

充分实现核心驱动的研究潜力需考虑多项战略问题：全服务核心的使用成本需保持在合理水平以鼓励采用，因此机构补贴需增加；领导者应将核心整合纳入研究战略并提供可持续支持；核心主任和管理者可倡导早期协作并规范新角色；研究者需在规划阶段寻求输入，与核心人员建立长期关系；人员配置需充足以保证快速结果周转——用户不会回归若项目完成太慢；最后，必须正式认可核心人员的贡献：他们显著参与数据生成、故障排除和论文准备，需明确作者指南、共同研究者角色和晋升途径以认可贡献和留住顶尖人才。

总之，研究环境正快速显著变化，高影响力发现的门槛不断提高。我们展望未来研究将日益以科学核心设施为中心，这些专业化中心拥有基础设施和专业知识，以全服务模式（类似CRO）执行实验，实现更快速度、可扩展性和精确性。同时，培训将转变：个体更多学习实验设计、数据分析和假设生成，并在特定领域获得深度技术训练。核心的未来在于支持完整数据生命周期——从获取、质量控制到分析、整合和传播。实现这一愿景需时间与努力，打破学科孤岛，加强核心间桥梁，确保技术专家被视作发现的关键贡献者并受到重视。最重要的是，持续投资于人：高技能核心人员需要与其角色复杂性和重要性相匹配的培训、认可和职业发展机会。

转向全服务核心模式需文化和资金双重改变。我们预测，做出这些改变者将处于科学发现最前沿，落后者或将很快疑惑为何竞争对手总是抢先冲过终点。

（注：本文由Canadian Institutes of Health Research、Princess Margaret Cancer Centre Foundation和安大略省Ministry of Long Term Health and Planning支持，Aaron Schimmer持有Ronald N. Buick Chair in Oncology Research。）