从哈利波特得到的灵感,大家已经听的很多,可是又有谁知道这是公仔面所带来的奇思妙想呢?请听卢煜明教授亲口讲述发明无创DNA产前检测技术的艰辛之路,以及他对生命科学热点话题的诸多点评:从精准医疗到研究可重复性……
卢煜明,香港中文大学教授,李嘉诚健康科学研究所所长。英国皇家学会会员,美国国家科学院外籍院士,香港科学院院士。作为无创DNA产前检测奠基人,2016年9月荣获未来科学大奖“生命科学奖”以及“汤森路透引文桂冠奖”。
想到要见如此多头衔的大牛院士,紧张到忘记自己是如何回答How are you的,是不是英文课本上的Fine, thank you, and you呢?
初次见面,潇洒帅气的卢教授很nice地递上他的名片。定睛一看,中文一面印着“盧煜明醫生”。我想把自己定位于醫生的教授应该很与众不同吧。果然,整个访谈中卢教授都非常的诚恳,和蔼,上至中国精准医疗的发展方向,下至留学生如何煮泡面饱腹。当然,收获满满的是卢教授对科研的热情和坚持,八年抗战终获突破,以及他对科学严谨且力争做到最好的态度。
卢教授,首先祝贺您近期获得“未来科学大奖”和“引文桂冠”奖。我们知道这两项殊荣主要是基于您对母体血浆内胎儿游离DNA的发现,以及后续发展的无创产检技术对生命科学和人类健康所做出的贡献。科学的重大发现来之不易,能不能请您分享一下这个科学发现的过程和经验呢?
卢教授:我在牛津读医学的时候就对产前诊断产生兴趣。当时如果你想知道胎儿是不是正常,要做一些有风险的检测,比如用到羊膜穿刺术。
因此我就在想,有没有可能可以用一些安全的方法,比如通过抽取孕妇的血液去检测呢?因此我就在作医学生的时候,找到牛津的一个教授开始做研究。刚开始做的时候,胎儿细胞的信号非常弱,总是不能找到一个很准确的方法,结果一做就做了八年,从89年做到97年。这其中的经历也很曲折。因为我是医学生,毕业后必须要做一年的实习医生。实习结束后,我还是对这个研究很感兴趣,想要解决这个问题,因此我就决定回到牛津读PhD。
当时我的老师,他说只可以给我三个月的支持,然后就要自己去找奖学金。以当时来说,海外生在牛津读PhD是非常贵的,我想每年要一万五千镑。不过很幸运的是后来我找到四个不同的奖学金,这样我才可以读下来。但是问题在于读的时候就发现这个研究非常的困难。毕业后呢,因为我是医生,必须要做一些临床的工作。
很幸运的是在那个时候,英国有一个科研资助机构,Wellcome Trust,它有一个新的Career Development,允许你一边做医生,一边做研究,所以我就可以继续做下去,不过还是得不到很好的结果。
97那年香港回归,因此有很多机会和空缺,所以我就在97年1月的时候回到香港。回来的时候呢,我就想可以试试一个新的方向。
根据96年9月在Nature Medicine上发表的两篇文章,他们说癌细胞DNA可以在癌症病人的血浆和血清里找到,我就在想胎儿和癌细胞其实有些相似的地方,因为这些都是寄宿在另外一个人身体里面。当时我没有什么资金,只能用一些很便宜的方法。你知道英国的食物不是很好吃,所以我就养成了时不时在房间自己煮公仔面的习惯,后来就想到把血浆拿来煮会有什么变化。
后来我真的做了这个实验,煮五分钟,然后拿一些出来检测,很神奇地就检测到了胎儿的DNA。
原来做了8年都做不了是因为我在错误的地方找我想要的东西。我以为我要找的是在细胞内,但奇怪的是其实是在细胞外。这是非常奇怪的,因为我们都知道DNA是在细胞内。那么之后就想知道在孕妇的血浆里面每毫升有多少胎儿的DNA呢?这需要一台非常贵的仪器去检测,大概要几十万港币。
当时我在香港中文大学的老板恰巧邀请我去参加他在英国举办的Christmas party。那时我战战兢兢地问他能否给我一个这样的仪器,结果不到五分钟,他就同意了,这是我收到的最好的圣诞礼物。
听您讲这八年的初期研究经历非常的困难,那您是怎么坚持下来的呢?是什么动力让您一直没有放弃这个研究呢?
卢教授:其实做研究都是很困难的。我回到香港申请的第一个关于血浆的基金其实是被拒绝的。
因为他们不相信可以做的了。而且当时我的团队很小,只有我和我的technician。我想我的动力就是很想解决这个问题,而且在那个时候我也比较年轻,没有太多负担,只是想把这个工作完成好。很有趣的是最后的目标很困难,但其实每一天你都朝着这个目标进步。每天你都可能想出各种方法,不过大部分时候是不成功的,但这就是科学其中一个吸引我的地方。
现在做科学,如果是很基础的工作,通常都是难做的,所以不能够有太快太大的时间压力,我们不能太功利。
“未来科学大奖”被称为中国的诺贝尔奖,“引文桂冠奖”也被看作是诺奖的风向标,您对今后自己拿诺奖的机会怎么看呢?
卢教授:我其实没有想过去拿诺贝尔奖,因为这个概率是很低的。从统计学来说,世界上有很多优秀的科学家,诺贝尔奖每年只是选其中几个人,所以其实是非常困难的。我觉得做研究最重要的是尽自己最大的努力,人们怎么看你的研究,怎么评判是别人去想的。当然这次拿了这两个奖项,我和我的研究团队都很受鼓舞。
作为为数不多的获得“引文桂冠奖”的华裔科学家,我想这也非常鼓舞我们中国的科研学者。
卢教授:我们国家以前和现在的科研实力有很大不同。过去20年我们的进步很快,现在我们已经是全世界发表论文数量第二的地方。我想迟早我们论文的质量也可以同美国相比较。不过还需要一些时间,要持续的发展。还有非常重要的一点,如果我们希望科学能发展得好的话,我们要吸引最优秀的学生做科学。拿现在的香港来说,成绩最好的学生很多选择从事金融、法律行业等等。
我希望中国有自己的生物医学,或者其他的科学学科,能吸引我们最资优的学生去做研究。
说到我们国家生物医学的进步,中国最近提出了精准医疗的研究计划,第一批资助项目已经开始实施。作为研究基因和基因检测临床应用的学者,您对中国的精准医疗发展有什么看法呢?中国和美国在这个领域差距有多大呢?
卢教授:我想精准医疗是未来医学一个很重要的技术平台。因为我们每个人都是不同的,每个人的基因图谱也是不同的。从前用药的时候其实就没有把个人信息很仔细地考虑进去,所以我想这应该是未来的大方向。现在我们拥有的技术也允许我们去发展精准医疗。过去人类完成全基因组测序要十三年时间,花费三十亿美金。现在最新的设备做基因图谱数天可以完成,花费一千美金左右。我想未来十年还可以更加便宜。
以中国来说,基因诊断目前在中国医学界也用得很多,比如我们这个无创产前诊断最常见的做法也是用DNA排序。现在中国可能每年做两百万个无创产前诊断,同一个技术其实可以去做精准医疗,比如检测癌症和其他遗传病。现今其实是一个很好的机遇,英国有十万人基因图谱项目,美国奥巴马政府出资2.15亿美元在做,所以中国也是处在一个很好的机遇点。
我想我们需要一个很好的公共健康医疗记录系统。首先你的数据要多,而且电脑系统最好是连接起来。比如几个大的医院或者医疗系统,他们的数据可以共享。在香港,现在有大概四十多家公立医院,所有医院共享病人的电子医疗记录系统。如果你没有权限获取这些数据,那做研究是非常困难的。所以我想中国在这方面可能需要加强一些。
现在中国基因测序和精准医疗大概念公司层出不穷,除华大基因外还有很多新入场的创业公司。从科学家的角度您觉得这个行业目前是否有过热和泡沫现象呢?
卢教授:现在中国有很多排序的公司,不过他们大部分也是排序技术的用户。我想现在我们的弱点是自己没有一个很稳定的排序技术平台,大部分人还是用美国的技术,比如有人用Illumina,还有人用Ion Proton。所以大部分经济收益也流入了美国。我觉得排序作为未来医疗系统一个重要的支柱,我们应该要有自己的排序技术平台。
就目前的科学知识积累和技术现状来看,您觉得基因测序哪些方向的临床和健康指导是比较成熟,可以开展商业化服务的呢?
卢教授:如果讲基因排序和临床应用的结合,通常有几个方向。第一,通过基因去预测一个正常人将来会得哪些疾病。第二,可不可以通过基因在早期诊断出病症;无创产前诊断也是其中一种。第三,有没有可能用检测技术来找出对这个人最有效的药。比如肺癌,有机会拥有EGFR基因的突变。
如果有这个突变的话,癌细胞就会被其中一种药抑制。所以可以用这个方法来对症下药。还有就是用药后,癌细胞可能有新的突变,可能要换药,那么可以用基因检测来指导癌症的治疗。
我们知道产检的主要目的是优生优育。现在有一些争议性的技术,比如最近引起热议的美国团队成功制造所谓的三人婴儿,使用了父母之外的供体DNA以避免遗传性疾病,您对更大胆的基因新技术和相关的伦理问题怎么看呢?
卢教授:我想其实在人类的历史上,很多新技术出来的时候很多人都会说是反道德反宗教的。比如从前发现地球是圆的,有很多宗教人士反对。再比如在医学领域,之前试管婴儿技术推出,也是有这个问题。当然现在来说,大多数人看不到试管婴儿真的有很大的问题。所以我想道德伦理观会随着科学和时代一同进化,在基因改造方面也可能是一样的。
因为我们的基因图谱有60亿个密码,30亿是从爸爸来,30亿是从妈妈来,其中线粒体只有16000个密码,其实是非常小的比例。所谓三个人的含义,其实就是转这16000个线粒体密码,其他还是“天然”的,所以可以说其实是同一个人。举个例子,比如我要接受肝的移植,移植之后我的太太也是会把我当成她的丈夫,只是我的肝脏变了。还有我也看过一篇文章,他们有一个类比,线粒体其实就是细胞供能的来源,就好像是电脑的电源。
比如今天你用东芝牌的电池,明天用索尼的电池,不也是同一个电脑吗?所以在一定程度上,这个三人的含义,就我自己来说,道德伦理方面应该不是一个大的问题。当然很多人担心将来有没有可能从这16000转到10%甚至更多,很多时候这个度也是很重要的,所以how much is too much, 我想这就要将来科学界和社会各界一起去讨论了。
不过我可以说,在科学来看,转变是恒定的,everything is changing, right?
目前生物研究的可复制性被热议,典型的例子是韩春雨的基因编辑文章,您对此事有什么看法呢?
卢教授:可重复性是科学研究一个很重要的基石,你要发表文章,要写得清清楚楚,要其他人可以去再现。我想如果真的是有一些error,最重要的是这个error是不是honest error。
意思就是发表文章的人,是不是用了他们最大的努力去获得数据,去解释他们的结论。如果是honest的话,我想是可以的,因为科学有自我修正的功能。如果有人编造数据那就有问题。当然在中国可能有一些这样的例子,但其他国家也有这样的例子。现在这个论题很热,我想第一是因为有网络可以让很多人去讨论。二是现在科学研究很多也会被媒体报道,和以前不同。
第三,现在有很多大学要求发影响因子很高的论文,有这个压力也会间接导致这样的问题。
我了解到您之前和生物信息科学家合作取得了很好的成果,您对今后生物医学与计算机科学的结合有什么展望呢?
卢教授:我想这是非常重要的。未来生物学将是计算机科学的一个major driver。因为你可以想象,现在我们的排序,每一个细胞有60亿个密码,我们整个身体可能有1014个细胞,所以总共是1024个DNA密码。
从前做排序,整个人排一次。现在新的技术,每个细胞排一次,可以想象储存和分析数据是多大的工作量。从前没有现在的电脑,我不能想象我们可以做基因组的工作。比如无创产前检测,最基本的每个人也会排序3000万条DNA片段,每一年中国做200万个无创产前检测,所以这个数据是非常庞大的。
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