《生物经济:一个革命性时代的到来》刘沐芸博士访谈录 节选二

来源:先进细胞智造系统研发平台

承载单位:深圳赛动智造科技有限公司

时间:2022-06-24

1.jpg


面向未来的生物经济时代,才刚刚开始



刘沐芸博士访谈录






4.png
打开了一扇门后,发现里面还有更多的门

有人说,伴随技术的突破和发展,现在的生命科学就像寒武纪生命大爆发一样成果不断迸射、爆发,您怎么看这个判断?能这么说吗?

刘沐芸

未来可能会,我觉得这种说法可能是一个外行。因为,任何一个科技行业,从科学发现历经技术发明到产业发展都需要遵循客观规律和自身的演绎路径。


为什么这么说呢?2001年公布的人类基因组草图并不完整。但在当时的软硬件的条件和技术基础上已经是尽可能完整的草图了。其实,我们也了解到,当时公布的草图还缺失1.5亿个碱基,而这个缺失的部分直到前段时间才完成。因此,我想说的是,一项科技工程的完成只是打开了一扇门,推开后,发现里面还有更多的门,在为已经取得的成绩感到骄傲的同时,也要看到,不仅有存量的科学问题需要进一步研究突破,也会产生许多新的科学问题,并且与生物生命相关的研究需要较长的时间验证。因此,从符合科学规律的角度来看,这个描述不太符合生命科学研究的演绎规律和路径。


草图绘制20年后,我们当时缺失的8%那部分也是最近才宣称被“补”上,用的是“宣称”,因为该成果还未经同行评议。而补上这一缺失,不仅需要认识到我们还缺什么,还要有能“填补缺失”的工具,也就是新一代的测序仪。


在人类基因组计划开始的时候,大家普遍认为测不全的部分基因大概也不太重要,随着草图的完善,大家才逐渐理解,没有“无功能基因”之说。而之前无法“测出”完整的基因,是因为测序仪“读”基因的方式并不是像我们读书那样,一行一行的“读”。

测序仪的“读”出方式是,先将23对染色体随机“搅碎”,每个“数据块”包含1000个到几百个字节不等(现在最先进的测序仪),这些“数据块”会重叠,然后计算机会匹配这些“数据块”,并重新装配成可读取的序列。但如果这些“数据块”中有大量的重复片段,类似TTAATA,三次这样,计算机就很难全部重新装配。

直至新一代的测序仪出现,可以实现窥探这些忽略的未知领域,增加了DNA碎片的可读长度并再装配,目前最长可以读取60000个字节,平均可读取字节可达15000。

回顾这些故事,是希望表达:科学发展与技术发明有着其自身的发展规律和演绎路径,不仅是我们人类认知的拓展或者好奇心的驱使,也需要工具的助力,才能进一步拓展下游的应用技术和服务场景。


4.png
生物科技革命不仅仅是生物信息分析和处理

能否介绍一下生物产业的宏观发展情况?
刘沐芸

越是困难的时候,生物产业的发展越是给人信心。疫情的肆虐令我们看到生物产业发展的革命性未来,应对疫情最有力的工具就是生命科技革命赋予人类的对大自然的理解力和适应力。但显然,仅仅应对疫情并不能全面反映出生物产业的革命性。

自人类基因组计划以来,生物科技的发展与进步就步入了一个快车道。一项研究显示,计算、自动化和人工智能驱动的生物科技的快速发展将带动形成一个全新、巨大的生物产业。

生物科技革命将带来400多种新技术、新应用,将在下一个10——20年间孕育出4万亿美元的新产业。并且这些新技术的应用并不局限于健康领域,而是会拓展到农业、食物、消费品、材料、化工和能源等领域,将对人类社会和人类生活的方方面面产生深远的影响。届时,全球经济60%的生产资料将是生物科技来源,其中1/3是生物材料,2/3可能是采用创新生物工艺生产的新产品。

未来的10年到20年,创新的生物制品将在全球范围内减轻疾病负担1%到3%,这相当于当前疾病“肺癌、乳腺癌和前列腺癌”的医疗负担总和。未来目标如期实现的话,全球疾病负担将下降54%。

当然,目标的如期实现需要我们共同应对路上的挑战,有科学挑战,就是“0到1”的挑战;有商业化挑战,这就是“1到100”的挑战。因此,一项科学发现最终要形成一个改变社会现状的产品,不仅仅要解决科学问题,还要解决稳定、大规模生产供应问题,也就是质量稳定的同时成本足够低,低到人人可用,这就需要工程创新,突破科学发展到产业发展之间的产业关键共性技术难题


生物科技革命不仅仅是生物信息分析和处理。今天,生物科技革命存在于我们日益增长的基因编辑驱动的“生物工程”能力中。比如,利用生物工程方法,我们可以获得covid-19的治疗药物,目前有200多种治疗covid-19药物候选分子都是通过生物工程的方法。又或是,我们通过基因工程方法培育的老鼠能生产大量的单克隆抗体,基因工程培育的牛能产生大量的多克隆抗体。


随着我们对人类基因组等一些复杂组学信息的理解力和生物工程能力的提升,更多的应用将会呈现出来,如生物农业、生物纺织、生物能源等。还有一个新的领域是脑-机接口,通过对脑信号的“翻译、转录”,转换为操作指令,不仅能带来义肢领域的革命,还能驱动DNA信息储存。


当然,生物产业革命伴随的风险,我们也不能低估。生物科技创新的差异将进一步加深经济社会的不平等,这种不平等存在于一国的地区间不平等,也存在于世界范围内国家之间的不平等。


生物科技创新持续推进,将为人类社会和自然生态带来什么样的影响,我们还无法全面预测。因此,虽然对人类来讲,生物科技的重要性毋庸置疑,但我们在全力推进生物产业革命发生的同时,必须进行充分的风险评估,以确保在最大化生物科技益处的同时控制其风险


4.png
工具的进步赋予了人类认知极微观世界的能力

几年前的一个事件,并没有引起人们足够重视,那就是未来科学大奖第一次颁奖,就将生命科学奖颁给了发明无创产前检测技术的香港科技大学卢煜明教授,时隔多年,您怎么看当年的这个大奖?能否介绍一下基因检测的最新进展?
刘沐芸

当时将这个奖颁发给“无创产前筛查检测技术”并没有受到关注,有几个方面的原因,一是从奖项本身来看,这个奖是相对较为专业,因此就在一个相对狭窄的领域传播、流通,还有就是这个奖设立的时间较为短暂,还没有在公众领域形成类似“诺贝尔奖”那样的“公众影响力”,虽然大多数民众对“诺贝尔奖”的具体情况也不了解,但是经过100多年的发展,已经在大众层面形成了一个“诺贝尔奖就等于对科学成就的权威认定”等基本共识。


二是,从这个研究成果本身来讲,从出现到认定的时间还不是很长,虽然进入了“自然”杂志的“HGP20年里程碑”序列,但是这项成果的具体应用还没有形成广泛的应用效果,也就是经济影响和社会影响还没有形成,也没有成为孕期早筛的临床诊断金标准,因此其“颠覆性”还没有显现。


当然,按照当前一些公司的宣传文案来看,这个“无创产前检测技术”将消灭多少遗传性缺陷,但这是一个见仁见智的认识,不同的文化、社会背景对是否运用这项技术会有显著不同的态度,可能某些文化社会背景下,家庭会对孕期“可能的遗传缺陷”的辅助诊断建议,采取“宁错过不放过”的终止妊辰以避免“可能具有缺陷的小孩出生”;但有的文化社会背景下,家庭对孕期“可能的遗传缺陷”辅助诊断建议,会认为“不管结果如何,这都是我的孩子”而不会采取“终止妊娠”,反而是倾向生下胎儿。因此,这是一个放在不同社会背景下的不同认知和不同选择,还没有形成一个共识。


具体到这项成果本身来讲,能入选“自然”杂志的“HGP20年里程碑”不是偶然的,从科技上看,它还是具有创新性的,因为给人类提供了一种新型的、无创的、能在更精细的水平比如基因水平观察、认知人体变化的手段。临床诊断从最早的对外显的具体症状观察的“望闻问切”的方法,到后来借助一系列的实验室工具、影像工具等,在前述的基础上加入了“听”,以及一些“侵入性”的器官组织水平的“放大观察”、“纵深分析”、“图像捕捉”等进入临床辅助诊断。但这些诊断基础都是“疾病的进展产生足够的变化,从早期外显的可供肉眼观察的临床症状到后来的可供‘辅助诊断工具’可见的组织水平的变化”。


到了“无创产前诊断检测技术”,是在器官组织水平出现变化之前“捕捉”到“病变信号”。因此,这是一个革命性的创新。从过去的有创到现在的无创,从过去的“可供观察的质变”到这个“极早期的信号改变”。工具的进步赋予了我们人类认知极微观世界的能力,而当我们能在极早期或“萌芽期”就能看到“变化的端倪”,那其实是赋予了我们“修正” 其进展轨迹的可能性。这是这项成果的意义所在,可能也是其能获奖的原因吧。


其实在过去100多年,人均寿命的延长、疾病救治率的提高等都和我们人类对身体变化也就是疾病发生发展认识阶段的提前和认识程度的精细有关。


但如此革命性的诊断工具,至今没有一项进入临床诊断指南,成为临床诊断金标准,这是值得我们反思的地方。科技成果从出现到改变现状、推动进步的实际应用,需要挑战的远不止实验室研究的困难,更大的困难是如何应对真实世界的“无形障碍”,也就是社会对事务的认知习惯、约定俗成多年的“规范、指南”和现行的法律法规等等。


2.gif
————未完待续————