通过对个人全基因组的测序和分析,测试者将成为在线聊天族并开设博客,彼此共享特定的基因变异详情、交换家族的基因档案,并实施有助于疾病预防的的措施

 

 

率先尝试

  “20年前,医生们牢牢支配着所有患者的医疗信息;而我们希望将这种权利逐渐转向个人,”由谷歌资助的加州23andMe基因组公司的创立者安妮·沃西基(Anne Wojcicki)说。自公司成立以来,她们通过邮递接受个人的唾液样本,在测序和分析了其中含有的微量遗传物质后,她们把收集来的相关信息在可靠的网站上予以公布。
 
  通过对个人基因组的测序和分析,沃西基旨在让测试者了解自己家族的渊源以及可能的患病几率(个人基因组的所有遗传因子及其之间的相互关系)。目前,她的客户已成为了在线聊天族并开设了博客网,共享特定的基因变异详情、交换家族的基因档案等。
 
  23andMe公司开设的个人基因组测序业务是否足以让受试者接受呢?以谷歌创始人之一、沃西基的丈夫塞吉·布林(Sergey Brin)为例,当公司的测序分析发现,布林患帕金森氏症的风险高于平均水平后,他就开始认真地进行有助于预防该病的锻炼。
 
  自23andMe公司开创了个人基因组测序业务以来,类似的公司相继出现,并对开展这一业务的前景无不持乐观态度。Navigenics基因检测公司顾问、南加州大学的大卫·阿古斯(David Agus)认为,想促进雇员“愉快”的公司无不在提升着这种情绪。Navigenics公司的股东包括谷歌、亚马逊及KPCB风险投资公司。
 

 

  开展个人基因组测序并不仅仅是硅谷的时尚。通过创建庞大的数据库――由全体国民参与――冰岛解码基因公司也在从事个人基因组的测序研究。公司总裁卡里·斯蒂芬森(Kari Stefansson)认为,未来在个人电脑上就可以开展基因组检测,所有的孩子在出生时就进行完全的个人基因组测序。包括中国的益基生物科技有限公司也提供个人基因组检测,并对亚洲的客户提供咨询。
 

疑虑重重

  然而,自从2000年人类基因组计划(HGP)草图公布的近10年以来,由基因组引领的药物和个性化保健医疗的好处并未显现。那么,对于针对个人开展的基因组测序工作究竟能走多远?
 
  有些学者对此抱有疑虑。旧金山加州大学的艾伦·巴尔曼(Allan Balmain)对这些公司断言的科学性提出质疑,认为他们力图使人们接受他们的结果未免过于牵强。他说,这种“不可靠性”正在引起公众的强烈反应,有可能促使公众对更有价值的、以基因组疾病为研究目标的期望值发生偏转。
 
  一个值得关切的问题是,实际上这些公司并不测定个人的完整基因组序列,仅仅分析测试者极小一部分DNA,即单核苷酸多态性(SNP)染色体的某些部分。然而,他们坚持认为,SNP变异与一系列疾病的形成有关联。因为在过去几年里,针对基因组的研究已经在SNP变异与包括糖尿病在内的多种疾病之间建立起了相关性。
 
  10年前,尽管生物技术先行者克雷格·文特尔(Craig Venter)测定了其自身的基因组序列,然而他也仅对SNP分析的科学性表示怀疑。他认为,目前“我们还不全面了解基因组的的哪些部分与疾病有重大关系。”
 
  其他一些人则认为,目前针对SNP的个人基因组分析只是全基因组测序的一种替代。因为在全基因组的测序报告中,SNP被确定与疾病的发生有关,只不过其意义被过分夸大了。尽管这些公司发现了被认为可能增加患病风险的SNP,但测试者还拥有许多能降低患病风险的、目前还不知道的其他基因。
 
  另外的一些怀疑论者则不相信个性化医疗。原因之一,仅由一种或几种基因缺陷引起的疾病是不常见的,包括糖尿病、心脏病等大部分疾病均与数十个甚或数百个基因缺陷有关,而其中的某些基因仅影响疾病的遗传易感性。因此,怀疑论者认为,科学家不大可能精确地预测疾病,更不用说设计真正的个性化疗法了。
 
  然而,纵观基因组测序技术的发展,未来全基因组测序技术完全可用于疾病的诊断与预测。但成本必须从目前的每次10万美元降至1000美元以下,这一目标可望在10年内达到。届时,全基因组测序技术的最大应用,可能就在于药物的探索方面。
 

精确医学

 

  全球制药公司曾一度陷入创新的枯竭期,但源于基因组学的快速发展正在改变这种状况。由于一种不同于SNP的基因指示剂,即生物标志物诊断技术的应用,一场攻克癌症的战役正在拉开帷幕。生物标志物诊断技术旨在揭示个体或群体中潜在的药效以及有害反应等过程。国际经济合作与发展组织(OECD)即将发表的报告认为,生物标志物诊断技术的出现,是一种既可提高药效,又可探索疗效的最有效手段。
 
  目前,研究人员正试图从遗传机制上探索新药物对疾病的疗效及安全性的影响评估。例如,当评估英国阿斯利康制药厂研发的一种明显未获得预期效果的药物时,南加州大学的研究人员却发现,这种针对肺癌的药物对具有亚洲血统的病人很有效。与此类似,一种针对心脏病的药物――BiDil――对具有非洲血统的病人效果不错,对其他人种却没有什么功效。
 
  令人感到惊讶的是,在注重对癌症的研究而外,制药行业似乎对基因组学研究不甚感兴趣。对此,文特尔博士认为,这可能是出于经济上的原因,“基因组学正在完全改变着医学研究的基础,而制药业巨头却浑浑噩噩,错失了介入的最好时机。”
 
  斯坦福大学的罗斯·阿尔特曼(Russ Altman)博士也认为,大型制药公司在基因组学研究方面行动迟缓。最近,他在《新英格兰医学杂志》上发表了关于阻凝剂药物情况的研究报告。阻凝剂在临床上被广泛使用,以防止血液凝块导致的中风或心脏病发作。而适用的剂量在病人间各有不同:剂量过高会引起患者出血,剂量过低则导致致命的血液凝结。研究表明,除了年龄、体重和种族等因素之外,还得考虑特定基因的差异来确定剂量。
 
  综合这些因素后,使用效果远胜于传统的给药剂量;而进行适当的基因筛选,也完全可以避免Vioxx不幸事件的发生,但大部分制药公司却不太愿意这样做。例如,诺华制药公司至今依然拒绝个性化医疗,其总裁魏思乐指出:公司为每个患者研发特定的药物在经济上是荒唐的。他坦承,把遗传学与特定的疗法挂钩,是目前制药行业面临的巨大挑战。
 
  然而,德国药业巨头拜耳集团却把眼光瞄向了靶向治疗药物的研发上。拜耳的桑德拉·彼得森(Sandra Peterson)认为,“传统的时尚已不再风行。”她表示,公司确定的新药研发方向,是将遗传学与医学网络提供的信息融合起来,向着有根据的、靶向的及廉价的创新模式前进。
 
  或许,基因组学改变药物研制模式的合适途径,是根据顾客的具体要求生产药物。这就好比缝制衣服,出色的裁缝制作的衣服总是很个性化的,迎合了不同人的需求和喜好。对此,哈佛商学院教授克莱顿·克里斯滕森(Clayton Christensen)提供了一个描述遗传学与个性化医学交汇的词汇――“精确医学”。
 

降低成本

  文特尔等人发现,对于医学这样重要的应用来说,仅仅解读SNP的技术还不能令人满意,更不用提降低测序技术的费用了――只有可靠的全基因组测序才能满足要求。而获取人类基因组中的全部遗传密码――30亿对碱基――费用十分高昂。目前用于研究SNP的基因芯片或许可捕获到100万对碱基。
 
  “我花了10年时间才搜索到1个基因”,文特尔谈起他的早期经历说,“今天,谁都可以在15秒内完成。”2003年,自从以文特尔为首的团队与另一个团队各自独立测定了人类基因组序列后,该领域的测序技术历经改进,测序速度发生了革命性的变化(见图表)。
 

 

  新的测序装置采用了硅芯片材料。2005年,一个名为顾客基因组公司把数百万充满DNA片断的“小点”沉积在一片玻璃上,然后用分子技术“解读”点中的DNA,用于测序不同的DNA可能存在的变异。使用这种装置以来,每年的成本可降低到原来的十分之一。如今,新的测序技术有望在合理的成本上解读个人的全基因组,几个公司已计划将其推向市场。如果测序成本降低,这对医疗保健的经济意义将产生深远的影响。
 
  非营利基金组织――X奖基金会,日前向10天内可测定100位个人基因组序列的公司提供1000万美元的资助,此举旨在将测序成本控制在每位1万美元或更低。许多研究机构纷纷与之签约,他们看中的是个人能消费得起的全基因组序列的数十亿美元的市场。
 
  其中,位于加州的太平洋生物科技公司的萤光标记测序法技术,可以迅速有效地读出长序DNA片段。该公司创始人斯蒂芬·特纳(Stephen Turner)对不久能在15分钟以内测定完整的个人基因组序列充满信心,并期望2年内将这一技术推向市场。
 
  另一个有希望赢得个人全基因组测序的竞争者,是英国的牛津纳米通道公司。该公司目前正在开发一种颇有前途的测序技术――DNA通过专门的蛋白质微孔、不用荧光标记即可直接解读DNA。这将是一个重大的突破,但该公司还没有公布这一技术上市的时间表。
 
  或许,最引人注目的竞争者来自加州山景城的全基因组公司(离谷歌不远,其创新精神并不亚于它的邻居)。该公司把DNA包裹在大量微小的浓缩“微型球”内,再装配成类似显微镜阵列的载片,然后利用荧光标记测序DNA序列。较之目前的测序方法,其不但精确,而且快速得多。
 
  对于全基因组公司来说,他们开发这一技术的目的仅进行测序服务,而不出售测序技术。该公司首席执行官克利福德·莱德(Clifford Reid)解释说,他们的技术很适合大规模地测序服务,今年6月,就能用不到5000美元测序一个全基因组序列;估计在年内,他的公司就可向社会提供此项服务。
 
  如果能准确而价廉地测定个人全基因组序列,其在药物探索和临床实践方面的应用将会广泛得多。最终测序的成本将会大幅度下降,有望达到100美元的测序成本。阿尔特曼博士说,届时进行个人全基因组测序,就如同购买一件普通的商品。
 
  有人甚至认为,个人基因组测序“实际上可免费”进行。因为公司在出售基因解读等服务时可赠送测序――就像向顾客“赠送”手机以换取续约服务一样。如果做到这一步,“就如同互联网一样:一旦所有的信息流传开来,许多备有个人电脑的人会到处搜索并加以开发利用。”
 

资料来源 The Economist

责任编辑 则 鸣