《科学通报》对话人类基因组计划领衔专家J. Craig Venter
J. Craig Venter, 美国科学院院士, 生物学家及企业家。1984年进入了美国国家卫生研究院(National Institutes of Health, NIH)。1991年开发了表达序列标签(ESTs), 这是一种新技术, 可以迅速地发现基因。1992年创立非营利研究机构——基因组研究所(The Institute for Genomic Research, TIGR)。1998年成立了Celera Genomics公司, 进行人类基因组测序。2001年公布人类基因组的测序和分析结果——人类基因组工作草图，几乎与由公共基金资助的国际人类基因组计划同时完成, 被认为是人类基因组计划成功的里程碑。
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2016年12月19日, 首届“中源协和生命医学奖”颁奖典礼暨国际精准医学高峰论坛在北京国家会议中心举行。“中源协和生命医学奖”由中源协和细胞基因工程股份有限公司(简称中源协和)、中国科学院大学与深圳市中源协和生物治疗公益基金会共同设立。论坛邀请了美国J. Craig Venter研究所负责人、人类基因组计划领衔专家J. Craig Venter、上海交通大学医学院附属瑞金医院上海血液学研究所所长陈赛娟、中国医学科学院肿瘤医院副院长石远凯等相关科研院校的研究人员做大会报告。
Venter在主题演讲中介绍了基因组学研究意义、近期取得的成果及未来目标, 并在对抗衰老及相关疾病方面深入全面地阐述了自己看法, 他表示: “每个个体独特的基因组合, 预示着个体特征及其接受的疾病治疗方法。通过基因测序发现位点突变, 可以从分子层面更科学地解释疾病发生机制。目前, 我们已经完成万人基因组深度测序, 发现超过1.5亿个基因变异”。这些变异的发现将会是健康科学时代的开始, 为人类建立基因型、表型, 以及各类性状之间的关系提供可能。“此外, 我们已经与多家企业合作得到具有临床信息的样本及健康人群数据, 经过大数据的计算与分析, 可预测出生命特征和衰老趋势, 未来将进一步通过干预手段、改变生活方式等达到健康长寿的目的”。
Times在2000年7月将Venter与人类基因组计划代表佛兰西斯·柯林斯同时选为封面人物, 又在2007年将他选为世界上最有影响力的人之一。2006年, TIGR和TCAG(The Center for the Advancement of Genomics)合并, 成立了J. Craig Venter研究所(J. Craig Venter Institute)。多年来, Venter和他的团队对数百个基因组进行了测序和分析, 发表了许多重要文章, 如第一个人基因组二倍体, 第一个完全由人工合成DNA构建的、可自我复制的细菌细胞。
Venter被授予多项荣誉学位以及科学奖项, 包括2016年中源生物国际合作奖、2008年美国国家科学奖章、2002年Gairdner基金会国际大奖、2001保罗·埃尔利希和路德维希Darmstaedter奖等。
《科学通报》借会议召开契机, 有幸就一些大众关心的问题专访了Venter博士。
《科学通报》：干细胞在医学界被称为“万用细胞”, 干细胞治疗为一些疑难杂症的缓解或治愈带来了希望，您认为干细胞治疗的前景如何?
Venter： 很有潜力, 但是前提是需要更精确的临床试验数据。现在几乎所有的细胞治疗更像抽奖, 在一个病人身上成功了就成功了, 但是缺少临床试验数据。未来, 细胞治疗将会更加有序地进行, 治疗效果将会被精确定量化。目前, 大多数细胞治疗都是在缺乏足够医学资质的医疗机构进行的, 细胞治疗需要用病人自己的细胞, 所以难以判定和比较效果。这和其他的药物是一样的, 每个人对于药物的反应都是独特的。所以必须要获取个体的基因组信息, 需要精确测定每个人对于治疗的反应。
《科学通报》：2015年1月, 奥巴马在美国国情咨文提出精准医学计划, 希望精准医学可以引领一个医学新时代，精准医疗的目的是什么?
Venter： 奥巴马提出精准医疗, 但是当时并没有很多经费支持, 这个计划的未来不知如何。精准医疗的基础是在临床试验中了解基因组的信息, 并且准确预测机体对药物的反应。不同基因背景的个体会产生不同的毒理反应。基因组不同, 个体反应存在差异。精准医疗的目的是知道哪些药物对哪些基因组起作用, 从而给予某个基因型有效的药物和治疗。大多数药物可能将只会用于人群中10%的病人的治疗。目前的医疗是, 医生给每个病人用同样的药物, 事实是可能最多只对1/3的病人有效, 而且药物引起的毒副作用可能会使另外1/3的病人病情加重, 这不是正确的医疗方法。
《科学通报》：在会议上您说到人的寿命问题, 在延长寿命方面您有什么项目吗? 您认为怎样才能使人类达到长寿呢?
Venter： 合成生命项目主要在Institute and Synthetic Genomics公司进行。有很多的用途, 包括工程改造藻类细胞生产燃料。我们有一个重要的项目是编辑猪的基因组, 把猪的基因改编为人的基因, 这样移植的器官就不会被排斥, 为人类的器官移植生产可用的组织器官。
关于长寿, 我认为健康生活比存活时间可能更重要, 我们希望健健康康地活着。活到95, 105甚至 120岁都不是我们的目标, 我们希望没有疾病, 没有痛苦地活着。这一点在中国应该更重要。比如某些癌症治疗持续若干年, 但患者非常痛苦, 生活质量很差，所以高质量的生活比活很多年更重要。
《科学通报》：保持健康的一方面是受遗传因素影响, 另一方面是与生活方式和环境有关, 您认为生活方式和环境对精准医学和长寿有什么影响?
Venter： 各种因素的影响当然都非常重要。假如你呼吸的是糟糕的空气, 肺癌的发病率肯定会增加很多, 慢性阻塞性肺疾病的发病率也会增加, 还会引发很多其他疾病, 与吸烟的危害差不多, 这在很大程度上会缩短寿命。所以环境因素至关重要。有很多人通过Health Nucleus知晓了自己的基因组测序结果以后, 明显调整了自己的生活方式。
《科学通报》：目前我们只了解大约1%基因组的表型, 如何才能快速将这个数字扩大?
Venter： 我们现在只知道1%基因组的表型, 在接下来的5年, 这个数字也许可以达到5%, 甚至20%, 这取决于我们的技术发展。我们需要有大量基因序列数据, 这些序列代表某些和临床疾病表型相关的基因型, 通过机器学习(machine learning)可以分析序列和表型的相关性。我们的Health Nucleus医疗中心测量很多临床数据, 更多的准确数据有助于最终翻译生命密码, 这是一个目标。
我们最近宣布要在临床试验中分析50万个基因组。在“中源协和生命医学奖”颁奖典礼也听到关于中国临床试验的情况。在我看来, 正确的方法是要对每一个病人的基因组进行测序分析。只有这样才能了解个体的药理学及毒理学差异, 这与个体对药物的不同反应密切相关。虽然测序的费用可能会有点昂贵, 但是这项费用必须要有。每个病人的临床实验费用约10万美元, 加上测序的1000美元并不多, 只占1%而已。但是确实值得, 可以完成从表型到基因型的实质飞跃, 这样就可以在分子水平进一步了解疾病和病人的情况, 而不是只是猜测而已。
Health Nucleus利用多种技术, 包括有基因组测序、微生物组和MRI、CT、遥感, 以及其他技术收集基因组和表型数据。2016年是Health Nucleus成立的第一年, 我们的目标是每个Health Nucleus中心有2000个病人。因为检验非常复杂。中国很适合建立Health Nucleus, 也许1~2个, 甚至10个, 更精确地记录临床表型数据将有助于改善中国人民的健康水平。但是这个领域的发展是建立在大型计算基础之上的, 比如云系统。
致谢：感谢中源协和李洪涛博士在采访及撰文过程中给予的大力帮助！
本刊编辑与Craig Venter及中源协和李洪涛博士合影
王元火，贾旭明，张东梅. 对话人类基因组计划领衔专家J. Craig Venter. 科学通报, 2017, 62: 743–745
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