盧煜明 煮公仔面、看哈利波特，開創(chuàng)無創(chuàng)DNA產(chǎn)前檢測之先河

李珊珊

無創(chuàng)的唐氏產(chǎn)前診斷，是這個研究領域真正的桂冠，這位擅長發(fā)散思維，執(zhí)行力又迅速而集中的臨床科學家，終于摘取桂冠

用兩種顏色的水筆和會議室的一塊白板解釋完如何利用母親血液里的DNA檢測出胎兒的唐氏綜合癥，盧煜明站在黑板一側略微低頭思考，他說：這條路走下來，很重要的一年是1997年?！澳且荒?，我從英國回港，這是一個很好的機會，去回顧我做過的事情，哪些路是走錯的，將來應該怎么做……我現(xiàn)在經(jīng)常想，如果當時不是決定回來，也許我還在做過去舊的方向?！?997年，盧煜明回到香港，在位于沙田的那座醫(yī)院的一間不大的實驗室，只有一個實驗員。那一年，他發(fā)表了那篇文章《母親血漿和血清中存在胎兒的DNA》，從一定意義上，這項發(fā)現(xiàn)打開了無創(chuàng)產(chǎn)檢技術的一扇窗。

快煮血漿

在TEDx里，這位看起來永遠溫文而專注的醫(yī)生回憶自己對無創(chuàng)產(chǎn)檢技術產(chǎn)生興趣的原因，他說：還是醫(yī)學生時，我很不能理解，為什么一個職業(yè)醫(yī)生要建議懷孕的母親去做一個有可能導致流產(chǎn)的產(chǎn)前診斷手術，“為什么一個治病救人的醫(yī)生要把一根長針插入一個母親的腹部，為什么不能僅僅用母親的體液，比如血液，去檢測胎兒的DNA是否正常？”

在實驗室的小會議室，用一小時的時間，盧煜明講述了自己的發(fā)現(xiàn)，從聚合酶鏈式反應的技術講起。那項被簡稱作PCR的技術，只需要丟一些酶，放一點引物，控制一下溫度，就能迅速地擴容特定的DNA分子。盧煜明接觸這項技術是在1987年，那時PCR技術剛剛興起。剛從斯坦?；赜募s翰·貝爾（John Bell）在牛津做了個關于PCR技術的講座，他是最早使用PCR技術的那批人。PCR技術具備改變世界的潛質，比如，對少量DNA樣本進行精確檢測，比如，基因測序……在座的聽眾中有多少人能夠意識到，我們并不清楚，但被這項神奇技術深深吸引的人群中，盧煜明顯然是學習意愿突出的一個。講座后，盧煜明去見了貝爾，在他的實驗室找到了一個職位。這位在讀的醫(yī)學生，成了較早開始使用PCR進行研究的人。

1989年初的一個晚上，在牛津的家里，盧煜明和朋友討論，能否通過檢驗母親血液里的胎兒基因來診斷這個孩子的性別——這可真是個不錯的科學問題。盧煜明說服了一位教授，借用對方的實驗室，很快，他們大致捕捉到了一部分信號。然而，因為血液里的大部分細胞是母親自己的，這樣的檢測很容易出現(xiàn)假陽性或假陰性，可靠性并不高。畢業(yè)那年，利用母血細胞檢測胎兒性別的研究發(fā)表在了《柳葉刀》雜志上。“那篇論文是我科研生涯的一個很好開始，”在醫(yī)院做了一年實習醫(yī)生，希望繼續(xù)自己這項研究的盧煜明決定再回牛津讀博士。

理性地看，讀博是個有些冒險的舉動。當時的導師只能給他三個月的工資，之后的資助都需要自己去申請。他一共申請了四個獎學金，才讀完了博士。而利用孕婦血液檢測胎兒情況的設想，本以為只需幾個月，但做下來幾乎用了八年。

1996年，盧煜明在《自然醫(yī)學》雜志上看到了兩篇論文，從腫瘤病人的血漿或血清中檢測到腫瘤基因，他認為“胎兒和癌細胞其實有些相似的地方，因為這些都是寄宿在另一個人身體里。如果一個腫瘤的基因可以在血漿中找到，沒有理由找不到一個八磅重的胎兒的基因”?；馗矍皫讉€星期，在“快煮”過的血漿中，他發(fā)現(xiàn)了胎兒的DNA——在懷有男性胎兒的孕婦血漿中檢出Y染色體的幾率有80%，當時，其他檢測方法應用于類似提及血液上的成功率大約只有不到20%。

在很多故事中，這個“快煮”血漿的方法常被類比作“煮公仔面”——因為吃不慣英國的食物，盧煜明時不時在自己房間煮公仔面。

“‘快煮的動作在當時很關鍵嗎？”

“并沒有。最關鍵的并不是煮沸，是選擇了血漿，而不是母親的血細胞。

“用什么方法去提取并不重要，最重要的是要從血漿而不是血液中尋找。煮沸其實是一個當時能想到的最簡單方法。一方面，當時我處于從英國回香港的過渡期，實驗室還沒建好，設備都還沒有，我需要一個最簡單和容易操作的方法;另一方面，從血漿中提取胎兒DNA，當時是一個別人都沒想到的新東西，我需要保證這個方法在任何實驗室，哪怕設備不太好的那種，也可以被輕松地復制出來。”

“在英國既做臨床醫(yī)生，又做研究工作，如何分配時間？”

“我很幸運。當時申請到了威康基金（Wellcome Trust），針對我當時的情況，剛畢業(yè)，有想法卻沒有資源，當然，也沒有時間，這個基金可以提供一筆數(shù)目可觀的研究金，這筆錢甚足夠我去雇一個實驗員。我每天跟實驗員見兩次面，早上告訴她這一天需要做什么，然后我去上班做醫(yī)生，下午5點左右，實驗員下班時我再去見見她，看看她這一天出了什么數(shù)據(jù)?！?/p>

這位醫(yī)生由衷地贊嘆：“那個基金非?？犊?，給我的資助總額大約有27萬鎊，在1994年，真是很大很大一筆錢。希望中國能有多一點這樣的資助項目去支持有志研究事業(yè)的醫(yī)生?！?/p>

在1997年那篇論文的討論部分，盧煜明談到使用更精密的檢測方法后，這種檢測血漿的方法可以提升準確率，用于避免一些跟性別有關的遺傳疾病的發(fā)生，并展望了血漿檢測方法的將來，“可能也是個進行唐篩的可行辦法?！?/p>

哈利波特的H

唐氏綜合癥，即21-三體綜合癥，是一種染色體異常疾病，母親或父親的卵子或精子在減數(shù)分裂時，第21號染色體未能正常分開，導致胎兒體內多了一條21號染色體。因為這條多出來的染色體，嬰兒出生后會有明顯的智能落后、特殊面容、生長發(fā)育障礙和多發(fā)畸形。在母親年齡為35歲的人群中，唐氏綜合癥的自然發(fā)生率大約有千分之一，而且這個幾率會隨著母親的年齡顯著升高。

然而，孕婦的外周血血漿中不僅有胎兒DNA，更多的是自己的DNA。一般來說，胎兒DNA僅占DNA總量的10%左右。使問題復雜化的是，胎兒DNA和母親DNA的比值不是定值，而是一個變化范圍很廣的變量，低的僅有2%， 高的甚至可以到35%。要在血漿中檢測胎兒到底是有兩條21號染色體（正常）還是三條（唐氏綜合癥），如同要通過一堆殘缺不全的碎片去判斷一件瓷器的某個地方是否多了一塊，幾乎是不可能完成的任務——畢竟，“在血漿中得到一個包裹在細胞里的染色體是件過于奢侈的事情”。然而，盧煜明不相信母親血漿中的胎兒DNA只能預測性別，決定去挑戰(zhàn)唐氏綜合癥，“這是最重要的東西，因為大部分的孕婦做產(chǎn)前診斷都是為了診斷唐氏?！倍鴮τ跓o創(chuàng)的唐氏產(chǎn)前診斷的實現(xiàn)，2012年接受美國《臨床化學雜志》采訪時，阿姆斯特丹自由大學臨床生化系分子生物學實驗室主任Cees Oudejans評論說：“那是我們這個研究領域真正的桂冠?！?

在香港中文大學教學醫(yī)院，盧煜明的實驗室從到大，2007年李嘉誠醫(yī)學大樓建成，他們又搬到了新大樓里，“這些頂尖的實驗設備對我們的研究工作有很大的助力?！背?003年SARS期間，他們曾停下手中的工作，用半年的時間去做SARS病毒的測序分析，這間實驗室都在專注地研究血漿中散布的DNA，用于產(chǎn)前檢測或者癌癥篩查。

一位英國記者寫到，盧的研究通過尋找某種跟21三體相關的標志物，對唐氏綜合癥實現(xiàn)了靈敏的檢測;而另一位美國記者則寫到，看3D電影《哈利波特與混血王子》時，盧忽然找到了靈感——除了母親的基因組，還需要父親的基因組……

究竟用的是什么辦法？盧煜明的答案很簡單：我們用了很多辦法，這兩條都在其中。

他非常自然地站起來，走到研究所會議室的白板邊，拿起兩種顏色的水筆。黑板自動地分作兩半，左邊用來解釋細節(jié)，右邊開始列他們用過的方法：看濃度，孕婦血液中胎兒的DNA太少，濃度變化往往不顯著;找RNA，RNA往往不穩(wěn)定;甲基化，利用單分子量化分析的方法數(shù)數(shù)兒并給胎兒基因組測序。

甲基化的方法，便是報道中的那個標志物。那是個長長的故事：有一種基因名叫印跡基因，比如說，有的印跡基因只有遺傳自爸爸才會表達，遺傳自媽媽的那類基因都是沉默的。而通過觀察甲基化的情況，便可以測出血漿中DNA片段的來源。用這個方法檢測簡單便宜，而且，“可能最聰明”。

以父親和母親的基因為框架，利用母親的血漿來測胎兒基因組序列，靈感確實來自《哈利波特》。2009年，與太太去看電影，一開場，3D版的“Harry”拖著長尾巴迎面撲來，他的眼睛迅速捕捉到了左手邊那個“H”，多么地像一對染色體……他有了個靈感，并用電影剩下的時間去完善那個想法。電影看完出來，他給實驗室的成員發(fā)了一封電郵，幾個月后，他們完成了利用母親血液中的胎兒DNA構建胎兒基因組的工作。

目前的研究方向仍然集中在孕婦的血漿中嗎？

“另一部分工作是利用血漿進行癌癥檢測。最有趣的一點是，你永遠都不知道下一步會是什么樣子?！眱芍芮埃R煜明的研究團隊剛剛在《美國科學院院報》上發(fā)表了新論文，母親體內的DNA片段，斷點并不是隨機的。出人意表地，母親的DNA好像偏愛在一個固定的地方斷開，而胎兒的DNA則特別喜歡在另一個固定的地方斷開……

臨床科學家與科幻電影

這位科學家喜歡看電影，熱愛的電影大多是科幻片，“看這類電影，我會有到了未來世界的感覺。”除了《哈利波特》，盧煜明還提到了另一部影響他職業(yè)生涯的電影——“因為我對做科學研究感興趣，做醫(yī)生時選擇了病理學作為方向，在要去解剖病理學系做講師面試的前一天，我看了《異形3》?？粗娪伴_頭的解剖鏡頭，我禁不住想，我真的想一輩子做這樣的工作嗎？”幾個月后，臨床生化學系也請講師，盧煜明去了那里。

“他經(jīng)常在出差的飛機上看電影，回來推薦給我們……”盧煜明的同事、香港中文大學醫(yī)學院化學病理學系教授趙慧君這樣介紹，她是盧煜明在香港中文大學指導的第二個博士生。當時，在實驗室，她的研究方向是產(chǎn)前檢測，尤其是針對唐氏的篩查。盧煜明的第一位博士生則致力于癌癥的檢測。趙慧君認為，盧煜明“總能從一個獨特的角度看到別人看不到的東西，哪怕是看一部電影”。那位分子生物學家Cees Oudejans，也曾在某次接受采訪中評價這位同行為“發(fā)散思維者”。

這位科學家既擅長發(fā)散思維，執(zhí)行力又迅速而集中，趙慧君用了三個字形容他的工作風格：“快靚正”——做得快，完成得漂亮，正確，不多不少，恰到好處。“我們在實驗室討論電影，預測故事的結局，科學方面的探索與發(fā)現(xiàn)也是類似，我們很努力，希望第一個告訴這個世界，我們猜對了?！?/p>

醫(yī)生與科學家，兩種職業(yè)更喜歡哪個？“我覺得自己是個臨床科學家，”他說。選擇臨床科學，源頭也許來自他的父親。父親盧懷海也是醫(yī)生，年少時，盧煜明和弟弟被拉去做聽眾，為他的學術報告提意見，再大一點，父親甚至會征用兒子來幫忙準備幻燈片?！拔以诤苄〉臅r候，就知道學術研究是怎么回事?！?/p>

盧煜明的母親是個音樂教師，弟弟學習鋼琴，盧煜明卻不擅長音樂，“我喜歡用自己的方法去解決問題，學鋼琴，老師教授的方法太沉悶了，除非能讓我用我自己的方式去演奏，也許我會產(chǎn)生點興趣?！背丝措娪埃@位臨床科學家的業(yè)余愛好還包括旅游和攝影，看到攝影師為他在玻璃門前拍攝的包含鏡像的照片，他像孩子一樣吃驚：為什么可以這樣拍？

盧煜明的太太在牛津大學時研究的是半導體物理學，科學是兩人重要的共同愛好，太太曾與他合作過一篇文章，發(fā)表在《科學》雜志上，文章的內容是關于用DNA模擬計算機的運算，“DNA計算機可以神奇地解決最優(yōu)路徑問題?！蹦瞧恼碌牡谌蛔髡呤撬麄兘Y婚時的伴郎，那是一位研究計算機科學的博士。

而那部被靈感打斷了的《哈利波特與混血王子》，何時去補看呢？

“直到現(xiàn)在，我還沒有再去看。有一天，我會去的。”

獲獎理由

盧煜明是臨床科學家，既是治病救人的醫(yī)生，又是探索世界的科學家。

2016年9月，湯森路透公布的“引文桂冠獎”得主名單中，盧煜明榜上有名，該獎經(jīng)常被視為諾貝爾獎的預測榜單。他的獲獎理由是在孕婦血漿中檢測到胎兒游離DNA，取得了無創(chuàng)產(chǎn)前檢測的革命性成果。這項技術之前，醫(yī)生們只能用有一定流產(chǎn)幾率的羊水穿刺技術來確診唐氏綜合癥。自1989年在醫(yī)學院讀書開始，盧煜明對無創(chuàng)篩查唐氏綜合癥的問題產(chǎn)生了興趣，經(jīng)過二十多年的專注努力，終于幾近圓滿地解決了這個問題。