來源:華夏時報
(華大基因CEO尹燁)
「今天,我們對於生命科學的認知逐漸走到了一個『可知』、『可控』甚至『可逆』的階段。」
12月20日,華大基因CEO尹燁在由《華夏時報》、「水皮雜談」以及財經大V頻道主辦,中方信富、鬥牛財經聯合主辦的以「金融業2020:開放與融合」為主題的華夏機構投資者年會暨第十三屆金蟬獎頒獎盛典上,發表了「基因即因,未來已來」的主題演講。
尹燁對基因科學技術進行了生動的科普講解,結合人類基因技術的發展水平現狀及潛力,探知基因技術在生物製造、精準醫學的應用等無限可能。以下是演講原文:
生物製造:基因技術的想像空間
今天跟大家聊一聊基因這點事,我們每個人都活在人類有生以來壽命最長的智人時期,現在,中國人的人均預期壽命已經達到77歲。但實際上,講到基因,不得不提兩組科學家,其中一組科學家沃森和克裡克在1953年發現了DNA雙螺旋結構,另外一位是諾貝爾獎獲得者約翰·蘇爾斯頓,前者說生命是序列的,而後者說生命是數字的。換言之從基因的ATGC到0101的轉化是可以被計算的。今天,我們對於生命科學的認知逐漸走到了一個「可知」、「可控」甚至「可逆」的階段。
每一個人有幾十萬億個細胞,而一個細胞內大約有六十億個鹼基,三十億來自爸爸,三十億來自媽媽,但歸根結底都是由ATGC這4種鹼基所組成。我們可以猜一下,比如說,門口的一棵草和一個人共享的基因有百分之多少?答案是17%,我們跟一棵植物所共享的基因大約有17%。我們跟蒼蠅共享多少基因?答案是39%。同是脊椎動物的魚跟我們共享多少基因?63%。老鼠呢?80%。猴子呢?93%。猩猩呢?96%。人和人之間的差別只有千分之五。
1977年,人類解密了第一個DNA病毒基因組——174噬菌體,只有5400個鹼基對。而在去年,我們第一次解密了迄今為止基因組大小在32GB的最大的基因組——美西鈍口蠑螈,又叫六腳恐龍,這個物種的基因組是人類的10倍,物種基因組的大小和物種的高低程度是不成正比的。40年的時間,我們從只能解密幾千個鹼基的物種,到今天能夠解密幾百億個鹼基的物種。
華大基因在2018年與農科院和國際水稻研究所共同完成了「3000株水稻項目」,一次性做了3000株水稻的基因組測序,基本把這個地球上能做的主要水稻品系測完了。特別值得一提的是,該項目研究論文的發表中,這個字「粳」,經過很久考證,證明「粳」字讀音為gěng而非jīng。作為全英文期刊,Nature第一次出現了漢字「秈」和「粳」,原本是被定為日本人培育的稻種Japonica,第一次被更正為中國人的「粳」。
基因是可以讀的,也是可以被寫,甚至可以被創的。在1970年,當時人類只能合成一個只有77個核苷酸的序列,而在2017年3月,來自英國、美國、天津大學、清華大學的研究人員和華大基因一起合成了第一個人工酵母,所有基因並非來自於酵母的上一代,而是來自於人工的化學合成,這可以說是我們第一次真正合成了一個真核的生命的遺傳物質。
合成酵母能幹什麼呢?我們來看青蒿素,諾貝爾獎獲得者屠呦呦發現青蒿素可以抗瘧疾,實際上今天的青蒿素可以不再通過種植、收割青蒿的方式來提取,只要能把青蒿素的表達基因放到酵母菌中,一個100L的酵母發酵罐,所能產生的青蒿素相當於大約把整個澳門都種上青蒿再提取的量,差不多33平方公裡的面積。
這種製造我們稱之為生物製造,它是繼以前的農業製造、工業製造之後的生物製造。生物製造的目的不是為了收穫水稻、玉米等主糧的生物量,而是為了獲得有效物質。如果僅僅要這個物種的次生代謝產物,比如,只想要紅酒中的白黎蘆醇,那麼直接把白黎蘆醇合成就可以,維生素C、胡蘿蔔素、辣椒素、甚至無標籤的抗體和人血白蛋白等都可以通過生物製造合成。今天科學家已經可以通過酵母,甚至種水稻的方式表達全植物源、全人源化的表達產物,生物製造使得所有的次生代謝產物製造和生物藥物來源發生根本性的革命,這就是生命科技的力量。
談到我們的健康領域,這幾年,人類在再造器官上做出了巨大的努力。2013年,可以列印出仿生耳朵,可以知道視網膜細胞怎麼列印,2016年可以列印腎、肝,2017年列印骨骼、卵巢,2018年列印角膜、肺、心肌組織,2019年可以列印小型心臟。這就是「幹細胞+三維分化方案+3D列印技術」相結合,生物3D列印是把我們擁有再生能力的幹細胞放進去列印,這就可能給人類器官供源提供一個全新的途徑。
其實,只要幾公斤的DNA就能存下這個地球上已知的全部數據,為什麼?因為任何一個人的細胞裡面是60億個鹼基,就是6G,一克DNA能夠存到一個TB到一個PB的數據,所以幾公斤DNA就能存儲幾個EB到ZB的數據,所以即使人類目前存儲技術再進步,把矽基存儲做到極致,也遠遠不如今天的有機碳——生命的DNA所存儲的信息能力更大。從這個程度上講,自然依然是人類最好的老師。
精準醫學:從疫苗到基因
今天大家都想問我們到底能活多久,現在的生命科學能不能讓我們人類活到一百歲?至少這句話肯定錯了:人生70古來稀。今天中國人的人均預期壽命是77歲,如果活到70歲就走了,大家會認為這也太可惜餓了,但是在古代,這是很難的一件事。
我們是迄今為止壽命最長的一代智人。那麼除了巴馬之外,中國的長壽之鄉在哪兒?北上廣深——千萬級人口的城市,這四個城市的人均預期壽命都已經超過了80歲,這還是2016年的數據。我們既需要巴馬的青山綠水,也需要北上廣深先進的醫療服務,很大程度上,死不了,是被救回來了。通過藥物、急救術、心臟復甦術,通過精準醫療知道你這一刻的問題,把你救回來,所以某種程度講我們要感謝科技進步使得這件事成為了現實。
為了人類的健康水平,我認為科學家是很努力的,前沿科學家現在到底在做什麼呢?癌症能不能治癒,器官能不能再生,意識能不能雲端存儲?在這個過程中,因為我們有時做的太超前,我們先行者只能先自己做,才能影響他人。
以我自己為例,每年進行多組學檢測和抽取100mL血,把免疫細胞存起來,用溫度去冷凍時間,有一天我需要用免疫治療的時候,不是用我得了腫瘤時的免疫細胞,而是用我年輕時的免疫細胞來救我自己。
精準醫學同樣有些迷思,比如說,今天的精準醫學固然好,越來越貴,要麼用不起,要麼用不上,很大程度上講,今天能治療癌症的創新藥物,不管是PD-1還是CAR-T還是其他的免疫治療,唯一的問題就是太貴了,只有很少一部分人有能力接觸到或負擔得起,這個問題就給大家帶來很大困擾。我不擔心人類能不能實現這些問題,我擔心我們有沒有辦法使得不平等性能夠得到消除。
比如,大家都知道無創產前基因檢測,抽孕婦的外周血就知道胎兒是否正常,這樣的檢測費用在日本、美國是1000美金,北京、上海2000塊錢,深圳早已實現政府補貼下的全民覆蓋,不要錢,原因是這個檢測所用到設備和全部的試劑都是由華大基因自己完成,所以降到了只有中國香港價格的1/7。結果顯示,檢測量上去的時候,唐氏症候群的出生率就下去了,這跟疫苗是一樣的,普及率上去了,發病率就下去了。深圳、長沙、河北已被全覆蓋,我們把檢測價格降到幾百塊錢,在不提高公共衛生總支出的前提下,把覆蓋率拉高6倍。從這個意義上講,如果我們可以把這樣的檢測做到人人可測、可及,我們就有可能像當年用疫苗去克制傳染病一樣,通過基因檢測幫助控制遺傳病,這是我們在精準醫學所做的努力。所以防大於治,過去通過人人可及的疫苗解決了要麼治不好,要麼治不起的傳染病,而現在我們希望通過人人可及的基因檢測遠離這些治不好,或治不起的遺傳病。
中國智造:不再有「卡脖子」的技術
工具進步推動了科學認知,腦袋不會再聰明,但我們的工具卻是越來越強,我們知道了我們從哪兒來,到哪兒去,不斷探索生命的基本奧秘。有人說你們的測序儀都是進口的,誰有錢都可以。對,但那是過去,在2010年我們曾經購買美國的機器買成了全球最大的基因組中心,但是因為上遊早就對我們打壓,所以2013年華大收購了美國的CG公司,經過技術的迅速消化吸收和自主創新研發,在今天已變成了地球上「唯三」的可以量產臨床級別測序儀的公司,過去都是洋貨,今天都是國貨,而今天測一個人的基因組,在華大成本只要600美金,而美國還需要1000美金。
由摩爾定律,我們可以知道DNA測序的速度會帶來一個由基因指導的精準醫學的事件。而且華大自己的測序實驗室,已經幾乎不需要人,機器人全時可控的操作,就可以做完,這是一種基礎能力,就像每一個城市有超算,也像5G技術,其實每個人都可能擁有自己的基因序列,我們希望都是由中國人自己的智慧財產權完成的。
也有無數國家提出基因組計劃,甚至英國在去年10月份提出500萬人的全覆蓋的基因檢測。華大剛剛參與阿聯阿布達比的全民基因組計劃。這就意味著,二十年後我相信大家可能都會知道自己的基因序列,現在孩子們也一定會比我們這一代人對於生命信息,對於整個基因的解讀就像大家學英語一樣,可能會更加的普及。今天,負責任的講,應該說在基因測序領域已經沒有能讓我們「卡脖子」的技術。從1930年以後所有的Nature、Science的相當比例的論文,逐步呈現出生命科學和其他各個學科不斷交叉的狀態,二十一世紀必將是生命科學的世紀。所以對我個人來講,我特別喜歡的事情,是走到學校裡給孩子們講,希望他們能夠贏在生命世紀的起跑線上。
大家猜一下,元素周期表中,中國人發現的元素是幾個?答案是兩個,鋅和砷。近代物理以來幾乎就再沒有中國的貢獻,因為我們沒有好的現代物理設備。如果我用生命科學舉例,在測序過的高等動植物基因組中,中國人完成了多少?差不多32%,這其中又有近70%華大基因主導或參與,所以生命科學相比物理、化學,中國非但不落後,在局部領域我們還領先。
我們希望能夠使用國產的測序儀,不一定是華大,只要是中國可控的就好,做中國的樣本,數據上傳到中國的國家基因庫,論文發表在我們自己辦的期刊,打破國外過去的科技壟斷,這是我們想做的,從底層開始,希望能夠在生命科學領域構建的不僅僅是產業,也能構建科學技術的全面循環,實力更強大,我們才能更好的去跟國際接軌。
我們對生命科學的了解很多,但是基因不能解決全部的問題,以猴子為例,最近一次普查,一些保護區有80%猴子有血糖偏高的問題,因為人類把可樂等大量含糖飲料帶上去了,以前猴子在自然界不能輕易獲得糖,現在糖獲取多了,也不需要運動覓食,就在山上待著,待著待著大師兄已經變成二師兄的樣子。怎麼辦?其實糖尿病的根本問題不是遺傳,或者說只有一小部分是遺傳,絕大部分是我們的生活習慣,我們吃得太多,而我們動的太少,那怎麼辦呢?調好嘴,邁開腿,逐漸我們就會遠離這類的代謝症候群。
還有一個疾病,在座各位誰也逃不了,哪個人現在頸椎沒有問題?這是我真正看到危險的東西。有人說你怎麼看頸椎病,我認為這是一種傳染病,傳染源是微信、微博、臉書、推特……易感人群中,中國的網民8個多億,傳播途徑是3G、4G、5G,有人說傳染病應該有個疫苗,我想了想,要麼是停電,要麼是斷網。今天的手機不再是一個工具,開始變成我們的一個器官了,在大街上走,不擔心兜裡揣沒揣錢,而是手機有沒有電。而在醫學上,當你準確地知道你的器官在哪兒的時候,就意味著你的器官出問題了。但所有人都在找手機。所以手機的過度使用正使得人類群體罹患上乾眼症、近視眼,頸椎病,還有「數碼化痴呆」,我們多久沒有像水皮老師一樣給出一些原創性的見解?我想有一天人類會集體逃離手機,就是因為我們被移動數碼綁架的太厲害,歸根結底,健康管理的本質是人性的管理,大家爭取財富的同時也請保好大家的命,相比財富,健康更值錢。
(本文由記者孫源整理)
責任編輯:黃興利 主編:寒豐