从非典到武汉肺炎,基因测序是如何与病毒赛跑的? 爱博物    2021-04-25

    17年前,华大基因的创始人汪建老师率领华大基因破解了 SARS 病毒,最早研制出了检测试剂盒,并马上全部捐给了国家;

      17年后,华大基因仍然勇于承担着社会责任,于大年初一向武汉捐赠10000份检测试剂盒。与此同时,汪建老师又带领着科研团队逆行来到疫情最严重的武汉前线,这份儿担当与奉献令我们所有人动容。

      作为华大曾经的一员,请允许我向汪老师,以及许许多多正在为破解病毒、控制疫情而奋战的华大人致敬!

      这些天也在忙于支援疫区工作的我,在大年初二的早上被无数条信息惊醒,大家都纷纷让我到了武汉注意安全。我当时是一脸懵的,后来询问了原因是下边这张照片:

      

      照片上正是汪老师一行人在大年初一乘车前往武汉,驰援疫区的情景。而熟悉我的人知道我曾在华大集团工作过,同时又因为照片上一位带了口罩的同事跟我体型很像,大家都以为我跟汪老师一起去往武汉,才纷纷给我发信息注意安全。

      正是由于这个美丽的误会以及汪老师一行人无私无畏的行为,让我觉得还是应该写点什么,于是就有了这篇文章。

      时间回到2020年1月20日,钟院士和高院士在武汉调查,公开了疫情信息的那一天,我正好带着爱博物的学生们在大学实验室里进行着一个细胞因子抗炎类药物研发的项目。空旷的校园,不断传来的新的疫情信息,一下子把我拉回了17年前非典的回忆之中。只是当年我还是一个大二的大学生,而现在我已经是一个老师了。

      

      相信经历过 SARS 年代的人,骨子里多少都会对这种病毒有一种恐惧,以至于十多年过去了还会有谈“ SARS ”色变的事情发生。今天不想跟大家讲太多冠状病毒的信息,相信大家已经看了太多的科普文章。我今天想跟大家分享的是,从2003到2020,我们的生命科学与病毒的斗争都经历了哪些,以及未来还需要我们做哪些工作?

      

      上边这个时间轴选取了1865年到现在生命科学以及生物信息学的一些重要时间节点。而从2003年至今,有几个重要的时间点,我们做一个解读。

      第一个重要时间点是2003年——非典元年,也是人类基因组计划宣布成功的时间点。从03年(准确完成时间是04年)开始,人类第一次对自己的基因组构成有了一个系统性的认知。也可以说从这个时间开始,我们的生命科学或者说我们的医学,正式进入了基因时代。

      我们在面对未知的疾病的时候,可以从基因层面去进行分析与判断,从原始的循证医学(经验医学)进入到了精准医学的年代。

      举一个应用的例子,03年非典爆发时,我们的科学家不但分离了毒株,更将在人类基因组计划中运用的测序技术运用到了SARS病毒的检测。 华大基因更是在当时赶制出了第一批病毒检测试剂盒,并全部无偿捐献给了国家,这对 SARS 病情的控制与判断起到了非常重要的作用。

      在循证医学还在采用量体温,大规模隔离的判断的时候,精准医学已能迅速而精准地用基因学的方式判断病患的情况。要知道当年的隔离是强制的系统性隔离,疑似患者被隔离到一起,而在隔离过程中被感染的几率非常的高。试剂盒的出现不但减少了传播性,对社会的恐慌也起到了极大的缓解作用。

      

      接下来的时间点走到了2006年,illumina 公司第一次向社会发售二代测序仪设备。这个二代测序仪为什么值得单独书写?因为在一代测序的时候,其昂贵的价格以及漫长的时间是整个社会都难以承受的。以一个人的基因测序为例,一代测序将消耗全球科学家几年的时间,以及30亿美金的费用。而二代测序技术把这个成本压缩到了几万美金以及几周的时间,可以说是一个质的进步。

      随着二代技术的发展和普及,测序成本更进一步的下降,我们对这个世界的生命(包括我们自身)有了更深入的研究和了解。面对未知的灾难来源时,也有了更大的信息和抵抗能力。

      比如17年后的现在,在面对同样是未知病毒的威胁时,我们仅用了数周的时间就完成了病毒的筛选分类与序列的测序,而在03年做到这点我们用了数月的时间。同时在序列公布后, 包括华大在内的国内数家公司都在第一时间完成了专用试剂盒的研发。这在本次疫情中起到了非常非常重要的作用。要知道,在病毒扩散时,试剂盒的出现早一天或者是早一周,都会产生对整个疫情质的影响。

      时间点再来到2012年,我们开始尝试研发与测试三代测序技术,三代技术可以说是百花齐放,虽然在某些方面还不如二代技术成熟,但是在某些方面有了很大的进步。据我了解,在这次病毒测序时,已经运用到了纳米孔测序等更新一代的测序方式。这些生命科学领域的进步都将为我们人类在面对未知的恐惧时带来底气。在未来,我们会拥有便携式的、超快速的测序检验和分析技术,甚至可以做到像科幻电影那样,扫描一个生物就能马上得到它的相关信息。

      在这次疫情中,科研工作者与医护人员一起,同样冲在了第一线,不光是做科研分析,而且有一些人,他们战斗在了更前线的地方。还是以我熟悉的华大基因举例,从得到通知的第一时间开始,天津、武汉、深圳等三个地方的团队就开始加班加点地赶制试剂盒,在捐赠了试剂盒的同时,武汉华大还承担了大量患者样本的检测工作,有效地减轻了武汉疫区的医院与疾控中心的压力,为快速确认病情做出了重要的贡献。但从另一方面来讲,他们同样承担了直面病毒的风险,是真的勇士!

      

      向所有奋战在第一战场的医护工作者们和奋斗在第二战场的科研工作者们致以最崇高的敬意!

      接下来如果时间允许,我还会跟大家从生命科学的角度讲讲为什么已经到了2020年,我们对于病毒这个老对手还是这么的被动与无力?我们能做出像抗生素那样强有效的治疗药物吗?