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注册就送20元娱乐·人类能在十年之内治愈癌症吗?

时间:2020-01-11 16:00:25

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我们能够做到的,可以比治愈癌症更好——我们可以预防癌症。

乔治·丘奇(georgechurch)教授算得上是当今基因工程学界泰斗级的人物。他参与了“人类基因组计划”(human genom project)的研究,在下一代基因测序技术方面也具有开创性的贡献。作为一位以基因为研究对象的科学家,他的研究又与人类社会的发展息息相关。

哈佛大学基因工程学家乔治·丘奇( wyss institute at harvard university 供图)

丘奇教授在哈佛大学医学院的办公室并不算大,靠着四周墙壁的书架上堆满书籍,显得稍有些杂乱。我摆弄了一会儿放在桌子上的3d打印双螺旋模型,看到对面60多岁的丘奇教授须发皆张,外表颇有些“狂人”的味道,眼神却显得聪慧而友善。

基因是生命的遗传物质,基因学研究对于个人的生活和健康,乃至对整个人类社会将产生哪些影响?基因学研究的进展又会为人类社会带来什么改变?围绕这些问题,丘奇教授接受了本刊的采访。

“人类需要更加准确有效的基因编辑技术”

三联生活周刊:作为“人类基因组计划”的研究人员之一,在它完成了15年之后,你认为这项工作对于人类科研最大的贡献是什么?

丘奇:在2004年结束的人类基因组计划完全是浪费钱。它几乎没有产出什么科学成果,并且延缓了发展新技术的步伐。有些人认为这个项目加快了人类基因研究的步伐,但是作为研究者,我知道为了这个项目花费的30亿美元并没有被用在科技发展上。所有在人类基因组计划中发展出来的技术,几年之后都被抛弃了。即使是当时排列出的人类基因组,医学上也是无用的,因此整个项目走在了错误的方向上。我最初在1984年就指出了这一点,这个项目应该致力于发展出一项廉价的、可以在医学上应用的技术。因此,在1984年到2004年期间,我把主要精力放在了发展更精确的技术方面,而不是像更多人一样花费30亿美元去排列人类的基因组。

图 | 摄图网

三联生活周刊:那么在“人类基因组计划”结束之后,这方面的研究取得了哪些重大进展?

丘奇:在2004年这个计划结束之后,下一代测序技术(next generation sequencing,简称ngs)出现了。当我们卸下了人类基因组计划的担子,我们可以把更多的钱和精力投入到下一代测序技术上。在计划结束5年以后的2009年,花费了几百万美元之后,我们就拥有了几种下一代测序技术,包括454焦磷酸测序、abi公司的solid测序、illumina公司的solexa测序、dna纳米球测序等等。这些技术忽然就爆发了。这实际上是从2004年开始的,如果不是因为大多数的资源都被投入到人类基因组计划中,其中大多数事情实际上可以开始得更早。

三联生活周刊:目前,很多个人基因组测序的服务很流行,那么基于个人基因组数据的治疗是否会成为医学的未来?

丘奇:实际上,真正的个人化治疗需要读取你的整个基因组数据。为个人制订饮食计划之类的事,并不需要个人的基因组数据。真正有用的是,通过读取一个人的整个基因组数据,寻找一些罕见的等位基因,使人避免一些极其罕见但严重的药物副反应,比如对麻醉药、癌症化疗药、心脏病药物的严重反应。目前很多商业化的基因测试服务并不能够做到这一点,因为他们寻找的是一些普遍存在的等位基因,而不是罕见的那些。

图 | 摄图网

我们现在已经可以做到这一点(寻找罕见的等位基因)了。因为孟德尔疾病(注:mendeliandiseases,这类疾病是单基因突变造成,所以遵循孟德尔发现的遗传定律,例子有色盲、血友病、镰刀型红细胞疾病等)的风险,每个人都应该立刻去测试自己的整个基因组,这无论对个人和家庭来说都有好处,也可以让我们节省数万亿美元的治疗费用。对此并不需要更多的技术和资源,只需要让人们了解到,这是非常重要的事情。问题在于大多数人都不会去做。人与人之间的基因差异,大多与健康状况并无关系,因为与健康有关的基因信息是极其特殊的、个人化的,潜伏在一个人的基因之中。实际上有5%的人生来就有严重的孟德尔疾病的风险,这是我们需要面对的问题。有人会认为自己不需要进行个人的基因组测序,因为他没有家庭遗传病史,但实际上这是错误的,你生来就有5%的风险。

《千钧一发》剧照

测试个人整个基因组数据的价格一直在下降,从30亿美元降低到了1000美元左右,而且还在持续下降。一些这样的机构还可以提供解读服务——对于基因组数据的解读需要具有可操作性,并且需要非常精确。例如:一个人如果有心脏方面的问题,那么应该吃β-受体阻滞药(beta-blockers,治高血压和心脏病的药物);亨廷顿症是遗传性的,它可以被预测,但是无法治疗;如果一个人有乳腺癌的风险,那么就应该有所行动去进行预防。从这方面来说,一个人完全有理由立刻去测试自己的整个基因组。

“我们十年之内,可以预防癌症”

三联生活周刊:crispr基因编辑技术的出现改变了整个细胞生物学研究领域,那么你认为在crispr技术之外,人类在这个研究领域还取得了哪些重大突破?在细胞生物学和生物医学研究领域,下一个重大突破可能发生在哪里?

丘奇:尽管我自己发明了crispr技术,实际上我对这项技术并不是特别印象深刻(注:crispr技术的优势在于构建简单,而且成本低,缺点在于容易切割到非目标但序列类似的位点,也就是脱靶风险高,特异性低)。我想这项技术比之前基因编辑技术的效率提高了4倍,但是早在上世纪80年代就已经有了精确的基因编辑技术,有科学家已经为此获得了诺贝尔奖,而且他们的技术更加精确[注:马里奥·卡佩奇(mariocapecchi)、奥利弗·史密斯(oliversmithies)和马丁·埃文斯(martin evans)三位科学家因开创基因打靶技术获得2007年诺贝尔生理学或医学奖]。让很多科学家感到兴奋的crispr技术并不算精确。

我想下一步是我们要让crispr技术变得像之前的技术那么精确,或者发展出一项可以同时编辑好几个基因的技术,有人称之为多重基因编辑(multiplex editing)。卡佩奇、史密斯他们当年已经可以精确地修改老鼠的单个基因,虽然效率很低,但还是足以做出老鼠的单基因敲除的基因文库,这是革命性的技术。

《千钧一发》剧照

我认为,相比之下crispr技术并不具有革命性的意义。如果你读了基因,改动它,然后你应该再复读一遍,确定修改是你要的,但crispr不会这么做。如果图书编辑像crispr一样做事,会被开除的,因为crispr会搞得一团糟。假如你想把一个g改成c,crispr并不能轻而易举地做到,现在应用的大部分技术也不行。因此我认为下一步的发展方向是很清晰的,我们要回到最初的目标——同时编辑一大堆基因,同时更为精确。

三联生活周刊:在2017年,你的研究组在《自然》(nature)杂志发表了一篇论文,利用crispr技术在细菌中储存了一个电影片段。那么你如何看待生物学与计算机和工程科学的结合前景?

丘奇:在那篇论文发表之前的2012年,我们已经在细菌中存储了一个静止的图像。现在我们已经能够在其中存储一些电影,这个领域与数据存储的研究相关。这让我们想到在我们自身中所存储的数据。如果在我们的身体里有一个“黑匣子”,可以记录我们身体中的发展,包括衰老带来的变化,那么如果任何地方出了问题,就可以像检查失事飞机的黑匣子数据一样,检查人体内的黑匣子数据,然后找到问题的原因。我们需要这样一个记录人体信息的黑匣子。

我们的研究组最近在《科学》(science)杂志上发表了一篇论文,表明我们可以有一种检测设备,记录动物体内细胞的变化,我们需要为此处理每个立方纳米中万亿比特的数据。

《美国队长》剧照

三联生活周刊:你认为人类能否在十年之内治愈癌症?

丘奇:我想我们能够做到的,可以比治愈癌症更好——我们可以预防癌症。这项研究已经在对老鼠的研究中取得了成功,我们已经可以大幅降低老鼠患癌症的比率——老鼠患癌症的比率相当高,尽管它们的寿命相对很短——通过这项技术可以把老鼠的寿命提高一倍。有30%的人类会患癌症,如果我们可以消除癌症,人类的平均寿命将可以增加两年。(在现代社会)人类的平均寿命已经增加了30年,因此平均寿命再增加两年是一个相对较小的成就,但是我们真正想要做到的是逆转老化过程(reverse aging),其中也包括抗癌,因为年轻人相对来说更不容易患癌症。

三联生活周刊:逆转老化过程在近期内有可能实现吗?

丘奇:我们已经在老鼠身上实现了逆转老化,我们也制造出了超级长寿的老鼠。我们的实验室,还有其他几家实验室,正在把这项实验向狗和其他更大型的动物转移。我们可以看到在两年之内,这项实验在人体内进行。这意味着停止或是逆转很多与年龄相关的疾病。在大多数工业化国家,90%的人是因为此类疾病死去的。这些疾病最大的特点是都与年龄相关,而通过基因治疗,可以同时治疗多种此类疾病,这将使人们更多地享受青春和健康。人们也不再需要过早地退休,不再成为家庭的负担,也会促进经济的繁荣。

《来自星星的你》剧照

三联生活周刊:能展望一下生物学和生物医学的发展吗?在50年之后,一个哈佛大学医学院的博士后会在实验室里进行什么工作?

丘奇:50年的时间可以看作很短的一段时间,也可以是很长的一段时间。从短的方面来讲,50年只不过是5个新药研发的周期而已,但是每一个研发的周期又都有可能是革命性的。比如说我们在10年的时间里就看到了读写dna的成本降低了1000万倍。如果保持这样的革命性势头,乘以5倍,我们就完全无法预知那时的研究人员将会做什么了。或许我们会研发一些能够帮助人类在太空中生活的药物,让人类更能适应低重力和高辐射环境,并且通过基因工程进行逆转老化研究。

三联生活周刊:你认为未来科学界与媒体之间的理想关系应该是怎样的?

丘奇:我想科学界与媒体目前的关系就已经接近理想了。人们可以通过不同的来源获得他们想要的信息。问题在于,如果人们真的关心事实,他们可以得到相关的信息,但是坦白来说大多数人并不关心事实。人们大多是从媒体获得娱乐,甚至从科学信息中得到娱乐,他们会寻找那些看上去有趣的科学新闻——这些新闻大多都处于伪科学的边缘,起码没有得到可靠的证实。从平衡的角度来说,科学报道应该只是有关事实的,媒体应该从一个不属于某项研究的科学家那里获取关于某项研究的评论,并且同时报道对于这项研究的批评,尽管这可能是微小的声音,但是也足以提醒人们进行反思。

图 | 摄图网

我想大众之所以没有得到关于遗传学研究的正确知识,并不在于媒体的失误,而是在于人们不习惯听到这样的信息。比如人们不停地听到在汽车上要牢系安全带的提醒,在这方面也有各种各样的规则和法律,但是人们仍然不喜欢系安全带。不是因为没有收到信息,而是因为系安全带不舒服。全世界的人对于小概率的事件都缺乏准备,而且人们收到大量关于某些小概率事件的信息,而对于另一些小概率事件则无所关注。例如人们过于关注恐怖主义袭击,而对某些遗传性疾病的风险却毫不在意。

关于气候变化的话题也是一样。尽管我们已经看到了冰山融化,全球变暖,但是人们此时还没有体验到太多全球变暖带来的灾难,这就需要媒体进行有效的工作。人们并不需要彼此指责,控诉是谁造成了全球变暖,这就像是控诉谁该对小行星撞击地球负责一样没有意义,而是应该讨论如何才能制止全球变暖的问题。

(本文刊载于《三联生活周刊》2019年16期,有删节)

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