破解生命語言的“世界測序工廠”

袁文

在科幻警匪美劇《機器之心》描繪的2048年世界里，科技以失控速度發(fā)展，基因技術(shù)無處不在：

比如狂熱的克隆技術(shù)追隨者殺害女性，利用受害者的人類基因，制作逼真的性愛機器人；改造人無處不在，他們在子宮里經(jīng)歷過基因調(diào)整，出生后具備美貌、健康、聰明、長壽等特質(zhì)……美劇里的世界未必會變成現(xiàn)實，但基因技術(shù)或許很快就要爆發(fā)潛能。

在騰訊WE2014大會上，華大基因研究院院長王俊也描繪了基因技術(shù)可能帶來的改變：修改基因讓寶寶遠離疾病、實現(xiàn)青春永駐、長壽等。

盡管早有科學(xué)家自嘲——如果生物界有解決不了的問題，就說它是由于基因決定的，多半錯不到哪里去——但以上種種奇妙酷炫的應(yīng)用，還是讓現(xiàn)場聽眾心潮澎湃。陣陣掌聲之中，王俊只是微笑，語氣始終篤定冷靜，似乎早已習(xí)慣了這樣的反應(yīng)。

的確，說到基因技術(shù)，位于深圳的華大基因在全球范圍都位于領(lǐng)先地位一美國前副總統(tǒng)戈爾多次在新書《未來：改變?nèi)虻牧篁?qū)動力》中提及華大基因，將其譽為中國崛起的代表，就連以高冷著稱的奇點大學(xué)教授Raymond McCauley在10月現(xiàn)身北京演講時也對其贊嘆不已。

世界測序工廠

一個故事在生物科學(xué)圈里廣為流傳，2014年5月，美國副總統(tǒng)拜登在美國空軍學(xué)院畢業(yè)典禮上稱：“中國每年畢業(yè)的科技人員和工程師是美國的6到8倍，但我敢說你們說不出一個來自中國的創(chuàng)新項目、創(chuàng)新改變或創(chuàng)新產(chǎn)品?！?/p>

CNN隨后在官網(wǎng)上抨擊了這段狂妄之語，佐證便是華大基因。CNN稱：“該公司對DNA的測序工作做得比全球其他任何公司都要多，其數(shù)量超過了哈佛大學(xué)，也超過了美國國家衛(wèi)生研究院。”

事實上，相比“公司”，華大基因更愿意被外界稱為“機構(gòu)”，學(xué)術(shù)氣息也更濃。從華大基因的官網(wǎng)信息來看，目前它下設(shè)9個分支機構(gòu)，包括：華大基因研究院、華大基因?qū)W院、深圳國家基因庫、Complete Genomics、OigaScience、華大科技、華大醫(yī)學(xué)、華大農(nóng)業(yè)和華大制造。

其中，華大基因研究院最能代表其科研水平。院長王俊告訴《時間線》，研究院目前大約有1000名員工，研究內(nèi)容涵蓋醫(yī)療健康、農(nóng)業(yè)育種、環(huán)境等生命科學(xué)相關(guān)領(lǐng)域，現(xiàn)階段的重點方向包括：個人基因組、腫瘤、生育健康和動植物分子育種。而最值得驕傲的領(lǐng)域就在基因組學(xué)研究，“華大在這方面處于國際領(lǐng)先水平”。

至于“國際領(lǐng)先水平”要如何理解，數(shù)據(jù)無疑是最有說服力的：

首先是發(fā)到手軟的論文。根據(jù)截至2014年的最新數(shù)據(jù)，華大基因研究院在《自然》、《科學(xué)》等國際頂級學(xué)術(shù)刊物上發(fā)表論文近200篇一在華大基因的博物館有一整面墻貼出了代表性學(xué)術(shù)論文集結(jié)。據(jù)參觀者稱，這份沉甸甸的科學(xué)的力量，很容易讓人自覺渺小。

這些年，華大基因主導(dǎo)或參與的國際項目包括“千人基因組計劃”、“國際大熊貓基因組計劃”、“人體腸道微生物基因組研究計劃（MetaHIT）”、“鳥類基因組系統(tǒng)演化史項目”等等。

臨床方面，華大基因已在全球范圍內(nèi)為53個國家的近44萬名孕婦提供了無創(chuàng)產(chǎn)前基因檢測（NIFTY）服務(wù)。

華大基因因此被《自然》雜志專題報道稱為“世界測序工廠”——這組數(shù)據(jù)背后是全球最大的測序?qū)嶒炇?。王俊告訴《時間線》，目前華大擁有超過200臺測序儀，完成一個人的測序只需要1天左右。

從1%到50%

哈佛大學(xué)遺傳學(xué)家喬治·洽奇曾經(jīng)用一句話概括華大基因：“1999年，華大基因參與了人類基因組計劃的1%，而到今天，華大的基因測序能力讓其在世界基因測序上的貢獻超出了50%?！?013年，華大以1.18億美元收購上游設(shè)備制造商CompleteGenomics入工，喬治又把這個比例提升至80%。

時間倒退到1999年。中國在這一年加入了國際人類基因組計劃。在這項歷時13年耗資30億的重大工程中，中國科學(xué)家承擔(dān)人類3號染色體短臂上約3000萬個堿基對的測序任務(wù)，約占1%。而這1%的大部分工作就由華大基因（前身為北京華大基因研究中心）完成。一時間，華大基因名聲鵲起。

今年38歲的王俊就是從“1%”時代開始與華大結(jié)緣的。這位當(dāng)時還在北京大學(xué)生命科學(xué)院讀研的年輕人，兼通生物、數(shù)學(xué)和計算機，承擔(dān)起了早期華大基因生物信息中心組建和大部分?jǐn)?shù)據(jù)分析處理工作。

隨后15年，王俊參與了華大基因幾乎所有的重大科研項目。2012年，這位昔日學(xué)霸是唯一一位入選《自然》雜志“2012年世界科學(xué)界年度十大人物”的中國人。

不過，華大基因的發(fā)展并非一帆風(fēng)順。最重要的轉(zhuǎn)機在2010年出現(xiàn)。年初，華大基因拿到國家開發(fā)銀行15億美元貸款，從美國Illumina公司購買了128臺新一代測序儀Hiseq2000，一臺機器價格相當(dāng)于一輛法拉利跑車——這是Illumina公司單筆數(shù)額最大的交易，也成為華大基因測序能力的最重要支撐，被戲稱為“核武器”。

到2012年，華大基因的測序產(chǎn)出能力已經(jīng)占到全球一半以上。隨之而來的是營收增長。華大基因找到了首個商業(yè)模式：為科研機構(gòu)、制藥公司、育種公司等提供測序服務(wù)。

但另一方面，“世界測序工廠”、“基因界的富士康”等稱號也開始如影隨行。與128臺新一代測序儀Hiseq2000同期加入華大基因的，還有上千位“科技民工”。對此，華大基因創(chuàng)始人汪建并不介意，“把工業(yè)發(fā)展模式搬到生物經(jīng)濟上來，我們是世界上唯一一家”。

“技術(shù)進步帶來的各種爭議很正常，我們從來都沒有太把這個當(dāng)回事?！蓖蹩∫哺嬖V《時間線》，華大基因有自成一套的發(fā)展模式。

他特別提到，生物技術(shù)（BT）和信息技術(shù)（IT）的發(fā)展改變了傳統(tǒng)的科研模式，大大縮短了科學(xué)發(fā)現(xiàn)到產(chǎn)業(yè)化的過程。基因技術(shù)的發(fā)展離不開生物技術(shù)和測序技術(shù)，尤其是新一代高通量基因測序技術(shù)出現(xiàn)后，測序速度和通量大大提升，從而降低了成本。

但隨著海量數(shù)據(jù)的積累，科研機構(gòu)對于數(shù)據(jù)進行挖掘和分析解讀的能力，正在面臨挑戰(zhàn)。王俊在接受《時間線》采訪時表示，目前數(shù)據(jù)分析成本太高，數(shù)據(jù)解讀和展示存在挑戰(zhàn)，華大基因正在開發(fā)這方面的工具，3000元套餐預(yù)計在未來一兩年內(nèi)能正式推出。

蘋果的另一面

基因技術(shù)在現(xiàn)實生活中的應(yīng)用其實已經(jīng)很多。

近幾年里最有名的案例大概就是安吉麗娜·朱莉。她通過遺傳基因檢測發(fā)現(xiàn)自己攜帶名為“BRAC1”的基因，未來因此罹患乳腺癌的幾率高達87%。在醫(yī)生建議下，她選擇切除雙側(cè)乳腺，讓風(fēng)險下降至5%。

朱莉公開了自己的經(jīng)歷，并呼吁中低收入國家女性都應(yīng)獲得基因檢測和預(yù)防性治療的機會。在全球，乳腺癌每年造成45.8萬女性死亡。

王俊告訴《時間線》，事實上，“不僅僅是名人，在國內(nèi)外還有很多通過基因檢測診斷罕見病的案例”，最近的例子包括乳靡血患兒、粘多糖癥患兒、“拇指姑娘”等等。

而隨著成本逐年降低，基因測序費用或許會降至普通民眾都能接受的程度。奇點大學(xué)生物技術(shù)和信息學(xué)項目負(fù)責(zé)人Raymond McCauley甚至斷言，將來做一次基因測序的費用，可能跟一次馬桶沖水差不多。

作為人類生命語言的基因暗藏奧秘，如同一個誘人的紅蘋果，它的技術(shù)進步也散發(fā)著讓人欣喜的光芒，可能為各個領(lǐng)域帶來顛覆性的改變：

比如無性生育。英國劍橋和以色列團隊合作，實現(xiàn)了完全體外培養(yǎng)出成熟精子和卵子細胞，研究人員不僅首次將皮膚細胞完全在體外誘導(dǎo)成為誘導(dǎo)干細胞，并使其分化成人類原始生殖細胞，同時發(fā)現(xiàn)了體外培養(yǎng)誘導(dǎo)的關(guān)鍵基因SOX17基因；

比如護膚。最近，英國倫敦帝國學(xué)院教授克里斯·圖馬佐把他發(fā)明的微芯片基因快速測序儀用到了新領(lǐng)域——按每個人的DNA來定做護膚乳清，這或許會成為愛美人士今后抗老化的最佳美容品。

但隨之而來的擔(dān)憂也從未停止過，蘋果的另一面會是劇毒嗎？

在美劇《機器之心》描繪的科技失控的未來世界里，基因科學(xué)的暗黑一面頻繁出現(xiàn)：人們隨意花錢改變下一代基因，擁有完美基因的改造人自視甚高，多數(shù)無法與自然人和平共處；黑市里流行的整容手術(shù)，是醫(yī)生獲取供體某個完美器官的DNA，注射給客戶，不過代價是供體因心臟驟停而死亡，客戶也面臨毀容風(fēng)險。

對此，王俊在WE大會上強調(diào)了理性對待基因技術(shù)的重要性：當(dāng)人類擁有了改變基因的力量時，更加需要用意識和理性實現(xiàn)自我管理，“健康長命百歲并不是簡單的感性問題”。

用華大基因的愿景說就是：基因科技造福人類。這或許也是基因科學(xué)家們共同的終極目標(biāo)。