中国基因组学机构华大基因阐释他们造福世界的使命

这家位于中国华南地区的旧鞋厂看起来就只是一家旧鞋厂。

它位于深圳的一个工业区,毗邻香港,被其他工厂所包围,看起来是那么的普通。厂区很朴素,几千名年轻的员工在各楼层穿梭。窗外的建筑工地在轰隆作响。

尽管没有华丽的装修,这里却坐落着全球最大的基因组学研发机构。巨大的超级计算机和超尖端的基因测序仪产出各种基因数据,从针鼹鼠到人类肿瘤,从微生物、绦虫到超高产的水稻。这是基因科学的前沿之地,科学家们绘制着新的基因地图,以期造福世界。

华大基因,前称北京华大基因研究中心,由中国遗传学家杨焕明等于1999年在北京成立。随后,华大基因总部迁至发展迅速的南方城市深圳,并获得政府的启动基金资助。华大基因的收入一直在稳步增加,根据数据统计,华大基因2011年的营收为12亿元(2.5亿美元)。

作为基因组学测序的巨头,华大基因研究院是非盈利的研究机构。当然,它也是一个令人钦佩的企业公民,十年前它帮助测序了SARS病毒,当时许多香港市民死于这个疾病;2011年它着手研究了德国大肠杆菌疫情。华大基因的测序能力远远超过许多国家,包括澳大利亚在内,它在旗下的《Gigascience》杂志分享了大量的测序数据。

华大基因居世界基因组学之首,测序了数千个基因组(基因组包含了一个生物体全部遗传信息)。然而,在这里,没人穿西装或打领带。员工们一起住,一起玩,有着大学的感觉。人类健康是华大基因的优先目标。

在华大基因总部,一架电梯停一、五、八层,一架仅停一、八层。小超市卖着水果和酸奶,没有蛋糕,冰淇淋和糖果。食堂的墙上贴了菜单,在菜单的旁边就标注了每份食物的热量。在这里,体育运动广受提倡,例如篮球、足球和羽毛球。团队照片贴在显眼的地方。

他们对健康身体的关注不难理解:华大基因的一些领导合理利用了其巨大的基因组测序能力:他们测序了自己的基因组并知道了携带某些特定疾病的风险,例如癌症、糖尿病、自身免疫性疾病、亨廷顿病、心脏病或老人痴呆症。与大多数人不同的是,他们看到了根本。

大部分的人类常见疾病是基因与生活因素(抽烟、不良饮食、酗酒、缺乏锻炼)之间复杂的相互作用所引起的:但是解码基因能够预测未来的健康问题,华大基因的领导们已经注意到这个问题。领导层和员工的身体健康是华大基因的重中之重。

华大基因研究院副院长张耕耘表示,是否决定做基因组测序不是那么容易的事情。不是每个人都想知道他们患癌症的机会高于平均水平。这可能意味着长达数十年的焦虑和恐惧。但另一方面,有时这些知识可以给人们反击的机会。

48岁的张耕耘还未做基因组测序。他笑着补充道,“我想知道,但我可以等。我不担心我的健康。”

张耕耘坐在华大基因深圳总部一间阳光明媚的会议室内,晒得有点黑,看起来很健康。他穿着开领的橄榄绿衬衫和米色的裤子。他说他知道自己至少有一个基因弱点,“我不能喝酒,这不是一个好的等位基因”。

一些富人在患病后开始做基因测序。据报道,为了对抗癌症,苹果联合创始人乔布斯用了十万美元对全基因组和胰腺瘤做了测序和分析。他对科学充满了乐观,但是2011年他死于肿瘤。散文家、辩论家和无神论者Christopher Hitchens在诊断出癌症后也投向测序。他也于2011年死于癌症,但测序帮助医生确定了他身体对某些药物的反应,帮助医生找到修改治疗方案的方法。

张耕耘拥有美国罗格斯大学的博士学位,专业是农业:利用基因组学寻找更高产、抗旱和抗虫的植物作物。但他始终关注着人类健康的发展。他相信科学将革新癌症治疗。

他说,在两到三年内,治疗那些疾病的过程将会被彻底改变。例如乔布斯的情况,利用现有的技术,我们可以每三个月甚至每个月对他的样本进行测序,看有什么变化和新情况;看药物是否能控制那些癌细胞。我认为,对那些病人来说,这将是个非常好的消息。”

基因组学正在快速发展。第一个人类基因组序列,国际人类基因组计划的产物,完成于2003年。耗费了10余年时间和约27亿美元。华大基因也参与了人类基因组计划。自此,全基因组测序和分析的价格大幅下降。乔布斯花费了近六位数的金额,但现在1000美元的基因组测序已经到来。

价格大幅下跌, “个性化医疗”很快将成为常态。科学家们甚至正在考虑对新生儿基因组进行测序,预测这些知识可对他们生活带来的改变。

脱氧核糖核酸(DNA)存在于任何一个生物体(人类、树袋熊、寄生虫、蚊子、病毒)内,基因组被称为生命的蓝图。基因由DNA组成,包括大约30亿个碱基。其中,人类的基因有99%是相同的。每个碱基由四种化学物质组成,DNA分子内的这四种物质的排列顺序决定了所有生物的特征和发展。

有各种各样的方法可以绘制出样本的DNA序列:犯罪现场的一点血液、花粉、人类头发。

基因组的发展日新月异。自人类基因组计划以来,公共资金资助的研究必须公开,理念是,重要的基因数据应该是免费的且免费获取,让别人在这些基础之上进行研究。这种共享精神使得基因组学发现和创新的步伐远快于化学研究。

自然而然地,一些公司正在寻求商机。去年九月,澳大利亚联邦法院一致裁定一家公司可以申请乳腺癌基因的专利,这与去年六月美国最高法院的裁定背道而驰。这震惊了许多澳大利亚科学家。最高法院表示,基因是大自然的产物,不能因基因被分离而授予专利。

但即使没有基因专利,仍有钱可赚。美国公司23 andme提供了99美元的测序。

消费者可以买一个样本包并寄回唾液样本。但现在,23 andme只能提供未解释的原始基因数据或祖先基因报告。去年末,因担心消费者会根据基因信息进行自我治疗,美国食品和药物管理局(FDA)叫停了23andme公司提供健康方面的基因报告。不过,其他公司可以向医生提供患者的的遗传信息,而FDA对此无异议。

与此同时,华大基因与全球的大学和科研院所合作开展了越来越多的基因发现,其中在澳大利亚的合作单位就超过200家。华大基因在美国和欧洲均有分部,全球员工多达5000。华大基因的目标非常崇高:平均寿命延长5年,全球粮食产量提高10%,解码50%遗传疾病,了解自闭症的起因,出生缺陷减少一半。

张耕耘表示,测得更多,我们越能了解我们的基因组,为疾病和治疗提供更多的线索。这将为人类的健康和其他物种提供许多新的知识。我们的目标是扩充知识。

在深圳,华大基因大约有2700名员工,由科学家、实验员和普通员工组成。平均年龄为27岁,氛围就跟大学、女青年会和科学俱乐部一样。三分之二的员工居住在华大基因大楼旁边的宿舍,大部分的休闲活动和他们所追求的一样:体育运动、唱歌比赛、爬山。

一些遗传学家们对华大基因表示震惊:年轻的团队,资历不深和丰厚的产出。测序数据的产出与发现演化路径或组装疾病控制的拼图是不同的。然而华大基因与来自全球受人尊敬的科学家们合作,一直在学习和发展。

华大基因开展非营利性工作,收入来源于其产业部分,服务范围包括测序和无创产前基因检测等。长期以来高龄孕妇被建议进行羊水穿刺,即用空心针从子宫抽取羊水,用以检测胎儿是否患有唐氏综合征、脊柱裂或囊性纤维化。

然而,羊水穿刺具有风险,会引起流产。华大基因的血液检测方法简便,准确率近100%。这可能改变现有的常规产前检测方法。

张耕耘表示,来自这项检测和其他项目的收入将用于更多的研究。“测得更多,我们越能了解我们的基因组,为疾病和治疗提供更多的线索。这将为人类的健康和其他物种提供许多新的知识。”

基因组测序已经革新了进化生物学的研究。现年71岁、澳大利亚拉筹伯大学分子科学研究所的遗传学教授Jenny Graves表示,每个人都在使用基因组数据,不管他们在研究进化关系、象牙的发展、微生物世界的运作、不同动物的关系,还是濒危或近亲繁殖——每个人都在使用这种基因组数据。

“我们正在研究袋獾和其他的许多物种。”

袋獾正在面临一场毁灭性的面部肿瘤疾病。这个病通过叮咬感染,在物种间爆发。“这个物种没有太多的遗传变异,尤其是在一个区域内。他们几乎是互相克隆。你可以把癌症从一个动物转移到另一个动物。这是非常罕见的。肿瘤可以在动物之间传播。这不是病毒或细菌,它是细胞之间的传递。

在过去的三年,Jenny Graves与华大基因合作测序和分析蜥蜴(含绿角和胡须)的基因组,以探索其性别决定机制。“非常有趣的是,虽然我们发现了正常的性染色体,但是在高温时,他们都孵化出雌性,因此必定存在着温度模式。当然每个人都想知道温度是如何影响性别的,因为全球变暖的情况下,我们发现所有的鳄鱼都是雄性,所有的海龟和蜥蜴都是雌性。”

Jenny Graves表示,华大基因是万种脊椎动物基因组计划的主要贡献者:该项目的科学家协作测序上万种具有代表性的脊椎动物。截至目前,已经完成了245种动物,包括鸸鹋,黑狐蝠,针鼹和鸭嘴兽。她指出,不只是哺乳动物,还有许多鸟类、鱼类和爬行类:就像把大拼图拼在一起,这样我们就能真正了解脊椎动物的进化。

另外一名澳大利亚科学家、堪培拉大学应用生态学研究院院长Arthur Georges两次到访华大基因,推动蜥蜴的全基因组测序。

Arthur Georges对华大基因蜥蜴测序工作印象深刻,他欣赏华大基因科学家的年轻、热情和平等精神。高层的办公室与普通员工的一样,都是在一个公共办公区。唯一的区别在于,他办公桌旁边有一个跑步机。

他为华大基因改善世界的热情所触动。他说,“他们有一个使命。他们对未来充满了热情,好像无所不能。”

华大基因一项具有争议的项目是测序全球数千名高智商者,这引发了优生学方面的评论。

一名华大基因科学家表示,媒体过度报道,该项目仅有三人在开展,而华大基因全球有着5000名员工。

华大基因公共传播部部长杨碧澄博士表示,个性化医疗可以让人更健康。但是新进展是一把双刃剑。新进展对人有许多的好处与优势,但是另外一方面也会带来一些争议的问题。一些人能接受,而一些人则不能。

杨碧澄指出,应该由个人来决定追求健康的方式。她相信,各国政府都会对遗传信息制定规范。

杨碧澄表示,准父母可能无法简单地选择拥有一个金发、高挑、聪明、有酒窝且具艺术气质的婴儿。“在未来,如果有可能选择宝宝的特征,我认为将有明确的规定你可以从基因组中获取什么样的信息。这需要监管或限制。

她指出,不管如何,要想找到基因或与特定特征相关的基因,遗传学家还有很长的路要走。现在我们只能检测几种疾病。IQ、眼睛颜色、头发颜色、身高等特征的形成有着复杂的原因,暂时无法预测。

对此,63岁的中昆士兰大学胚胎学家和病理学家Gabor Vajta对华大基因表示欣赏。他每年在深圳待几个月,与华大基因科学家近距离工作。他表示,“他们是牛仔,是自由职业者,他们与全世界的人合作。一年前华大基因收购了其美国竞争者。我与全球的机构都有合作。但对我来说,和华大基因的合作是截至目前最成功的一个合作。华大基因是未来。中国是低等和廉价的同义词,但是华大基因显然是尖端的代名词。”

来源: 悉尼先驱晨报

http://www.smh.com.au/technology/sci-tech/chinese-genome-mappers-bgi-explain-their-mission-to-change-the-world-20150214-131fm1.html

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