【科學(xué)向未來】

　　如今，“精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)”“腫瘤治療的伴隨診斷”“個體化醫(yī)療”等成為媒體熱詞，這預(yù)示醫(yī)學(xué)正在進(jìn)入一個大眾基因檢測與治療的新時代。那么，基因檢測到底是什么、能解決什么問題、是否可靠？

　　1.越來越低成本的基因檢測技術(shù)：從30億美元到1000美元

　　要談“基因檢測”，我們還是先聊聊“基因”。“基因”是生命科學(xué)中最核心的概念之一，它是遺傳物質(zhì)的載體，是一段段定位在細(xì)胞染色體上的核苷酸序列。現(xiàn)在我們已經(jīng)知道，基因的序列和表達(dá)調(diào)控模式，決定了人們的生長發(fā)育和與遺傳有關(guān)的健康狀況。

　　由此看來，掌握體內(nèi)基因的信息，就如同掌握了人體生老病死的密碼，破解這些密碼就能夠預(yù)測、診斷或解釋我們所關(guān)心的健康問題。

　　已故著名華人生物學(xué)家吳瑞開創(chuàng)的“引物延伸法”為破解基因密碼奠定了第一塊基石，在此基礎(chǔ)上，英國科學(xué)家桑格（F. Sanger）發(fā)展出了基因測序的“末端終止法”，并因此獲得1980年的諾貝爾化學(xué)獎。桑格測序法的原理催生了第一代測序技術(shù)，成就了生命科學(xué)史上具有劃時代意義的“人類基因組計劃”，更將“基因”“測序”“遺傳病篩查”等生物學(xué)術(shù)語帶入了大眾的視野。

　　2001年，人類基因組計劃發(fā)表了包含30億對核苷酸序列的人類基因組草圖。這項必將彪炳史冊的偉大科學(xué)工程由來自美國、英國、日本、法國、德國、中國的超過3000名科技人員，在16個測序中心、耗時13年完成，花費超過了30億美元。

　　其時，人們還無法預(yù)見到基因測序技術(shù)發(fā)展會如此迅速——到2007年，應(yīng)用第二代測序技術(shù)，第一個完整人類基因組序列圖譜的誕生僅僅用了3個月，花費了150萬美元。在第二代測序技術(shù)市場中，值得一提的是我國科技企業(yè)華大基因研制的BGISEQ系列測序儀近年也已陸續(xù)投放市場，這家發(fā)軔于承擔(dān)1%人類基因組計劃任務(wù)的公司目前已成為全球最大的基因組學(xué)研發(fā)機(jī)構(gòu)。

　　今天，新一代基因測序技術(shù)正在萌芽。基于“納米級大小微孔設(shè)備”的單分子測序、基于“大規(guī)模平行標(biāo)簽”的直接判讀測序等方法應(yīng)運而生，已經(jīng)能夠?qū)崿F(xiàn)以1000美元成本在一天內(nèi)測完整個人類基因組的壯舉。

　　除了基因測序，免疫組織化學(xué)（Immunohistochemistry，IHC）、熒光原位雜交（Fluorescencein situhybridisation，F(xiàn)ISH）等也是臨床常用的基因檢測方法。

　　2.生物信息學(xué)：從數(shù)據(jù)中辨別信息，護(hù)衛(wèi)健康

　　測序得到了大量的基因密碼，但枯燥浩繁的數(shù)據(jù)并不能直接告訴人們身體健康的信息。于是，生物信息學(xué)應(yīng)運而生——這是專門進(jìn)行基因數(shù)據(jù)比對、拼接、豐度和關(guān)聯(lián)性分析、建立計算模型的交叉學(xué)科。

　　生物信息學(xué)為基因科技的發(fā)展插上了翅膀。通過生物信息學(xué)分析，科學(xué)家鑒定了許多與高血壓、哮喘、類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎、肺癌、前列腺癌等相關(guān)的基因位點，一定程度上解釋了這些疾病的遺傳和發(fā)病機(jī)制。特別是在某些與基因高度相關(guān)的遺傳性疾病的鑒別上，比如唐氏綜合癥、地中海貧血等，取得了傳統(tǒng)方法無法比擬的效果。

　　這些成果也很快進(jìn)入臨床。比如，通過生物信息學(xué)分析，分子生物學(xué)臨床應(yīng)用專家、香港中文大學(xué)盧煜明教授發(fā)展了一種無創(chuàng)產(chǎn)前胎兒基因檢測方法，可以準(zhǔn)確鑒別和度量母親外周血中的胎兒DNA，既能避免羊膜腔穿刺對妊娠帶來的可能損傷，也能及早發(fā)現(xiàn)并避免嬰兒罹患唐氏綜合癥等嚴(yán)重遺傳性疾病。

　　通過生物信息學(xué)分析，北京大學(xué)謝曉亮教授、湯富酬教授與北京大學(xué)第三醫(yī)院喬杰教授合作，利用極體高通量測序結(jié)果，能夠較為精確地推演出母源基因組信息，成功幫助有遺傳疾病的夫婦獲得健康寶寶。

　　而基因檢測也能讓疾病治療更精準(zhǔn)，比如乳腺癌的治療。基于乳腺癌基因表達(dá)譜，科學(xué)家分析將乳腺癌分為管腔上皮A型（Luminal A）、管腔上皮B型（Luminal B）、HER2過表達(dá)型（ERBB2+）、基底樣型（Basal-like）和正常乳腺樣型（Normal breast-like）共5種亞型，每種基因亞型對應(yīng)一定的發(fā)病機(jī)制、惡性化程度、化療反應(yīng)和預(yù)后等。患者通過基因檢測確定基因亞型后，即可制定治療方案——或單純內(nèi)分泌治療，或內(nèi)分泌治療聯(lián)合化療，或內(nèi)分泌治療、化療及抗HER2治療聯(lián)用，這種腫瘤伴隨診斷的精準(zhǔn)醫(yī)療思路提高了腫瘤治療的靶向性，不花冤枉錢，同時也提高了治愈率。類似非小細(xì)胞肺癌患者EGFR基因突變的檢測對于其靶向用藥也具有重要意義。

　　3.基因檢測產(chǎn)業(yè)：理性對待，積極發(fā)展

　　對于基因檢測技術(shù)，大家也有很多擔(dān)心。比如，從目前研究結(jié)果看，基因與疾病的發(fā)生是概率關(guān)系，那么，這種預(yù)測會不會給檢測者帶來不必要的心理負(fù)擔(dān)？會不會有基因信息泄露的風(fēng)險？會不會帶來新的社會問題——如果以后入學(xué)、就業(yè)，甚至婚姻都加上基因“門檻”，必將引發(fā)基因歧視。

　　其實，對待任何技術(shù)進(jìn)步，我們都應(yīng)理性看待，基因檢測技術(shù)也是如此。

　　從目前的科學(xué)發(fā)展看，我們對基因的認(rèn)識還只是一小步，并不完全清楚。而且，越來越多的研究發(fā)現(xiàn)，基因與生物體性狀并非是線性對應(yīng)關(guān)系，而是網(wǎng)狀的——一個基因可能引發(fā)不同性狀，有些是好的，有些可能是不好的，因此很難用“好”與“不好”來判別基因。

　　而我們也必須要說明的是，對于生物體而言，先天遺傳固然重要，但后天所處環(huán)境、生活方式等影響也會導(dǎo)致這人基因的變異或者會影響其基因的表達(dá)調(diào)控模式，進(jìn)而影響個體的健康狀況——沒有什么命中注定的健康，也沒有什么天賦不通過努力即可顯現(xiàn)，健康需要培養(yǎng)良好的生活習(xí)慣，成功需要付出辛苦的汗水。

        對于基因檢測這一新技術(shù)，我們還要注意別上當(dāng)受騙——一些不法分子和不良企業(yè)以基因檢測為噱頭，欺騙廣大消費者，嚴(yán)重擾亂了基因檢測產(chǎn)業(yè)的秩序，阻礙了其正常發(fā)展。筆者在這里提醒大家，如果有基因檢測需要，請一定到有資質(zhì)的醫(yī)療機(jī)構(gòu)進(jìn)行。

　　基因檢測確實還存在種種問題，但因噎廢食不是長久之計。這些阻礙基因檢測產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展的問題，有賴國家出臺具體的監(jiān)管規(guī)范細(xì)則，也有賴生物醫(yī)學(xué)科技工作者向大眾做好科普工作。生命科學(xué)的積累已經(jīng)為基因檢測奠定了基石，在這場呼嘯而來的生命科技產(chǎn)業(yè)革命中，我們不應(yīng)錯失良機(jī)。

　　 （作者：姜韶東，單位：中國科學(xué)院生物物理研究所）

(責(zé)編：魏艷、趙竹青)