解码生命 守护健康

今天，我们通过几个小故事，来科普一下无所不在的基因测序和非精准医疗的发展史。

这是剑桥的老鹰酒吧。从老卡文迪许实验室走出小巷再拐个弯就到了，一共不用十分钟。六十年前这里是科学家们喝酒聊天的地方。1953年一个平常不过的中午，一个年轻人走进这间酒吧，宣称生命的秘码被发现了。这一天是1953年2月28日，这个人叫弗兰西斯克里克Francis Crick，时年36岁。不久之后，在4月25日《自然》(Nature)杂志发表了由沃森（Watson）和克里克（Crick）合著的论文，这篇具有里程碑意义的论文讲述了DNA的双螺旋结构。这个发现如同一只金手指，捅开了那层迷糊了科学界几十年的窗户纸，向人们描绘了DNA大体是什么样和怎么工作的，揭示了生命繁衍的秘密。从那以后，一切似乎都变得很简单了，各种生物学上的突破接踵而至，包扩我们今天已经用于临床的无创产检和正在发轫的精准医疗源头都始于这篇开山之作。

DNA双螺旋结构的发现之所以如此具有吸引力，正是因为它并不符合科学成就所强调的传统套路。与他们的许多同事不同，沃森与克里克都确信遗传物质是DNA而非蛋白质。但在化学领域，他们俩都不是专家，谁也不清楚解开DNA结构所需的基本化学知识：将碱基结合在一起的氢键，让磷酸盐电离并改变其几何结构的酸碱化学，以及互变异构规则，互变异构规则能让碱基以某两种可能出现的形式中的任一种存在，而这样的形式对分子结构的组成至关重要。

不过，这也成为了他们取得成功的关键。由于缺乏专业知识，并不清楚到底应该怎样解决这一难题，因此他们尝试了所有可行的方案。他们解开DNA结构这一过程既没有具体计划，又没有明确方向，还充满了不确定因素。但他们愿做虚心求学的学者，不断摸索、虚心求教、历经千辛万苦，最终成功地走出了概念的密林。

 关于这个过程的更多的细节有兴趣的朋友可以看沃森的书《双螺旋》（The Double Helix: A Personal Account of the Discovery of the Structure of DNA）。顺便提一句，著名的桑格测序 （Sanger Sequencing），所有测序技术的老祖宗也是在剑桥发明的，所以八百年剑桥真是英雄辈出。

在下个故事之前讲一下基本知识。简单来说，基因信息由四个碱基编码，分别是A 腺嘌呤、G 鸟嘌呤、T 胸腺嘧啶、C 胞嘧啶，这四个碱基以A和T，C和G的方式通过氢键的配对，形成碱基对（Base pair）。双螺旋结构的DNA反复缠绕和组蛋白（Histone）一起形成了染色体（Chromosome），我们有22对常染色体和1对性染色体。DNA的功能性片段就是我们所说的基因，而多个基因的编码部分决定了我们的表型(Phenotype)，比如黑眼睛比如智力等等。除了表型外，特定基因DNA编码的错误、缺失、移位可以造成影响我们的疾病风险和对治疗的应答。

对，就是这位，著名的大嘴美女安吉丽娜朱莉。朱莉的妈妈曾经与癌症作斗争近10年于56岁时去世。而朱莉携带了由妈妈给她遗传了的BRCA1基因，因此患乳腺癌和卵巢癌的几率要比较高，分别是87%和50%。为了不让自己的孩子们因此恐惧失去妈妈，她决定采取主动，用专业的医学治疗切除乳腺降低患病风险，进行了切除乳腺手术。当时的朱莉特别向老公皮特表示了感谢，说：“做这个决定，我觉得自己更强大了，也绝对没有丢失半点女人味。”朱莉没有夸大，她所做的乳腺切除术，其实是利用手术剥离乳房中的乳腺组织，手术保留了乳头，并加入一定填充物保持乳房原有的形状，所以，美胸它们还在！当然，物是人非，现在这两位已经离婚啦。祝他们好运!

借朱莉的例子来谈一下精准医疗的概念。世界上每一个人都是独一无二的，通俗地讲精准医疗就是根据个体的独特性（比如基因）来对疾病进行精确有效的治疗或者针对未来风险进行精确的预防保健。BRCA1与乳腺癌的关联在1994年被发现，这个基因编码肿瘤抑制蛋白，而肿瘤抑制蛋白的工作是修复DNMA损害保持遗传物质的稳定性，所以携带BRCA突变的个体更容易罹患乳腺癌和其他癌症，而朱莉所携带的BRCA1突变大约在一千人中才有一个。虽然朱莉的预防性医疗行为尚有争议，但是这一事件所代表的正是精准医疗的精髓所在。那就是，从千万人中找出你的独特性，使用只对你有效的方法来实施针对性治疗和预防。由朱莉事件推断，我们老祖宗上医治未病的理想可以在未来的某一天实现。

上个世纪九十年代，汪建、杨焕明、于军、刘斯奇一起创办华大基因， “自作主张”跑到伦敦参加国际人类基因组战略讨论会，“擅自”代表中国正式加入人类基因组计划。这四位从美国回来的科学家在申请的同时，抵押了自己的所有资产，从美国借来相关设备，随后召集人马，花了1年多共同完成了3号染色体短臂上约3000万碱基对的测序部分，占总计划的1%。 在华大基因官网，关于公司的创立只有简短的一句话：“1999年9月9日，随着国际人类基因组计划‘中国部分’的正式启动，华大基因在北京正式成立。”华大基因诞生于北京顺义空港工业园，属于中国科学院遗传研究所人类基因组中心的下属研究机构。凭借此次参与，华大基因在基因科技领域一举成名。

中国的精准医疗刚刚起步，实际临床应用还非常有限，而测序相关服务已经进入群雄并起的竞争局面。2016年，中国精准医学研究计划正式出台，子期伯牙，中国发声，与奥巴马提出的的美国精准医疗计划遥相呼应互为犄角。首批资助课题已经开始启动，其中中央财政经费金额1000万以上的项目20个。

同时，在国家队发力之外，国内以测序技术和精准医疗为概念的新研究中心和公司如雨后春笋般出现。比如，青岛滨海学院成立了青岛滨海学院精准医学、保健研究中心，结合滨海学院大数据专业与三甲附属医院建设规划基于测序技术的老龄、认知、癌症和母婴的科学研究和保健应用。 再如，从华大离职的王俊等人创立了碳云科技，目标是希望建立一个健康大数据平台，运用人工智能技术处理这些数据，帮助人们做健康管理。

此外世界500强公司美国海妮雅黛在中国的全资子公司恩大集团，不仅已完成基因检测全产业链布局，外围延伸产业链布局也在紧张有序进行中。恩大集团引入美国前沿医学技术，旨在建立一个精准高效的一站式健康管理服务企业。业务覆盖基因检测、功能医学检查、干细胞存储、免疫细胞疗法等，加快了中国精准医疗产业发展的步伐。一艘精准医疗产业的巨型航母正在杨帆起航。

科学，产业，资本，在中国的测序和精准医疗市场将会上演愈来愈热闹的大戏。

从DNA双螺旋的发现到NIPT，时间跨度五十年。下个五十年会发生什么我们难以预测。但是，梦想和坚持一定让人类的未来更加美好。就在9月21日，小札和太太Priscilla Chan宣布了新计划Chan Zuckerberg Initiative，准备投入30亿美元在未来10年资助科学项目，目标是在我们下一代的有生之年攻克所有疾病。我们相信，在实现这个目标的过程里基因技术一定会发挥重要作用。让我们拭目以待。