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徐讯：如何改写人类的源代码 | 造就
徐讯
华大基因研究院院长国家基因库执行主任可能大家都知道基因是一个生命的源代码，我们可能很小的时候就就问我们的父母，我们到底从哪里来？
当然，我们很久之后才知道我们不是从垃圾箱捡来的，我们是人体的3D打印机打印出来的。
那我一直在问，这个3D打印机怎么知道哪里是我的眼睛哪里是我的鼻子呢？实际上3D打印机的背后是生命的源代码，我们从父母双方继承来的遗传物质。
父母精子和卵子的结合，最关键过程实际上是遗传物质的交换、重组形成了新的生命。每个人的源代码都是不一样，这就解释为什么我们每个人都是特一的，都是唯一的。
不仅仅我们人与人之间的源代码不一样，我们和我们周围所有生命世界，都是由源代码控制的，而且这些源代码都不一样，正是这种不一样才塑造出我们多姿多彩的世界。
当然我们今天听到林老师的分享，这样的不一样，造成了玫瑰的多姿多彩，玫瑰是美的。但是我们也听到大苗的演讲，我们在这世界上还有这样一群因为出生遗传缺陷而导致的各种障碍。
实际上源代码的各种变化有很多，它们会造成错误。我们知道，地中海贫血症在中国的南方两广地区人群中错误的携带率高达1/9，九个人里面有一个人携带了这样的错误。
而这样的这样错误导致了红细胞的携氧能力不足，最终导致了这些小孩没有办法像正常小孩一样活泼健康地成长。这样的变化同时也会引起更严重的疾病，比如说癌症。
中国现在一年新发的癌症超过了400万，而这样的癌症变化是怎么来的？癌症的变化实际上是源代码出错最后导致失控。
比如说，这里举一个例子，P53，这是一个很简单的基因，这个基因一小段序列的缺失最终导致了整个癌症通路的激活，最终导致了癌症的发生，所以这种错误实际上是非常可怕的。
所以我们就想，既然这个代码很重要，我们一定要把这个代码解读出来，从而能够掌握这样的代码，所以我们就要做一件事情，就是要把这个代码测出来，我们叫做测序。测序怎么测呢？实际上基因的源代码只有4个字符——ATCG。
就像计算机里面用的0、1这样的字符来代替所有的信息一样，ATCG长串序列的组合造成了所有源代码的基本组成。这个ATCG源代码存在于什么样的物质上呢？存在于一种我们称之为DNA的物质上，这可能是目前是世界上最有效的存储体系。
0.000,000,000,001,5克的DNA里含有30亿碱基的信息，包含了我们一生生老病死的压力。如果用1克DNA来计算的话，信息量可以达到ZB级别，这可以把目前沉淀下来的所有互联网数据都装进去还足够。
所以这是一个非常有效的存储体系，它字符间的间距只有0.34纳米，远远强于我们目前半导体工业10纳米的水平。所以这是个非常复杂的体系，我们想去解读它是一个艰巨的工程。
所以我们在解读第一个人类基因组的时候用了13年，有6个国家的200多位科学家花了30亿美金才完成。当然随着技术进步，我们已经可以非常容易和快捷的把基因组测出来。现在所有人都可以非常简单的拥有自己的基因组，那这是怎么做到的呢？
首先，我们的DNA在细胞核里面，我们把DNA从中体取出来。但是DNA非常长，将近有上亿个碱基的序列。
所以我们为了简化工作，必须把它打断成一段一段的小碎片，这样可以大大简化我们的工作。然后我们再把它形成这样的一个结构，通过这个结构把DNA复制上千遍。
复制的目的是为了放大信号，这样信号就可以放大一千倍，读取起来就会更容易。这样上千倍的DNA可以相互缠绕，形成一个纳米球，它可以放到测序芯片上进行测序。
而测序的时候我们把四种碱基ATCG分别标成不同的颜色，A标成红色，C标成黄色，T标成橙色，G标成绿色。这样我们就可以按顺序把碱基的序列读出来。
我刚刚提到，这是一个很小的片段，我们把上亿个片段组装成人们的基因组。
正是因为我们可以读，所以我们现在非常想写。写这个事情我们人类一直在做，试图扮演上帝的角色。从人类有农业开始，就一直在做改写源代码、改写基因组的工作。
我们在实验室里有更高效的方式，从外源导入基因，比如将水母荧光蛋白转入到小鼠体内做一些功能试验，最近非常热门的是基因编辑，它可以非常精准的对几个碱基进行修改。
所以刚刚提到的一小个字符的错误，一小段序列的缺失，也许未来我们可以通过这种更精准的基因治疗方法来治疗疾病。为什么基因编辑这么热？就是因为它带来了治愈疾病的新的希望。
当然，掌握了这些编码的规则之后，人类最想做的还是真正创造自己的生命，从头开始写自己的代码。
合成生物学就是从头写人工代码的这样一项工作，我们已经成功完成了细菌源和生物的编码撰写，最近我们在做的是人工酵母的基因组撰写。可以想见，随着我们读和写能力的提升，我们改造命运、改造规则的能力会越来越强。 有了这些技术，我们在想怎样让这些技术造福人类。
2008年，华大收到了一封长长的血书。这封血书是一位鱼鳞病患者的妈妈咬破手指写的，这位妈妈本身也是位鱼鳞病患者。她一生中遭受过许多痛苦、孤独和不幸。
但当她生下自己的小生命时，发现女儿遗传了自己的疾病基因。这位母亲非常痛苦，陷入深深的自责。这样的故事在中国各个地方到处都在发生，但这本是可以避免的。
中国的出生缺陷比例是5.6%，也就是每20个新生儿里面可能就有这样那样的残疾，很多家庭都是因为这样因病致贫。这个事情从本源上来说就是基因出错，从目前技术来说是完全可以解决的。
所以我们想用这个帮助每个家庭都能生出健康的宝宝，所以我们启动了「千万家庭远离遗传出生缺陷」计划，用技术试图改变这样的现状，把中国的出生缺陷降下来。
通过我们的努力，目前已经对600多种疾病进行了筛查，完成了150万例孕妇的筛查，帮助了8000个家庭避免了出身缺陷的不幸。
同样作为基因组的疾病，癌症也可以通过基因组技术来进行改变，摆脱规则的束缚。
这三位美丽的女明星，梅艳芳、陈晓旭、姚贝娜，她们都是因为癌症离世，而这些本都可以通过技术的力量去改变的。
而安吉丽娜朱莉，她通过基因检测发现自己携带了BRCA1基因突变，而这诱发乳腺癌的风险高达87%，所以她毅然决定进行了双侧乳腺的切除，从而避免了罹患乳腺癌的不幸。这样一个技术完全是可以推广到所有人可以使用的。 如果身患癌症，因为这是基因代码出现了错误，所以也是可以改变的。当你找到代码树到底是哪段出错后，可以选择精准的靶向用药，从而能够赢得生机。
当然，最好的还是在癌症还没有出现或者是在早期的时候，将其扼杀在摇篮。所以我对游离DNA检测的技术非常热衷，这可能最终帮助人们消灭癌症，或者把癌症当作感冒一样去治疗。
什么意思呢？大家都知道，怀胎需要十月，癌症从最早一个细胞的突变，到变成癌症组织，它也需要漫长的时间，少则五六年，多则十几年。但当它长成影像学可以观测到的时候，已经到了中晚期。
如果我们能够在早期，甚至只有几个细胞的时候，像我们做新生儿筛查，在怀孕第十周时就能检测到体内的变化，那么癌症的治疗应该不是难事。
这样的事情其实是可以做到的，和新生儿细胞一样，癌细胞是会快速增长的细胞，它会把自己代谢产生的游离DNA释放到血液中，循环系统搜集全身的废物，最后在血液里汇集。
所以我们可以测定血液里含量极低的突变，来进行早起的检测和干预，从而预防癌症。所以我觉得，这是技术带来的突破。虽然这个技术还在早期，但我越来越看到它给治疗癌症带来的希望。
我们到目前已经掌握的知识，已经彻底改变了对疾病的认识。我们现在虽然能读出基因组所有的序列，但真正能够去解释的含义不超过1%。有99%的区域，我们称之为基因组上的暗物质。
我们知道这些暗物质区域有它的功能，但它们到底怎样影响我们的生命形式，我们还不知道。所以我们在做的事情就是希望突破人类对基因的局限，真正掌握自己的命运，读懂基因组的每一个字符，但这个工作量非常大。
比如让人工智能去研究一个苹果，它要去看一千个、一万个苹果；同样，你要研究一本生命之书的变化，你要演讲上千上万，甚至百万级别的变化。
我们做了一个计算：如果想得到1%新的基因组认知，至少需要ZB级别的数据量，基本上看起来是不可为。所以为了产生足够的数据量，我们必须有足够便宜、足够高通量、足够快速的平台和工具。
说到通量最大，华大基因5年前就号称全球最大的基因组中心，我们买了128台进口测序仪。我们从中得到了巨大的科学发现，也获得了巨大的产业突破。
但我们也遇到了瓶颈：因为最大，所以被高度关注，在技术上、仪器维修上、价格上受到各种围追堵截。我们深刻体会到，没有自主知识产权所导致的快速发展瓶颈。
4年前到今天，我们花费40亿做了一件事，做真正自己的国产测序仪。这件事，我们在去年年底的时候做成了，大家可以看到，我们在做第一个人类基因组测序的时候花了30亿美金，做第一个中国人基因组时花了100万美金。测一个基因组还需1万美金。
当我们发布第一台自主测序仪时，价格降到了1000美金。但这还远远不是我们的终极目标和追求。我们希望价格可以更低，低到什么程度？几百美金，甚至几百人民币。
正是因为我们有了自主的平台，所以我们拥有了最大的数据。到目前为止，我们测定了1000万份不同的样本，产生出超过20PB的数据，美国前副总统戈尔在他一本叫《未来》的书中做了统计，认为华大基因产出了全世界50%以上的基因组数据。
我们对全球农业基因数据的贡献也超过了70%。按照传统的商业逻辑，我们好像应该把这些数据像宝贝一样藏在角落里，自己去挖掘。但实际上，我们没有这么做。因为只依靠我们自身的能力，是不可能解读出人类的天书的。 所以我们做了一件事，把已经产生的数据、即将要产生的数据、人类未来所有的数据都放到一个共享的平台，我们建了一个全球最大的基因共享平台，叫做中国国家基因库。
这个库在今年9月22日将正式对外开放。我们建这个平台的目的，就是为了汇聚全世界的科学家和全球所有聪明头脑的力量，共同解读人类基因组这本天书。
我们觉得，虽然道路还很曲折，但是想要真正能够掌握自身的规则，掌握人类自身的生命密码，100%的理解基因组里每一个字符的含义，这一天的到来是可以预估的。 到了那一天，我们也许就能实现人类的终极追求；到了那一天，也许我们就可以让基因科技真正造福人类；到了那一天，也许我们有希望治愈所有的疾病；到了那一天，我们可以期待所有人都可以健康的活到120岁。
因为除了人类的基因之外，我们也掌握了所有基因的天书。 我们也有可能解决农业的问题，真正解决饥荒的问题。我们也能够和自然和谐共处，建设未来城市。
所以我们在做的事情绝不仅仅是一群科学家对生命本源的热爱，而且我们在做的可能也是全人类最大的公益事业。
人类从来没有停止过对自身本源的探索，也从来没有放弃过对生命的追求。
从古代帝王道士炼丹，到达芬奇的密码，其实大家一直都是在这路上探索着。
我们一直在做的就是这样一件事——探索生命本源的密码，真正帮助人类摆脱生老病死的自然规律，最终把人类自己的命运掌握在手中！
清风沉梦：谢谢造就提供这样优秀的平台，能够接触到不同的思维，认识不同的人。
临风：活动不错，有空会常去。
Z：第一次参加，很触动，每一位的分享都有惊喜。
郝显刚Issac：第五次参加了，第一次是三月二十七号来的，希望以后每次都能参加。
张大盒：从第一期跟到现在。
—— 选自活动讨论群
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