基因測序：一個怎樣的潘多拉盒子

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近日，基因測序被國家食品藥品監(jiān)督管理總局、國家衛(wèi)生計生委“叫?！?。通知指出，任何醫(yī)療機構(gòu)不得開展基因測序臨床應(yīng)用，已經(jīng)開展的要立即停止，仍繼續(xù)開展的，衛(wèi)生行政部門要依法依規(guī)予以查處。

基因測序本是一種實驗室研究技術(shù)手段，近年來，卻因“名人效應(yīng)”而受到關(guān)注，應(yīng)用于高端體檢、產(chǎn)前診斷等領(lǐng)域，且價格不菲。

最廣為人知的基因測序事件，是影星安吉麗娜·朱莉通過基因檢測，選擇手術(shù)切除乳腺以降低患乳腺癌的風(fēng)險。2011年去世的蘋果公司創(chuàng)始人史蒂夫·喬布斯在患癌時，也曾接受過全基因測序。

基因決定論與測序亂象

國家衛(wèi)生計生委“叫?！被驕y序的理由是，目前國內(nèi)使用的基因測序儀及相關(guān)試劑、軟件，均未獲得國家對醫(yī)療器械的審評審批，屬于“違法醫(yī)用”。

其實，這只是表面理由。深層的原因在于，基因測序在不同國家和地區(qū)都存在認(rèn)識上的模糊和使用上的亂象。

基因測序只是基因檢測的方法之一，又稱基因譜測序，是國際上公認(rèn)的一種基因檢測方式。但是，在實際中，基因測序的理念和做法卻有些走樣和變形，有陷入“基因決定論”的危險。

在歐美國家的基因測序開始進入臨床后，中國也不甘示弱，一些醫(yī)院也相繼引入；甚至在一些地方，基因測序成為體檢的必檢項目。更有甚者，一些人還宣稱基因測序可以“包測百病”，甚至“包治百病”；基因測序可以測出“天賦基因”，實現(xiàn)對孩子的“因材施教”等。在這種觀念指導(dǎo)下，2011年 “優(yōu)勢天賦基因檢測”項目和“疾病易感基因檢測”項目就曾落戶南方某醫(yī)院。

基因固然主導(dǎo)著一個人的生老病死，是內(nèi)因，即便如此，基因的作用也只是占30%左右，決定人的生老病死更多的因素在于外部環(huán)境和后天因素，要占70%左右。即便只考慮基因的作用，致病基因也需要在其他基因和分子的啟動下才能表達和發(fā)揮作用。例如，所謂的大量的垃圾基因是一些功能基因的啟動子，甚至連一些分子也決定著某種功能基因是開啟還是關(guān)閉，這些因素也統(tǒng)稱為觸發(fā)基因表達的板機。

研究人員進一步發(fā)現(xiàn)，基因測序只是檢測DNA的線性序列，即便發(fā)現(xiàn)基因變異、失序、缺失、增加、減少或重復(fù)，也無法獲得人的生老病死的全面信息或基本信息。因為遺傳信息的編碼和表達不僅取決于DNA的線性序列，即4個堿基的排序，還取決于DNA和染色質(zhì)結(jié)構(gòu)的表觀遺傳學(xué)修飾。表觀遺傳修飾或表觀遺傳學(xué)現(xiàn)象主要包括DNA甲基化、染色質(zhì)構(gòu)象變化、基因組印記、基因沉默和RNA編輯等。其中，DNA甲基化是一種主要的基因組DNA表觀遺傳修飾形式，異常的DNA甲基化才是癌癥的特征。

目前，基因測序的收費也非?；靵y。有的機構(gòu)做一次全基因測序要38萬元左右，聲稱是把人體內(nèi)2萬多個基因掃描排列一遍；有的“基因檢測”體檢套餐價格達7.6萬元；還有的單獨檢測68項基因的價格是3.4萬元；當(dāng)然也有便宜的，125項基因檢測的基礎(chǔ)套餐價格僅為1888元。

凡此種種都反映了在國內(nèi)基因測序理念和收費的混亂，或許這些才是叫?；驕y序的深層原因。

基因測序技術(shù)一直在發(fā)展

如果理性看待，基因測序當(dāng)然是有巨大作用的?；驕y序可以讓人們更前瞻地了解一些遺傳病和罕見病，發(fā)現(xiàn)致病基因，從而提早采取控制措施，及時治療。因此，基因測序為解釋人類重大疾病發(fā)病機理，開展個性化預(yù)測、預(yù)防和診斷治療奠定了基礎(chǔ)。

目前比較普遍使用的基因測序手段是英國科學(xué)家弗雷德里克·桑格（Frederick Sanger）等人于1977年發(fā)明的雙脫氧鏈末端終止法，其原理是根據(jù)核苷酸在某一固定點開始，隨機在某一個特定的堿基處終止，產(chǎn)生A、T、C、G四組不同長度的一系列核苷酸，然后在聚丙烯酰胺凝膠上電泳（PAGE）檢測，從而獲得DNA序列。

如果根據(jù)測序儀來劃分，基因測序大致經(jīng)歷了三代測序儀。第一代測序儀俗稱毛細管基因分析儀，2001年初個人基因組草圖發(fā)表，當(dāng)時科學(xué)家們所用的測序平臺就是第一代測序儀。2006年，以454公司（現(xiàn)并入Roche公司）模型機為代表的第二代測序儀出現(xiàn)，其特點是，邊合成邊測序，從而實現(xiàn)了高通量測序。現(xiàn)在，引領(lǐng)新潮流的第三代測序儀也在陸續(xù)研發(fā)中，如單分子測序儀等。

如果根據(jù)技術(shù)類別來劃分，則基因測序大體分為三代。桑格發(fā)明的雙脫氧終止法和后來的自動測序?qū)儆诘谝淮驕y序技術(shù)；以高通量為特點的技術(shù)屬于第二代測序技術(shù)，而且已逐步成熟并商業(yè)化；以單分子測序為特點的技術(shù)屬于第三代測序技術(shù)，現(xiàn)在也已經(jīng)出現(xiàn)。單分子測序代表了未來基因測序的方向，其優(yōu)勢是能夠?qū)蝹€DNA分子進行測序，而目前市場上的主流測序儀只能對分子群體進行平均測序。

另一方面，在測序成本上，現(xiàn)在只花1000美元就可以對一個人的基因組測序的技術(shù)已出現(xiàn)。總部位于美國加利福尼亞州卡爾斯巴德的生命技術(shù)（Life Technologies）公司的子公司Ion Torrent就宣布，他們推出的一款新的測序機器Ion Proton，能夠在一天內(nèi)完成個人全部基因組測序，所需費用不到1000美元。與此同時，總部位于美國加利福尼亞州圣迭戈市的Illumina公司也不甘示弱，已推出HiSeq X Ten測序系統(tǒng)，可以將個人基因組測序的機器和試劑成本控制在1000美元以內(nèi)。

基因測序應(yīng)用在何方

顯然，基因測序的優(yōu)勢在于它能查出基因序列在線性上的變異，對于診斷和預(yù)測一些疾病是比較準(zhǔn)確的。例如，唐氏綜合征（又稱21三體綜合征）是人體染色體組的第21對染色體發(fā)生了變異（兩條變?nèi)龡l），這就是一種染色體變異中的數(shù)目變異。因此，基因測序技術(shù)已經(jīng)較廣泛地應(yīng)用到唐氏綜合征產(chǎn)前診斷，基因測序的準(zhǔn)確度比傳統(tǒng)的血清測試要高出幾十個百分點，可以達到99%以上。所以，對于這種基因數(shù)目變化為特征的疾病，基因測序可以大顯身手。

基因測序的優(yōu)勢還在于，它可以進行微衛(wèi)星序列分析、長片段多聚酶鏈反應(yīng)（PCR）、RT-PCR（定量PCR）等分析，臨床上除進行常規(guī)DNA測序外，還可進行單核苷酸多態(tài)性（SNP）分析、基因突變檢測、HLA配型、親子和個體鑒定、微生物與病毒的分型與鑒定等。endprint

在解析病原體上，基因測序也發(fā)揮著重要作用，可以了解病原微生物和解碼其功能基因，找到攻克病原體的好方法，如藥物、疫苗等。例如，2011年5月德國爆發(fā)大腸桿菌疫情，進而并發(fā)溶血性尿毒綜合征（HUS），到6月導(dǎo)致26人死亡，約500人入院。中國華大基因研究院和德國漢堡-埃本德多夫大學(xué)醫(yī)療中心通過基因測序發(fā)現(xiàn)，致病大腸桿菌O104∶H4基因序列，與2001年德國從腹瀉病人大便中分離到的大腸桿菌01-09591，及2002年從中非長期腹瀉的艾滋病患者大便中分離到的大腸桿菌55989，有高度相似性，這也為治療和未來預(yù)防大腸桿菌疫情提供了線索。

基因測序帶來的兩難選擇

但是，基因測序也存在短處。其一，它不能提供基因綜合發(fā)揮作用的其他信息，如無法提供表觀遺傳修飾、“垃圾基因”的作用和后天環(huán)境作用的信息。其二，它可能為人們帶來兩難選擇。其三，它會造成倫理問題。

基因測序造成人的兩難選擇可以從美國好萊塢電影明星安吉麗娜？朱莉切除雙乳乳腺談起。朱莉通過基因測序得知，她的身體攜帶致癌基因BRCA1，醫(yī)生據(jù)此認(rèn)為，她患乳腺癌的幾率大約是87%，患卵巢癌的幾率是50%。于是，朱莉決定先發(fā)制人，將發(fā)病的可能性減到最小，從2013年2月開始切除乳腺并重塑乳房。未來，她還將繼續(xù)進行卵巢切除手術(shù)，以徹底降低致癌風(fēng)險。

朱莉有癌癥家族史（其母患卵巢癌，與病魔搏斗了10年，于2007年病逝，享年56歲），朱莉選擇預(yù)防性手術(shù)的最大優(yōu)點在于，她可能不會重蹈母親的覆轍。

不過，切除了乳腺和卵巢是否就能擔(dān)保朱莉未來不會患癌呢？這是一個未知數(shù)。迄今，人類對癌癥的發(fā)生、發(fā)展、轉(zhuǎn)化、治療既有一些了解，但并非完全了解。癌癥如同其他疾病一樣，既有先天遺傳原因，也有后天生活方式的因素。即便以癌癥的基因遺傳因素來看，目前的認(rèn)識也是多因素的。人體內(nèi)既有致癌基因，也有抑（抗）癌基因，而且這些基因都并非是一兩個，而是有很多。目前發(fā)現(xiàn)的致癌基因和抑癌基因就有好幾十種。癌癥的發(fā)生與否是致癌基因和抑癌基因在整體水平此消彼長的結(jié)果。

同時，對于具體的癌癥來看，每種癌癥也有特定的致癌基因和抑癌基因，如乳腺癌不僅有致癌基因BRCA1，也有BRCA2，同時還有抑癌基因p15、p16和Rb等，因此，在基因?qū)用嬉呀?jīng)存在抗衡癌癥的力量。

另一方面，即便切除乳房（乳腺）和卵巢，也只是切除了癌癥發(fā)生的靶器官，并不可能根除一個人所有細胞染色體上的致癌基因。當(dāng)靶器官切除了，致癌基因固然不能作用于靶器官而致癌，但同樣可以作用于類似的組織和器官，例如，與卵巢相似的組織——子宮內(nèi)膜，因此，這些部位同樣有患癌的可能。

更重要的是，基因和遺傳對癌癥的發(fā)生起到的作用不過占30%左右，后天的生活方式和個體的免疫功能更加重要。也就是說，如果在衣食住行方面健康、合理，并且加強鍛煉，提高免疫力，則防癌的作用要高于基因致癌的作用。

而且，癌癥的產(chǎn)生有一個過程，即便DNA受損或致癌基因誘導(dǎo)基因變異，也并不意味著癌癥就會產(chǎn)生，因為DNA有強大的修復(fù)功能。如果DNA得到有效修復(fù)，就不會發(fā)生癌癥。即便DNA的自身修復(fù)功能失效，也還不會形成癌癥，而是要等細胞發(fā)生分裂，在下一代細胞接受了錯誤信息后，新產(chǎn)生的細胞才會在形態(tài)和性質(zhì)上發(fā)生變化，形成癌細胞；然后，多個癌細胞慢慢發(fā)展成癌瘤克?。ò┘毎麍F）。真正的癌癥形成還需要從癌細胞團到患者出現(xiàn)癥狀，并且在臨床上可以觀察到成形的癌瘤并確診，這個過程因人而異，短則幾年，長則數(shù)十年。這也依賴于每個個體的免疫功能是否強大。

預(yù)防癌癥是一個整體的長期的工程，單純切除一兩個靶器官的作用遠不及包括后天生活方式的整體預(yù)防。

基因測序容易陷入倫理泥沼

基因測序當(dāng)然要遵循知情、自愿的原則，這對于成年人來說問題不大。但是，對于新出生的孩子，就會深陷倫理泥沼。

2013年9月4日，美國國立衛(wèi)生研究院宣布，將在未來5年總共投入2500萬美元，用于資助為新生兒基因組測序，參與這個測序項目的有數(shù)百個美國嬰兒，在這些嬰兒出生后不久，科學(xué)家將立即為他們測序基因，測序的費用由美國國立衛(wèi)生研究院國立兒童健康與人類發(fā)展研究所和美國國家人類基因組研究所提供。

對于為何要為新生兒進行基因測序，國立兒童健康與人類發(fā)展研究所所長阿蘭·古特馬策（Alan Guttmacher）稱，每個新生兒在出生時，將會有自己的基因序列，它將成為電子健康記錄的一部分，并且終其一生都會被用來幫助這些孩子更好地預(yù)防疾病，尤其是探測遺傳疾病以及更多地警示一種疾病的早期臨床表現(xiàn)。

這項為新生兒進行基因測序的計劃具體為，布里格姆婦科醫(yī)院與波士頓兒童醫(yī)院組成的小組，將研究新生兒父母怎樣利用基因組測序結(jié)果防范兒童未來患病及其治療方法。堪薩斯梅西兒童醫(yī)院的研究人員將以重癥監(jiān)護新生兒為對象，研究基因組測序能否加快疾病診斷。加利福尼亞大學(xué)舊金山分校及北卡羅來納大學(xué)的兩個研究小組，則針對新生兒的“外顯子組”測序展開研究，以確認(rèn)該技術(shù)能否與現(xiàn)有新生兒篩查方法結(jié)合使用。

古特馬策也承認(rèn)，盡管基因組測序能在嬰兒生命之初就發(fā)現(xiàn)疾病風(fēng)險，但這種破譯個人遺傳密碼的能力也伴隨許多臨床與倫理問題，因此探討與新生兒階段有關(guān)的基因組研究技術(shù)、臨床與倫理這三重問題至關(guān)重要。

新生兒基因測序的倫理問題首先體現(xiàn)在，作為監(jiān)護人的父母是否有權(quán)代替孩子決定進行基因測序，如果有一天孩子長大了，認(rèn)為這種測序不是他們所想要的，是否侵犯了孩子的權(quán)利？但是，更為重要的是美國人類基因組織倫理委員會主席露絲·查德威克提出的幾點問題。假如一個孩子出生后就通過基因組測序發(fā)現(xiàn)像朱莉一樣帶有乳腺癌基因，家長該如何處理這種情況？假如在胎兒時期就發(fā)現(xiàn)問題，是否會導(dǎo)致流產(chǎn)決定？而且這種病有可能50年后才發(fā)作，甚至一輩子都不出現(xiàn)，那么，該如何應(yīng)對基因測序的結(jié)果？

如果不回答和解決這些問題，基因測序必然陷入困境，甚至?xí)`入歧途。

另一方面，過去的研究發(fā)現(xiàn)，基因測序可能在15%～50%的患有未確診疾病的兒童身上找到相關(guān)疾病的遺傳原因，那么參與測序的其他健康兒童的基因信息該如何處理？例如，醫(yī)生應(yīng)該從患者基因中檢測何種信息，有多少信息應(yīng)該告知其家庭，以及誰應(yīng)該擁有和控制這些基因數(shù)據(jù)等。美國密蘇里州兒童醫(yī)院遺傳學(xué)家史蒂芬·金斯莫（Stephen Kingsmore）也提出警告，要進行基因測序，結(jié)果將是，每個真陽性伴隨著20個假陽性。

所以，美國明尼蘇達州公民健康自由會議主席、聯(lián)合創(chuàng)立者推拉·布雷斯（Twila Brase）認(rèn)為，“測序新生兒的基因會有極大的危險性，如果出了問題，他們不會表達，父母也不知道他們?yōu)樽约?、孩子及其未來，以及彼此的關(guān)系，打開了一個怎樣的潘多拉盒子?！?/p>

其實，基因測序的倫理難題和危險性同樣存在于成年人。因此，可以說，基因測序?qū)τ谝话闳藖碚f是一把雙刃劍?；驕y序即便將來要開展，也需要在制定完整的規(guī)則和倫理原則之后方可進行。

不過，基因測序也許不能一刀切。如果現(xiàn)在叫停一些已經(jīng)成熟的基因測序診斷，如對唐氏綜合征的診斷，就有可能讓孕婦冒著風(fēng)險生下有缺陷的孩子。因此，叫?；驕y序或許應(yīng)當(dāng)有針對性。endprint