人类基因组计划十周岁:纳税人看到希望了吗?

2011-02-12 09:37 · KONGX

最近的日子过得很鳖,很闷,因为觉得自己是台机器,或者说是一个具有高学历的技术员,日复一日的重复着枯燥的工作,扩增和测序。尽管很多人跟我做着一样的事,而且被认为很有价值。

最近的日子过得很鳖,很闷,因为觉得自己是台机器,或者说是一个具有高学历的技术员,日复一日的重复着枯燥的工作,扩增和测序。尽管很多人跟我做着一样的事,而且被认为很有价值。

这一期的science发表了一大堆的文章,庆祝人类基因组计划十岁生日,庆祝Next Generation Sequencing(新生代测序)技术的成功和带来的种种机遇。NGS被评为2008年十大创新技术之首,这一技术很快风靡了,RNA-seq,Exomic和whole genome成为海量数据获取的源泉。利用RNA-seq、CHIP-seq等研究生物学机制成为一鼓鼓流行风,研究表观遗传学的利用两种核心的优势,定量和定位,研究蛋白与DNA间的结合作用,当然科学网上有韩健老师鼓动他在TCR、BCR上的研发工作,我核心关注的依然是人类基因组计划和NGS怎样改变现代医学。

十年前,我从一个刚刚学完阑尾切除术的实习医生过渡到一个研究生,老板给我的课题就研究基因与疾病的关系。捧着一本遗传学书,开始学习。以当时国内名气最响亮的几个著名研究者的工作来说,夏家辉、贺林、沈岩等等,他们手头上首先有多个非常好的家系,采用为数不多的染色体上的几个标志物,寻找疾病关联基因的染色体区域,一个名词困扰了多年,称为Mapping(到现在我都不知道该怎么翻译)。Mapping到一个区域之后就是开始寻找致病变异的过程,运气好一点能mapping到几个MB的区域,这个区域就是说只有几百万个碱基对,而当时在全自动测序仪出来以前,一个测序反应只能测100左右个碱基对,可想而知以100bp/day的速度完成100万的未知领域需要多长时间。运气成为很大的变数,他们都是幸运者,都“发”了。不过还有“发”的比这几位更牛的,去年的Lasker奖获得者兼现在的校友Jeff,在更早的时候用八年的时间Mapping到一个与肥胖、与食欲密切相关的基因,瘦素。

实验室的一个女孩,一个漂亮、乐观的女孩,Mapping到一个100Mb的区域,里面一共有52个基因。四年、整整的四年、日复一日,做着同样的工作,她变了,变得不安、变得焦躁,她不知道何时才能结束她的博士,直到二年前的圣诞节,火箭升天了,原子弹爆炸了,她终于找到了,等待她的是“science”,大基因、大Paper。

可是她花了整整的四年,如果现在的话,她只要二个星期。同样,如果现在每个sample都能whole genome一下的话,我至少前面的半年还有今后的几个月(希望不要几年)可以做其他事情。可惜每个标本需要2000美金,人力的价格还是要节约很多。唯一让我很不爽的是,读ATCG,尽管bioinformatics发展到现在,但是面对测序中的background也只有人能判断准确。

曾经有位遗传学家说,将来医生看病,看到的首先是一个人基因构成。不管当时、还是现在,我认为都是bullshit,做为一个医生,主诉必须能够直接推断主要诊断,这跟基因是毫无关联的。未来遗传学怎样改变现代医学是一个非常非常重要的方向,遗传学可能是联系临床医学与基础研究之间的必要桥梁。医生需要的三个大工具:诊断,所有现病史、鉴别诊断、体格检查、实验室检查的目的都是为了诊断;治疗,无论借助于药物还是借助于手术,或者其他都是基于明确诊断的基础;预防,是基于对致病原因的理解。三大支柱中,诊断是核心和基础,没有诊断就没有治疗,没有诊断就没有预防。未来遗传学的方向是其必须成为很多疾病诊断上的金标准,其应用的价值必须能与病理检查、微生物培养、生化代谢检测、心脏血管造影等等相提并论。临床上更需要的是一元论,也就是说一种病因说明一组症状。目前遗传学能够直接指导临床的例子不少,经典的染色体分析能看到染色体的大问题,比如Downs综合征,慢粒中费城染色体,还有性染色体异常导致的雌雄同体等等,遗传学方法经历了长时间的演化,核型分析演化出很多不同类型,FISH也变了很多花样,直到PCR,成为现代临床中不可或缺的方法。

十年前,大多数医院对于慢性乙型肝炎病人往往采用血清学的方法分析,也就是通常可以听到的“大三阳、小三阳”,这两个词也成为街头巷角广告的大客户。十余年前一种药物突然涌起,拉米夫丁,这个药物改变了慢乙肝治疗的规则,这个药物更很快站在中国药物消费排行榜的首位。可是,病毒绝对不会袖手被灭,他们很快发现怎样抵抗药物,“耐药”一时间成为时髦字语。病毒遗传学研究也随着拉米夫定的应用不断升温,而分子诊断也逐渐成为主流,现在卫生部认证的PCR实验室遍地开花。 事实上除了微生物学以外,在肿瘤治疗上,遗传学的威力已经开始显现。比如在白血病治疗过程中,融合基因表达的检测不仅能明确诊断,指导临床采用靶向治疗,而蓬勃涌现的靶向治疗方案,更需要临床上有更多的设施能够快速明确遗传诊断。

再回到测序,回到遗传,2010年NGS开始给力,新的疾病和致病基因一个个被发现,基本上每期Nature、Science、New England Journal of Medicine都有, 包括最近一期Science遗传性高血压新基因的发现。不谈基层医院,在超大规模的医院里,医生对遗传的理解个人感觉非常弱,很多医生能随口说出这个人基因不行,但是却说不出这个人到底是什么基因不行,更不用说想法设法去了解这个病人到底哪个基因不行。在超大规模的医院,有的教授已经具备基因研究的条件、设备和经费,他们也发表一些某某单个核苷酸多态性(SNP)与疾病密切相关的文章,超级有钱的老板会做GWAS的研究,而目前SNPs除了超级震撼的P值以外,他们在临床上不具备直接指导价值,因为独立甚至联合SNPs的危险度依然很低。

在“一元论”为主的临床世界、在一个需要与时间赛跑的临床医学世界,人类基因组学如何接轨需要更多实践性的思考,而思考的根源与孟德尔的豌豆实验一样,选择合适的表型,即选择合适临床表现的患者。

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