人类基因组计划的完成有着深远的意义。它催生了下一代测序技术的技术革命,也奠定了个体化医疗——例如癌症伴随诊断——的根基。其影响力已远超生物学范畴,仅举数例:
2007年以后,新一代测序仪的出现使得DNA测序的成本的下降速度超越了半导体工业的摩尔定律,当时的行业目标是“千(美)元基因组”。 2008年,我的前博士后孙洪业正在Applied Biosystems(ABI)主持单分子测序仪研发项目,他邀请我去做ABI的顾问。Mike Hunkapiller在ABI退休后去PacBio做CEO,他的继任者又邀请我加入了ABI的科学家顾问委员会(SAB)。 SAB的牵头人是参与果蝇基因组测序的剑桥教授Michael Ashburner10, 这给了我难得的学习机会。我以前在哈佛做的是基础研究——大学里的教授——往往擅长把平凡课题的意义归纳得引人入胜,也许学术交流的必备技能。 但我在ABI听到的是“个体化医疗”——用个人的基因组学信息来为疾病提供个体化治疗方案,其意义不言而喻。我一头扎进了这场方兴未艾的技术革命。
就是在那个时候,我所在的SAB见证和参与了ABI 新一代测序仪 SOLiD 的上市过程。2009 年快退休的Tony White 要把ABI出售给Life Technology,公司方面因此解散了ABI的 SAB。从此我的哈佛实验室便不再受行业回避约束,开始研制测序仪。 我们开发了一个新的DNA测序化学方法, “荧光产生测序法”11。而早在2007年初, Illumina就凭借对Solexa的收购完成了测序仪的市场垄断,促使我与黄岩谊在北京大学开始合作推动国产测序仪的研发。 目前国际上全基因组测序价格已从1000美元降至约200美元,国产测序仪只需几百人民币。 比如经过黄岩谊团队多年努力,赛纳生物科技基于“荧光产生测序法”的 LumoSeq已大幅减低成本12,正在有力推动精准医疗的普及。
“院长先锋奖”五年的支持彻底改变了我哈佛实验室的研究范式。可五年资助周期结束后,实验室又重新面临寻找项目经费的问题。恰逢NIH开始允许申请人第二次申请这个奖项,也许是因为我第一次的成果口碑,2013年我有幸成为该奖成立以来首次两次荣获这一殊荣的人。 这轮资助通过,让我得以参与继新一代测序之后又一场新的技术革命——单细胞基因组学。通俗地说,从一个单细胞出发,即可获得其完整的基因组序列。我的哈佛实验室2012年开发出均匀单细胞扩增的MALBAC技术13。 2014年,我们和北京大学的乔杰和汤富酬教授合作,利用这个技术发明了胚胎植入前遗传学筛查方法14,接生了第一个MALBAC 婴儿,避免了其父亲的遗传疾病。与之形成对比的是,这位孩子的父亲在找到我们之前,花费了两三年时间,依靠传统测序手段才查明自身的致病原因。 迄今为止亿康基因和北医三院与国内多家单位合作,该技术已累计帮助上万个单基因病家庭,成功阻断了致病基因的后代传递。 这项工作已成为单细胞基因组学服务生殖医学的典型案例。
这一工作是主要是在北京大学完成。我与北大同事苏晓东,黄岩谊在学校支持下,于2010年创办了BIOPIC15——一个着重学科交叉与技术驱动的生物医学研究中心。为此,我在高频率往返北京和波士顿之间八年后,于2018年全职回到母校北京大学,任教于BIOPIC, 并于2020 年加入昌平实验室。我目前的科研工作,除了基因组医学,也聚焦到基因组的解码与调控这一基础研究方向。人类基因组测序完成时,MIT生物学家Eric Lander曾感慨:“人类基因组,买了本天书,就是难以读懂。” 25年过去了,我们远远未读懂这部天书。每次实验室组会,新的观察、发现都让我敬畏这本天书的深奥。我甚至觉得,读懂它,比测序得到它更难!而解析它的意义同样不言而喻。我为我们的进展感到欣慰16,也深知这一探索或许无比漫长!现在谁都会说需要AI,我同意,但我觉得更需要的是AI依靠的精准生物大数据,更需要的是AI很难直接产生的原理。但回望来路,这一切的起点,正是25年前人类终于获取了这部关乎自身命运的天书!
我们追思的是这样一位卓尔不群,一腔孤勇的科学家英雄。
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