从人类基因组计划，到个人基因测序，我们已经迎来一个基于 DNA 数据的革命性时代

2003 年 4 月 15 日，由 6 国科学家共同参与的国际团队宣布完成人类基因组图谱。这个耗资 30 亿美元，被誉为生命科学 “登月计划” 的研究项目，为人类揭开自身奥秘奠定了坚实的基础。

人类基因组图谱的绘就，已经成为人类探索自身奥秘史上的一个重要里程碑，也被很多分析家认为是生物技术世纪诞生的标志。

然而谁能想到，仅在十多年之后，随着技术的发展和成熟，完成全基因组测序的成本已经从当年的 30 亿美元，逐渐降低到数十万美元，数千美元甚至更低。市场上也出现了众多面向大众的消费级基因检测产品。

通过对个体的基因检测，可实现对罹患多种疾病的预测，病对个体的行为特征提供更加深刻的见解。除了大家熟知的无创产前基因检测、新生儿遗传疾病筛查等应用之外，个体基因检测还可以锁定个人病变基因，实现提前预防和治疗。

比如在个体基因检测产品中，通过对个体样本 DNA 数据的分析，能够解读出癌症、代谢疾病、精神疾病等的风险，还能够解读出个体的药物适应性、运动天赋、酒量等信息。

随着全世界数百万甚至上千万个体完成了个人基因组数据的解读和分析，在过去的 2018 年，已经出现了一些基于 DNA 信息更加引人注目的新兴技术，比如智商遗传检测、DNA 刑侦、新药预测，并在这些领域取得了革命性的进展。

我们也已经迎来一个由 DNA 数据所带来的革命性时代。

DNA 大数据

经过全世界政府和商业层面的努力，目前已有超过 2500 万人进行了 DNA 检测。而国家基因库以及大型商业公司中这数以百万计的人类基因数据，已经能够提供更多具有吸引人的 DNA 报告。

比如，世界上最大最知名的家谱网站公司 Ancestry 提供的 AncestryDNA 基因检测服务，通过基因检测来告诉消费者他们的祖先来自哪里。

人类基因组含有 30 亿个碱基对，近十万个基因。而人类的遗传性状都是由基因控制，相当多的性状异常也就表现为遗传病。致病基因的分离一直是理解遗传性疾病机理的关键，也为疾病诊断和预防带来无穷潜力。

人类基因组计划之所以得到全球瞩目，一定程度商是因为它曾对这一意义非凡的目标做出的承诺。但是为了更好地理解基因组数据，科学家们意识到需要一次性研究尽可能多的人类。

发现和克隆基因的过程，被形象地成为基因狩猎。2018 年，几次基因狩猎首次打破了百万记录。这些基因狩猎包括找寻失眠和教育成功的基因根源。

毫无疑问，一个人的教育程度部分取决于基因。例如，对同卵双胞胎分开的研究表明他们最终教育程度非常相似。然而，直到最近，科学家还没有找到影响人类行为的基因的工具。

2018 年 7 月 23 日，Nature Genetics 发表的一项有史以来规模最大关于人类认知的基因研究，揭示出 1000 多个基因与教育程度的关联。这项由 40 个机构研究人员完成的工作，涉及 110 万人的 DNA。通过建立的一个评分系统，可以通过检查一个人的 DNA 粗略地预测某人受教育程度。

为了实现这一目标，研究者们利用了国家生物样本库，并且从着名的基因检测公司 23andMe 获得了帮助，这家公司的用户也能够参与到研究中来。

智商筛查和定制婴儿

基因不仅会影响我们的外表，还决定了我们是怎样一个人。现在一些科学家提到，DNA 检测可以让我们做出合理推测——孩子未来会是怎样的智商水平。

这或许也就是从今年开始，人类全基因组预测风险盛行的原因之一。基于 DNA 的多基因评分可以判断一个人得乳腺癌、上大学、甚至长到进 NBA 所需身高的几率。

虽然我们不能回答的问题是我们真的应该使用这一信息吗？但在 2019 年，一些基因检测公司，如 23andMe 和 Color Genomics 或许会推出商业化的基因预测服务。

这正像是科幻小说改编的电影《千钧一发》（Gattaca）中一样，一个孩子是从培养皿中孕育而来的世界。目前，体外受精 (In Vitro Fertilization) 中心已经可以做基因检测，以避免后代患上严重疾病的风险。

2017 年，《麻省理工科技评论》曾独家报导过位于美国新泽西州的公司 Genomic Prediction。提到他们已经准备好做胚胎试验，来对胚胎未来的教育潜能进行打分。

所以，CRISPR 基因编辑婴儿已经不是什么新奇事了，“定制婴儿”已经有了。

制药公司等待的革命性工具

1977 年 1 月，由着名的弗雷明汉心脏研究领导的五项具有里程碑意义的健康调查，报告了一项关于高密度脂蛋白胆固醇（即 “好胆固醇” ）的 “惊人” 启示。研究人员发现，人体血液中的高密度脂蛋白含量越高，心脏病发作的风险越小。

事实上，高密度脂蛋白胆固醇是 50 岁以上人群心脏病风险的唯一可靠预测因素。从那时起，人们认为高密度脂蛋白胆固醇和心脏健康之间的关系非常强大，甚至很难想象高密度脂蛋白胆固醇在预防疾病过程中不起基本作用。这使得制药公司花费数十亿美元开发和测试升高高密度脂蛋白胆固醇的药物，期望能够预防心脏病发作，挽救生命，并收回投资。

然而，这些药物普遍失败了。正如 2016 年纽约时报的头条所宣称的那样，“胆固醇药物对心脏健康没有影响。”

问题是：为什么？

一种可能性是，尽管有相反的迹象，高密度脂蛋白胆固醇在心脏病中没有任何机制作用：简而言之，两者没有因果关系。也许高密度脂蛋白胆固醇不能保护我们免受心脏病发作，它只是一个良好的心脏健康的标志。

果然印证了那句话：相关性不是因果关系。可以说，所有医学和公共卫生中最重要的问题是如何判断哪些相关性是因果关系，哪些不是。

如今，研究人员正在使用一种遗传学新工具，可以让他们确定慢性病的真正原因。研究人员表示，通过使用人与人之间天生的遗传差异，例如，筛选哪些对动脉中的胆固醇水平更高敏感性的患者，研究人员现在可以以更少的努力和费用模仿那些必要的大型试验，就能确定降低高密度脂蛋白的药物是否真的有益。

这种名为孟德尔随机试验（Mendelian randomization）的新技术，已被制药公司用于制定数十亿美元的决定，以决定采用哪种药物。

难以想象，你或许已经是一个庞大的随机试验的一部分。这是真的，至少一些遗传学家认为你是的。遗传学分析使用人们的医学信息，来预测什么新药对其有效、什么新药对其没效。

DNA 侦查

2018 年 4 月，美国加州警方通过 DNA 数据库，在加州首府萨克拉门托附近的西特勒斯海茨市（Citrus Heights）逮捕了一名 72 岁退休警员 DeAngelo，指控他涉嫌在上世纪七八十年代犯下一系列强奸和谋杀案，并认为他就是当时轰动一时的金州杀手 (Golden State Killer)，也被称为东区强奸犯 (East Area Rapist)。

自 4 月份第一例悬案解决以来，美国 DNA 刑侦的洪闸已打开，多例 “悬案” 正在以一种创纪录的速度被解决。一位遗传系谱学家 CeCe Moore 表示，她从四月开始，已经找到了 27 位杀人犯和强奸犯。

在这些案件的破解过程中，调查人员可以将长期未能结案的强奸谋杀案遗传学证据，输入可公开访问的 DNA 数据库中，然后系谱学家可以用遗传信息匹配远亲以找到可能的嫌疑人，这种侦查结合了 DNA 数据、出生记录和社交媒体资料。

获得的 DNA 数据越多，越容易找到落下血液或毛发的人。这也是加利福尼亚州的杀人犯被抓获时所得到的经验。系谱学家们也给出预测，很快将可利用 DNA 数据库解决数以百计的罪案。

编辑：Lindsay、王新凯

参考：https://www.technologyreview.com/s/612688/all-the-reasons-2018-was-a-breakout-year-for-dna-data/

来源：DeepTech深科技