在過(guò)去的四十年里,Hans Lehrach教授作為基因組學(xué)領(lǐng)域最偉大的先驅(qū)和遺傳學(xué)家之一,他的科研成果和學(xué)術(shù)成就加速著整個(gè)基因行業(yè)的發(fā)展。
1987年,作為倫敦帝國(guó)癌癥研究基金(ICRF)基因組分析部門的負(fù)責(zé)人,他成功地將亨廷頓舞蹈病基因定位在第4號(hào)染色體上。
1994年,他曾擔(dān)任德國(guó)馬普研究所(Max Planck Institute)分子遺傳研究所所長(zhǎng),在此期間,他參加了國(guó)際人類基因組測(cè)序聯(lián)合會(huì),參與完成了第8號(hào)和21號(hào)染色體的測(cè)序。
同時(shí),他也是德國(guó)多家生物技術(shù)公司的聯(lián)合創(chuàng)始人,目前他正將華大智造研發(fā)的DNBSEQ?技術(shù)應(yīng)用到更多領(lǐng)域中。近期,華大智造歐洲業(yè)務(wù)負(fù)責(zé)人Danilo Tait與Hans Lehrach博士進(jìn)行了一場(chǎng)對(duì)話。
Danilo Tait:25年前,我作為博士研究生加入了您所在的團(tuán)隊(duì)——倫敦的林肯菲爾德皇家癌癥研究基金。從那個(gè)時(shí)候起,基因組學(xué)的研究方法發(fā)生了哪些變化?
Hans Lehrach:變化相當(dāng)大。那時(shí)我們還處于人類基因組計(jì)劃的早期階段,用了13年的時(shí)間來(lái)完成第一個(gè)人類全基因組的測(cè)序,且總費(fèi)用超過(guò)30億歐元。
目前最快的機(jī)器是華大智造研發(fā)的DNBSEQ-T7,它可以在一天完成60個(gè)人類全基因組測(cè)序,且測(cè)序成本只需花費(fèi)幾百美元。所以,在相對(duì)較短的時(shí)間里,我們已經(jīng)從對(duì)人類基因組知之甚少,發(fā)展到能夠?qū)ξ覀儌€(gè)體之間的差異有相對(duì)深刻的認(rèn)知,且這些年的了解程度甚至超過(guò)了幾十年前我們對(duì)整個(gè)人類生物學(xué)的了解。
Danilo Tait:如果德國(guó)和其他歐洲國(guó)家不盡快啟動(dòng)國(guó)家基因組計(jì)劃,它們會(huì)面臨什么問(wèn)題?
Hans Lehrach:國(guó)家基因組計(jì)劃只是邁向真正個(gè)性化治療和預(yù)防的組成部分。每個(gè)個(gè)體之間都是不同的,我們有不同的基因組,不同的環(huán)境,不同的疾病史。如果我們仔細(xì)觀察,從分子水平上來(lái)說(shuō),疾病是如此不同。這也就不難解釋每個(gè)人對(duì)治療或預(yù)防措施的反應(yīng)截然不同,甚至還有可能會(huì)給個(gè)人及社會(huì)帶來(lái)災(zāi)難性的后果。單是這個(gè)因素,在歐洲每年就會(huì)導(dǎo)致近20萬(wàn)人死于藥物不良反應(yīng),進(jìn)而帶來(lái)高昂的醫(yī)療保健費(fèi)用。
以新冠疫情為例,一方面,許多被感染(或有傳染性)的人沒(méi)有或只有非常輕微的癥狀,這使得對(duì)疫情的防控極為困難。另一方面,相當(dāng)一部分受感染的人會(huì)面臨嚴(yán)峻的后果,如需要接受重癥治療,可能會(huì)留下后遺癥,在某些情況下甚至?xí)?dǎo)致死亡。更好地理解為什么個(gè)體對(duì)同一感染的反應(yīng)如此不同,有助于防控感染過(guò)程,從而避免嚴(yán)峻的醫(yī)療后果。
Danilo Tait: 最近,我在公開(kāi)報(bào)道看到您和喬治·丘奇(George Church)聯(lián)合提出了一種監(jiān)測(cè)方法,即在我們等待疫苗的同時(shí),通過(guò)對(duì)病毒和宿主進(jìn)行測(cè)序來(lái)應(yīng)對(duì)疫情。您能解釋一下這種方法背后的想法嗎?
Hans Lehrach:與艾滋病毒相比,新冠病毒似乎無(wú)法在個(gè)體中存活更長(zhǎng)的時(shí)間,因?yàn)楦腥菊咭吹玫街斡?,要么,最壞的情況,死亡。原則上,我們可以利用新冠病毒這一“致命弱點(diǎn)”,在某個(gè)地區(qū)、全國(guó)甚至全球的大多數(shù)(所有)范圍內(nèi)再次消滅病毒,方法是進(jìn)行數(shù)個(gè)周期的同步、全人群的檢測(cè),并將所有被感染者(以及拒絕接受檢測(cè)的人)進(jìn)行隔離,直到他們不再具有傳染性。這可以在短時(shí)間內(nèi)使R因子,即感染人數(shù)降至零,并從根本上消除該地區(qū)的病毒。例如,我們對(duì)歐洲進(jìn)行全人群同步檢測(cè),并對(duì)歐洲邊界進(jìn)行嚴(yán)格檢測(cè)和短期隔離,我相信會(huì)取得良好的效果。
Danilo Tait:您認(rèn)為實(shí)驗(yàn)室已經(jīng)為這一解決方法做好了準(zhǔn)備,并且有足夠的設(shè)備和資金支持來(lái)實(shí)現(xiàn)它嗎? 測(cè)序仍然被認(rèn)為是一種昂貴的篩選方法。
Hans Lehrach:檢測(cè)的純測(cè)序部分可能只需花費(fèi)幾美分,總成本可能大約在幾歐元,比目前使用的測(cè)試成本低一個(gè)數(shù)量級(jí)甚至更多。如果我們希望以低于歐洲時(shí)薪的成本結(jié)束這場(chǎng)噩夢(mèng),且不至于讓民眾因?yàn)橐咔槎L(zhǎng)時(shí)間無(wú)法正常工作,就必須大大降低測(cè)序成本。
Danilo Tait:去年,華大智造宣布推出新的測(cè)序儀——DNBSEQ-T7,它可以在24小時(shí)內(nèi)以非常低的測(cè)序成本,完成60個(gè)人類全基因組的測(cè)序。您覺(jué)得這項(xiàng)技術(shù)及其成本會(huì)對(duì)基因組學(xué)在個(gè)體化藥物中的應(yīng)用會(huì)產(chǎn)生哪些影響?
Hans Lehrach:DNBSEQ-T7是一款非常出色的機(jī)器,不僅運(yùn)行速度提升了兩倍,而且還大大降低了運(yùn)行成本。此外,與其他產(chǎn)品相比,它還具備許多其他性能優(yōu)勢(shì)。在未來(lái)的精準(zhǔn)醫(yī)療計(jì)劃中,我們期待著設(shè)備性能的提升,不僅僅運(yùn)用于腫瘤方面的研究和篩查,以后還能擴(kuò)展到更多其他領(lǐng)域的治療和預(yù)防,也包括我們新冠疫情的防控計(jì)劃中。
Danilo Tait:目前,您在柏林創(chuàng)立的Alacris Theranostics公司也正在使用華大智造測(cè)序技術(shù)。您能簡(jiǎn)要地解釋一下基因測(cè)序在Alacris創(chuàng)新的“數(shù)字化雙胞胎技術(shù)”中所扮演的角色嗎? 為什么您決定選擇華大智造的技術(shù)來(lái)完成這項(xiàng)工作?
Hans Lehrach:要為患者找到適合自己的最佳療法,盡管在極度復(fù)雜的情況下,我們無(wú)法避免犯錯(cuò),但我們可以選擇在可模擬真實(shí)情況的計(jì)算機(jī)模型上,盡可能安全、快速、低成本地試錯(cuò)。
我們必須對(duì)患者、病變組織以及其它可能影響疾病和治療反應(yīng)的方面(如個(gè)體免疫系統(tǒng))進(jìn)行深入的分子分析,這也是選擇精準(zhǔn)藥物治療所需的信息。
為了能夠根據(jù)龐大多樣的數(shù)據(jù)做出準(zhǔn)確的預(yù)測(cè),即個(gè)體患者對(duì)特定治療的反應(yīng),我們嘗試開(kāi)發(fā)了“數(shù)字化雙胞胎技術(shù)”,希望能與個(gè)體患者緊密對(duì)應(yīng),識(shí)別潛在的效果和副作用,最大化降低對(duì)患者的傷害。而只有使用高性能、高性價(jià)比的測(cè)序儀,例如我們?cè)谶@些分析中大量使用的華大智造儀器,才有可能實(shí)現(xiàn)這一切。
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