《瞭望》专访华大董事长汪建:基因科技带来一场有影响力的革命 | 人类基因组草图完成21周年
发布时间:2021-07-07
*来源:《瞭望》新闻周刊,记者:李斌
·基因组科学的革命一定是生命科学史上最伟大的革命之一,并且已经带来更有影响力的一场革命。
·人类进入的不仅仅是生物经济时代,应该叫“生命时代”——一个以生命的健康、价值、意义作为未来主要发展方向的时代。
·要实现先天无残、天下少病,我们提出“该检测的一个不少,可避免的一个不多”。
“不掌握工具和技术,要真正推动革命性进步是不太可能的”
汪建:华大从上世纪90年代开始做基因测序,产出K量级的数据,也就是10的3次方。从单个碱基到单个基因,从平板测序到毛细管电泳测序,产出数量已经到了M量级,也就是10的6次方。华大有幸经历了这个过程,当年我们承担了人类基因组计划1%的任务,一台机器一天能做10的6次方的数据,那时候觉得是一件了不起的事情。
后来有了新的技术突破。2007年,伴随新的测序技术,一台机器一天能完成10的9次方也就是G量级的数据。我们抓住历史机遇,快速往前推进,但同时也意识到在仪器设备、试剂耗材上受制于人,要真正推动生命科学的革命性进步,手里没有掌握真正的工具和技术是不太可能的。所以我们通过并购、消化、吸收,实现了完全自主创新,生产了能一天产出T量级数据的高通量测序仪器。在过去几年里,我们在测序仪上不仅保持与国际同步,而且在某些领域实现了跨越发展。根据自然指数年度榜单,华大已连续六年夺得亚太地区生命科学产业机构第一。
正因为有了高通量测序等手段,有了海量数据的迅速捕捉、识别,人类在面临未知病毒等未知生物时才有了快速甄别、反应的能力。新冠肺炎就是如此。从武汉到北京新发地,再到这次广东疫情,防疫过程都是如此。我之所以反复强调高通量,是因为只有高通量才能实现大规模、低成本。
《瞭望》:回顾人类基因组工作框架图绘制以来20多年的历程,你最大的感悟是什么?
汪建:这20多年,我们最大的体会,就是随着技术进步、工具突破,必然推动IT技术的革命。从算力到算法到存储都要更快,通量更高、成本更低、耗电更少、保存可靠度更高,这就是大人群基因组学和时空组学带来的必然结果。
如果把20世纪作为一个阶段的话,过去几百年来积累的科学技术和认知,现在基本中等发达国家都能够接受,我姑且把它叫做红海。21世纪初,这20年来的大人群基因组学研究,它还是个蓝海,只有少数国家和机构能做。身处这个蓝海中,我们希望能够解决一些遗传病、传染病和肿瘤早期发现问题。
更重要的是2020年以来时空组学的发展。时空组学这个名字是华大提出来的,是在时间和空间上进行基因组、表达谱、多组学的研究。这是一个深蓝色的海洋,是一块完全未被探索的新领域,也是千载难逢的机会。我们要努力把这一块做好,保证产生新成果,形成全面引领性的发展,以大科学工程、大科学装置、大数据计算为导向,形成以国家力量作为支撑的新发展模式。
“人类进入的不仅仅是生物经济时代,我认为应该叫‘生命时代’”
《瞭望》:有发达国家宣布继农业经济、工业经济、信息经济之后,人类已经进入生物经济时代,你怎么看?
汪建:人类进入的不仅仅是生物经济时代,我认为应该叫“生命时代”,生命时代从为了人类生存、发展的历史阶段脱胎而出,是一个以生命的健康、价值、意义作为未来主要发展方向的时代。
从原始社会、农耕文化、工业时代到信息时代,这样一个大的以千万年计的历史发展过程,人类为了更好地生存而奋斗,生老病死被看成是自然规律。但是当物质比较富足的时候,对生老病死的看法和掌控就提高到一个前所未有的历史阶段。所以,生命的价值首先是解决生老病死问题,之后是让人在精神上有更多的满足。
《瞭望》:对中国来讲,到了生物经济时代,是否有超越的机会?我们应该在哪些地方用更大的力度去推动?
汪建:科学家可以做的是“以成证知”——拿成果来证明这样的认知是一条发展道路。在产业一体化上,华大集团已经走出一条全新路子。如果能给我们两个“助力”,我们就可以加快“以成证知”的过程。
第一,是在基础科学上重点支持,比如说时空组学。我们现在发起时空组学这么大一个项目,是以我们为主做。中央政府、深圳市委市政府,以及其他一些地方政府给予我们很大支持,但创新源头还是在华大自身,创新土壤则是国家大环境,如果能给一些重点扶持和支持,我们会突破更快。
第二,科学突破需要巨大无比的应用场景。拿出百万人、千万人这么大人口的数据量,在时间上可持续地观察,才能够对生老病死给出一个有力回答。新冠肺炎疫情来袭,我们在北京、香港、石家庄、广州做核酸检测,在空间上不断显示我们的能力。比如我们从武汉最开始一天做100人份核酸检测样本,现在在广州一天能做210万人份样本。
现在,我们要在时间上也构建能力。比如说肿瘤,它是慢性疾病,需要百万人、千万人的数据量。我们需要的也是应用场景。我们一天能够做几百万人的新冠核酸检测,也可以同样做百万人的肿瘤检测。很多有明确标志物的肿瘤,完全可以用新冠核酸检测的模式去做肿瘤核酸,也完全可以在出生缺陷防控上以同样模式实现全覆盖。
在新冠肺炎疫情面前,我们有了充分的舞台展示能力。我们的“火眼”实验室已在全球近30个国家和地区落地80余座,那不仅仅是气膜,更关键是里面有我们几乎全套的装备。比如华大智造高通量自动化病毒核酸提取设备MGISP-960,通量达到192个样本/80分钟,一人可同时操作3台仪器,大大加快规模化样本检测速度。但是在出生缺陷防控、肿瘤防控上,我们还缺乏这样的应用场景。
《瞭望》:华大此前是否有相关探索实践?
汪建:如果华大能够在生命科学领域先行示范,实现以成证知,那就好了。而且我们想要在相对处于经济欠发达的地区尝试用自主研制的系列高通量设备做大人群的、百万人乃至千万人的传染病防控、出生缺陷防控、肿瘤防控研究,如果能做到,那就能做到普惠了。
以天津的耳聋防控为例。2012年,天津市启动新生儿遗传性耳聋基因检测项目,到2019年我们已经为约60万天津新生儿提供检测,覆盖率超过70%,天津聋人学校的生源已减少80%。
深圳在全国率先将无创产前基因检测纳入公卫项目,从2011年到2018年,用8年时间实现覆盖度达90%以上。据深圳市卫健委报告,2011年至2018年,深圳唐氏综合征发生率由2011年的4.94/万上升为2018年的13.42/万,但全市唐氏儿的出生率由2011年的2.27/万下降至2018年的0.82/万。
再以河北省为例,我们以无创产前基因检测每例三百多元的价格,与河北开展合作,将精准医学普惠到每一个县区。作为全国第一个全面采用无创产前基因检测技术进行免费产前筛查的省份,河北已初步实现对染色体三体综合征类出生缺陷的全面防控,并将出生缺陷防控范围进一步扩展到遗传性听力障碍。到2020年底,河北全省累计完成无创产前检测60万例、耳聋基因检测43万例。河北作为占全球人口数量近1%的人口大省,将可能成为第一个没有唐氏综合征和聋哑学校新生入学数量大大减少的省份。
“该检测的一个不少,可避免的一个不多”