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基因技术如何改变人类未来?牛津/加州大学教授著《基因组革命》序

2017-05-04 基因慧 基因慧


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《基因组革命》推荐序


汪亮/基因慧创始人 & CEO 

 

        1946年,美国军方为了计算弹道,在宾夕法尼亚大学制造出世界上第一台电子计算机,占地80英尺×8英尺,重达28吨,造价约48万美元。68年后,苹果公司发布智能手表Apple Watch,将个人计算机的部分功能安置在几英寸宽的手腕上,云端的计算触手可及。

 

        1985年,美国能源部提出开创基因组大规模研究的“人类基因组计划”(HGP),与曼哈顿计划、阿波罗登月计划并称为20世纪三大科学计划。1990年HGP启动,计划投入30亿美元,历时15年完成。2000年,参加HGP的美、英、日、法、德、中等国科学家宣布计划草图完成。单个基因组测序成本约100万美元,15年后,基因测序成本降至约1000美元。

         

        基因是什么?

        

        生物学家说,基因是具有遗传信息的DNA片段;遗传学家说,基因是遗传的基本单位;化学家说,基因是脱氧核糖核苷酸;更多人说,基因是生命的密码,是开启未来人类健康之门的钥匙。

        

        基因和环境的共同作用,构成生命体。

        生物世代繁衍,通过基因向子代传递亲代含物种、发色,以及疾病风险在内的种种讯息。


        而通过基因检测,能够在身体尚未发生疾病症状前预测健康风险,实现“上医治未病”。在面临疑难杂症时,基因诊断成为了医生的好帮手,开辟了新的路径。对于肿瘤等恶性疾病,基因技术可以发现新的致病因素,通过基因在个体上的量化差异,实现“异病同治”和“同病异治”。


        基因技术已从科学殿堂缓步而下,进入医院、体检机构和保险领域,在不远的将来极有可能走进千家万户。

 

        机械化、电气化、自动化分别促进前三次工业革命,以生物技术和信息化为基础的第四次工业革命初现端倪。生物技术和信息技术的重要结合点之一便是基因。

        生命是复杂多样的,代代相传的密码就是基因。基因作为遗传的基本单位,通过复杂的机制,编译着生命的状态。


        在20世纪90年代,我们对这些的理解还很浅。

        而近20年来,以高通量基因测序技术为核心的基因技术将基因信息转化为数据,使得生命得以数字化、序列化地呈现。结合计算机平台和数学建模,通过数据文件解析基因奥秘已经逐步深入,在临床一线、农业、水产业、健康等方方面面得以应用,甚至有大型企业根据用户的基因定制高价的啤酒。


        故事到这还远远没有结束。


        读基因是了解,是结合遗传学、分子生物学与信息科学,对生命进行革命性的认知。通过基因识别身份、祖源甚至预测后代的外貌特征。


        写基因是改造,是进入基因内部进行编辑,在基因层面改造生命,使之按照指定的方向发展。在未来,我们甚至有可能使用进行基因编辑后的动物培育用于移植的人类器官,减少术后患者的排斥。CRISPR-Cas9基因编辑技术专利案已受到整个行业密切的关注。

        

        这还不够。

         

        合成生物是重构。Syn1.0(译名:辛西娅)就是新物种,其“父母”是一台电脑。人们根据丝状支原体的基因组模板化学合成出一整套基因组,移植到去除了DNA的山羊支原体细胞内。这项科研成果登上了Newsweek的封面报道,标题是“Playing God”(扮演上帝)。熟悉克隆羊“多利”的朋友对这个过程应有似曾相识的感觉,是的,分子克隆技术问世40年后,已进步到可以使人类近乎扮演“上帝角色”的程度:能够通过基因重构,构造出从未存在过的生命形式。


        此刻,您对生命的认知处于哪一层面?

        

        这些还都不够。从可知到可及,云计算和人工智能日新月异的发展正为基因大数据的厚积薄发做好铺垫。


        未来,EB级别的基因大数据可通过云计算进行分析,人人皆可存储、分析自己的DNA数据并借由智能终端读取或分享。前有IBM和谷歌,后有BATH(百度、阿里巴巴、腾讯、华为),信息产业的领军者们纷纷构建基因组云——云端基因数据,促进从数据到信息再到知识的转化,降低准入门槛和数据处理成本,促进高科技进入C端消费人群的市场革命。


        通过丰富的临床表型数据库,赋予基因数据以活性,加载机器学习的新型技术,机器开始“看病”,诊断出结果,甚至因此获得了临床资质——基因数据和人工智能、医疗信息技术的结合,将催动新的医疗革命和资源体制的升级。


        基因技术源于科学,终于健康,扎根政策和经济大环境,落地于民生,是百年大计,现在正进入黄金的“少年时期”。本书从DNA双螺旋结构讲起,将基因的魅力和动人的故事娓娓道来,是不多见的高水平科普读物。


        让我们一起,在阅读的同时真切地触摸生命的实质。

 

 

汪亮

2017年3月于北京



《基因组革命》

作者:(英)Dawn Field,(英)Neil Davies 著;刘雁译。

出版社:机械工业出版社

出版日期:2017.4

ISBN:9787111561354

页码:375印张 · 3插页  

字数:180千字

欢迎留言讨论,精彩留言读者将获得《基因组革命》纸质书籍一本。


本书目录

如果将生命比作一台计算机,那么基因组就是支撑生命运行的软件。在《基因组革命》一书中,牛津大学、加州大学两位教授讲述了新世纪的一项重大科学动态——全球致力于“基因组”的解读和绘制,以及这项科学动态对未来的改变。


目录


序言  生物密码:基因组学新纪元

第一章  DNA

第二章  个人基因组学

第三章  演化人

第四章  测序仪中看世界

第五章  有机体绝非一座孤岛

第六章  地球基因组测定

第七章  人人都自成一个生态系统

第八章  地球生命编码

尾注

参考文献

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