个体化DNA测试时代的到来

继续前进

演讲实录：

想象一下你是一个养猪人， 你住在菲律宾的一个小农场。 动物是你家庭的主要收入来源， 只要它们保持健康。 你知道总会有一天， 其中一只猪会得禽流感， 猪流感。 它们住在狭小的住所里，一只猪咳嗽和打喷嚏， 迟早会造成下一只猪咳嗽和打喷嚏， 直达猪流感爆发，占领农场。 如果是一个很严重的病毒， 你猪群的健康可能就在眨眼间灰飞烟灭。 如果你联系一个兽医， 他或她可能会造访你的农场， 并从猪的鼻子和口腔中采集样本， 但是接下来，他们需要开车回城市， 在他们的大型实验室中测试样本， 两周后，你会得到结果， 两周时间可能足够疾病传染， 并夺走你赖以为生的东西。

但是事情并不一定会发展成那样， 现在，农场主们可以自己采集样本， 他们可以直接用笔和一张小滤纸，擦猪的鼻子和口腔， 把滤纸放在一个试管内， 并加入一些能够提取他们猪的鼻子和口腔基因的化学材料，并且不需要离开农场， 取一滴基因材料， 放入一个比鞋盒还小的分析器内， 设置并探测猪流感病毒内的 DNA和RNA， 一小时之内就可取得结果，可视化的结果。 这一切是可能的， 因为我们活在一个个人DNA技术的时代。 每一个人都可以检测自己的DNA。

▲DNA双螺旋结构（图片来源：维基百科）

DNA是携带遗传信息结构的基本分子， 它帮助我们建造这个生机勃勃的世界。 人类有DNA。 猪有DNA。甚至细菌和一些病毒都有DNA。 DNA携带的遗传信息结构告诉我们我们会怎样进化，成长，运作。 在很多情况下，一样的遗传信息会造成疾病。你的基因信息被串在一个长条的旋转的分子中， DNA双螺旋结构。从头到尾， 有超过30亿个字母。 但是携带有意义信息的片段通常其实很短——几十到几千个字母那么长。 所以当我们需要根据DNA来解决一个问题的时候， 我们并不需要阅读所有30亿个字母。 这就像是在晚上感觉到饥饿， 要翻遍整本电话簿， 从头到尾， 查看每一行， 只为了找到最近的披萨店。

幸运的是，三十年前， 人类开始研究能够追踪特定遗传信息片段的工具， 这些DNA机器棒极了。 它们可以找到任何DNA的片段。 但是一旦找到了片段， 微小的DNA依旧被无数其他DNA环绕着， 及其接下来做的，就是复制目标基因片段， 一段复制基因堆在另一段复制基因上， 它会复制上百万份基因， 直到目标基因从中脱颖而出， 直到我们能够把它可视化， 能够翻译它，读取它，理解它， 直到我们能够回答， 我的猪得流感了吗？ 或则其他埋藏在我们基因里的问题， 我有患癌风险吗？ 我有爱尔兰血统吗? 那是我的儿子吗？

这种复制基因能力就和它听起来一样简单， 这已经改变了我们的世界。 科学家每天都在使用这个技术，发现并解决疾病， 研发创新药物， 改变食物， 评估我们的食物是否安全， 或者是否被致命细菌污染， 甚至法官都会在法庭上使用这些机器的测验结果， 根据DNA证物，来判断谁是清白或有罪的。 基因复制技术的发明者 1993年获得了诺贝尔化学奖。 但是30年里， 基因分析的能力一直被限制， 被有能力的博士科学家限制。 但是，世界上的一些公司， 正在研究如何让这些技术普及到像养猪人一样的普通民众中。

我和别人成立了其中一家公司， 三年前， 我和一个生物学家也是我的朋友， 齐克·阿尔瓦雷斯·萨维德拉，我们决定研究每个人都可以使用的个人基因机器， 我们的目标是把个人基因技术带给更多人和地方。 我们在地下室里开始工作。 我们有一个很简单的问题： 如果每个人都能够分析基因， 这个世界会变成什么样？

你会想“哇， 我现在可以从车上给格兰达姑姑打电话了， 并祝她生日快乐。 我可以随时给任何人打电话，这就是未来！“ 你们不知道的是， 你可以点击手机预定晚餐位置， 让你和格兰达姑姑能够一起庆祝。 再点击一下，你就能够给祂订购礼物。 再点击一下， 你就能在格兰达姑姑的脸书上点赞。 这一切，都可以坐在马桶上完成。

预测未来科技的发展方向是出了名的难， 现在的个人基因技术也是一样。比如说，我从来不会想到 一个普普通通的松露养殖者， 能够使用个人基因机器。 保罗托马斯博士以种植松露卫生。 我们看他的照片，手上抓着他农场之一种植的第一个英国产的松露， 松露是这么美味， 因为它是生长在树上的真菌的茎， 而且还是稀有真菌。 一些品种能够到每千克3000， 7000，甚至更多美金， 我从保罗那里学到，当一个松露养殖者的赌注是很高的， 当他在农场中种植新的松露的时候，他有可能会面临山寨货—— 看起来和摸起来像是松露. 但是它们质量都很低，但是像保罗这样训练过的眼睛， 即使把它放在显微镜下观察， 它们也有可能蒙混过关， 所以为了种植最高质量的松露， 那种世界上的厨师会为之争夺的。 保罗需要用基因分析技术， 这不令人兴奋吗？ 我打赌下一次你看着一盘黑松露焗饭的时候， 一定会思考它的基因。

但是个人基因技术还可以拯救人类生命。 伊恩·古德费洛教授是剑桥大学的一个病毒学家， 去年，他去了塞拉利昂， 当埃博拉病毒在非洲西部爆发的时候， 他迅速的意识到那里的医生缺少基础探测和抵御病毒的工具。 探测结果可能要花一周时间才会反馈—— 这对于经受痛苦的病人和家人来说太久了， 伊恩决定把他的实验室搬到塞拉利昂的马克尼， 我们可以看到伊恩·古德费洛 搬运超过十吨重的设备到一个帐篷里，他能够在24小时内组装并开始检测和诊断病毒及其基因序列。 但是，令人惊讶的是， 伊恩在他英国实验室能够使用的一样的设备， 用来排序和诊断埃博拉基因的机器， 在这个条件下却无法工作， 我说的可是35度的高温和91%的湿度。 但是，伊恩可以使用个人基因机器， 小到能够放置在空调前面， 继续排列病毒基因， 继续拯救生命。

这可能看起来对于分析基因是一个很极端的环境， 但是让我们想想更极端的环境： 外层空间。 让我们来谈谈在外层空间的基因分析。 当宇航员们住在国际空间站的时候， 他们正在26500千米的高空， 以27400千米每小时的速度环绕地球。 想象一下， 每天，你还看见15次日出和日落， 而且你住在微重力下， 漂浮着。 在这些情况下，我们的身体会做一些奇怪的反应， 其中的一件就是我们的免疫系统会被抑制， 让宇航员们更容易被感染。

一个16岁的女孩， 一个来自纽约的高中生，安娜索非亚博古拉， 她想知道宇航员基因的变化是否和免疫系统的抑制有关， 通过一个叫做“太空基因”的比赛， 安娜索非亚设计了一个实验来检验这一个假说， 使用一个登上国际空间站的个人基因机器。 我们看到2016年8月8号，安娜索非亚在斗篷狂欢节上， 看着她的实验被送上国际空间站， 那朵云是火箭产生的烟雾， 那个火箭带着安娜索非亚的实验飞往国际空间站， 在那里，三天后， 宇航员蒂姆·皮克在微重力下进行了实验， 国际空间站现在有了个人基因机器， 它能帮助监控生活环境， 并保护宇航员生命。

一个16岁的女孩设计了一个基因试验， 并能够保护宇航员生命， 这似乎很少见，但也表现了孩子的才智。 然而对于我来说，这代表着更重要的东西， 基因技术终于普及到每个人了。

▲DNA测试（图片来源：sciencenet）

几年前， 一个拥有个人计算机的大学生， 他编写了一个程序， 一个现在拥有超过十亿用户的社交网络。 我们能够进入一个每个家庭都有一台个人基因机器的世界吗？

我知道一些已经实现这个的家庭， 比如说，丹尼尔的家庭， 在他们芝加哥城郊家里的地下室里建立了一个基因实验室， 这不是一个拥有博士学位科学家的家庭， 这是一个普通的家庭。 他们只是喜欢花时间一起做一些有趣和有创造力的事情。 白天，布莱恩是一个私人企业的执行官， 晚上和周末，他和他七岁和九岁的孩子， 进行基因试验， 当成一个探索世界的方式。 上一次我给他们打电话的时候， 他们正在检验家里后院种植的产品。 他们正在检测他们挑选的西红柿， 挑出西红柿的外表皮和肉，放在检测管里， 和化学材料混合抽取基因， 然后用他们家里的基因复制器， 检测那些蕃茄的基因工程特征。

对于丹尼尔的家庭来说， 个人基因机器就像是 21世纪的化学套装， 我们中的大多数人都没有检测过厨房水槽内的基因条件。 或者在家里做亲子鉴定。

但是我们一定已经到达了历史的转折点， 你们的每一个人都可以在厨房里接触基因。 你们可以复制，合成和分析基因 并从中取出有用的信息， 这些重大的改变 是时候要发生了。 这个颠覆性的技术 之前被选择性的禁锢， 终于能够普及到每一个人， 从农场主到学生。 想象一下， 当电话不再需要被插在墙上充电， 或者计算机不需要主机， 而且可以安置在家里或办公室。

个人基因革命的连锁反应可能很难预测， 但是有一件事情是肯定的： 革命不会倒退， 基因技术的传播已经比我们想象的要快。

所以如果你感到好奇， 现在就仔细的看看个人基因技术。 好奇，是存在我们基因中的。

▲本期讲者Sebastian Kraves先生毕业于哈佛大学，是一名神经生物学家，曾经就职于著名咨询公司BCG，目前致力将个体化DNA测试技术带到全球的各个角落，服务全人群。

来源：药明康德