TED 演讲 | 个体化 DNA 测试时代的到来

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TED 演讲 | 个体化 DNA 测试时代的到来
5 z* p# J6 K( r% R; Y+ u来源:药明康德 / 作者: / 2017-02-07. s) z% j) v' [, y' z* i
想象一下你是一个养猪人， 你住在菲律宾的一个小农场。 动物是你家庭的主要收入来源， 只要它们保持健康。 你知道总会有一天， 其中一只猪会得禽流感， 猪流感。 它们住在狭小的住所里，一只猪咳嗽和打喷嚏， 迟早会造成下一只猪咳嗽和打喷嚏， 直达猪流感爆发，占领农场。 如果是一个很严重的病毒， 你猪群的健康可能就在眨眼间灰飞烟灭。 如果你联系一个兽医， 他或她可能会造访你的农场， 并从猪的鼻子和口腔中采集样本， 但是接下来，他们需要开车回城市， 在他们的大型实验室中测试样本， 两周后，你会得到结果， 两周时间可能足够疾病传染， 并夺走你赖以为生的东西。, D/ ~& w/ Q" h
但是事情并不一定会发展成那样， 现在，农场主们可以自己采集样本， 他们可以直接用笔和一张小滤纸，擦猪的鼻子和口腔， 把滤纸放在一个试管内， 并加入一些能够提取他们猪的鼻子和口腔基因的化学材料，并且不需要离开农场， 取一滴基因材料， 放入一个比鞋盒还小的分析器内， 设置并探测猪流感病毒内的 DNA 和 RNA， 一小时之内就可取得结果，可视化的结果。 这一切是可能的， 因为我们活在一个个人 DNA 技术的时代。 每一个人都可以检测自己的 DNA。4 y+ {; f9 h* l7 ^4 s0 H! ~7 d) S
DNA 是携带遗传信息结构的基本分子， 它帮助我们建造这个生机勃勃的世界。 人类有 DNA。 猪有 DNA。甚至细菌和一些病毒都有 DNA。 DNA 携带的遗传信息结构告诉我们我们会怎样进化，成长，运作。 在很多情况下，一样的遗传信息会造成疾病。你的基因信息被串在一个长条的旋转的分子中， DNA 双螺旋结构。从头到尾， 有超过 30 亿个字母。 但是携带有意义信息的片段通常其实很短——几十到几千个字母那么长。 所以当我们需要根据 DNA 来解决一个问题的时候， 我们并不需要阅读所有 30 亿个字母。 这就像是在晚上感觉到饥饿， 要翻遍整本电话簿， 从头到尾， 查看每一行， 只为了找到最近的披萨店。
& Z6 C# l6 ]% H' z: m1 j/ o5 Y幸运的是，三十年前， 人类开始研究能够追踪特定遗传信息片段的工具， 这些 DNA 机器棒极了。 它们可以找到任何 DNA 的片段。 但是一旦找到了片段， 微小的 DNA 依旧被无数其他 DNA 环绕着， 及其接下来做的，就是复制目标基因片段， 一段复制基因堆在另一段复制基因上， 它会复制上百万份基因， 直到目标基因从中脱颖而出， 直到我们能够把它可视化， 能够翻译它，读取它，理解它， 直到我们能够回答， 我的猪得流感了吗？ 或则其他埋藏在我们基因里的问题， 我有患癌风险吗？ 我有爱尔兰血统吗? 那是我的儿子吗？
7 r" G; D# W5 Z' N这种复制基因能力就和它听起来一样简单， 这已经改变了我们的世界。 科学家每天都在使用这个技术，发现并解决疾病， 研发创新药物， 改变食物， 评估我们的食物是否安全， 或者是否被致命细菌污染， 甚至法官都会在法庭上使用这些机器的测验结果， 根据 DNA 证物，来判断谁是清白或有罪的。 基因复制技术的发明者 1993 年获得了诺贝尔化学奖。 但是 30 年里， 基因分析的能力一直被限制， 被有能力的博士科学家限制。 但是，世界上的一些公司， 正在研究如何让这些技术普及到像养猪人一样的普通民众中。
" D* [- S0 ?, b' E我和别人成立了其中一家公司， 三年前， 我和一个生物学家也是我的朋友， 齐克 · 阿尔瓦雷斯 · 萨维德拉，我们决定研究每个人都可以使用的个人基因机器， 我们的目标是把个人基因技术带给更多人和地方。 我们在地下室里开始工作。 我们有一个很简单的问题： 如果每个人都能够分析基因， 这个世界会变成什么样？
4 Y+ \  V5 F3 P- S. N你会想 “哇， 我现在可以从车上给格兰达姑姑打电话了， 并祝她生日快乐。 我可以随时给任何人打电话，这就是未来！“ 你们不知道的是， 你可以点击手机预定晚餐位置， 让你和格兰达姑姑能够一起庆祝。 再点击一下，你就能够给祂订购礼物。 再点击一下， 你就能在格兰达姑姑的脸书上点赞。 这一切，都可以坐在马桶上完成。
4 n4 Y, F( l, r& z预测未来科技的发展方向是出了名的难， 现在的个人基因技术也是一样。比如说，我从来不会想到 一个普普通通的松露养殖者， 能够使用个人基因机器。 保罗托马斯博士以种植松露卫生。 我们看他的照片，手上抓着他农场之一种植的第一个英国产的松露， 松露是这么美味， 因为它是生长在树上的真菌的茎， 而且还是稀有真菌。 一些品种能够到每千克 3000， 7000，甚至更多美金， 我从保罗那里学到，当一个松露养殖者的赌注是很高的， 当他在农场中种植新的松露的时候，他有可能会面临山寨货—— 看起来和摸起来像是松露. 但是它们质量都很低，但是像保罗这样训练过的眼睛， 即使把它放在显微镜下观察， 它们也有可能蒙混过关， 所以为了种植最高质量的松露， 那种世界上的厨师会为之争夺的。 保罗需要用基因分析技术， 这不令人兴奋吗？ 我打赌下一次你看着一盘黑松露焗饭的时候， 一定会思考它的基因。; N; F+ a; V; h* P3 h7 I# ?
但是个人基因技术还可以拯救人类生命。 伊恩 · 古德费洛教授是剑桥大学的一个病毒学家， 去年，他去了塞拉利昂， 当埃博拉病毒在非洲西部爆发的时候， 他迅速的意识到那里的医生缺少基础探测和抵御病毒的工具。 探测结果可能要花一周时间才会反馈—— 这对于经受痛苦的病人和家人来说太久了， 伊恩决定把他的实验室搬到塞拉利昂的马克尼， 我们可以看到伊恩 · 古德费洛 搬运超过十吨重的设备到一个帐篷里，他能够在 24 小时内组装并开始检测和诊断病毒及其基因序列。 但是，令人惊讶的是， 伊恩在他英国实验室能够使用的一样的设备， 用来排序和诊断埃博拉基因的机器， 在这个条件下却无法工作， 我说的可是 35 度的高温和 91% 的湿度。 但是，伊恩可以使用个人基因机器， 小到能够放置在空调前面， 继续排列病毒基因， 继续拯救生命。
7 R$ n2 T" m$ D这可能看起来对于分析基因是一个很极端的环境， 但是让我们想想更极端的环境： 外层空间。 让我们来谈谈在外层空间的基因分析。 当宇航员们住在国际空间站的时候， 他们正在 26500 千米的高空， 以 27400 千米每小时的速度环绕地球。 想象一下， 每天，你还看见 15 次日出和日落， 而且你住在微重力下， 漂浮着。 在这些情况下，我们的身体会做一些奇怪的反应， 其中的一件就是我们的免疫系统会被抑制， 让宇航员们更容易被感染。
; I  k: a6 B2 V& \) T5 f一个 16 岁的女孩， 一个来自纽约的高中生，安娜索非亚博古拉， 她想知道宇航员基因的变化是否和免疫系统的抑制有关， 通过一个叫做 “太空基因” 的比赛， 安娜索非亚设计了一个实验来检验这一个假说， 使用一个登上国际空间站的个人基因机器。 我们看到 2016 年 8 月 8 号，安娜索非亚在斗篷狂欢节上， 看着她的实验被送上国际空间站， 那朵云是火箭产生的烟雾， 那个火箭带着安娜索非亚的实验飞往国际空间站， 在那里，三天后， 宇航员蒂姆 · 皮克在微重力下进行了实验， 国际空间站现在有了个人基因机器， 它能帮助监控生活环境， 并保护宇航员生命。
/ D) S0 q3 R" F" V" v- g一个 16 岁的女孩设计了一个基因试验， 并能够保护宇航员生命， 这似乎很少见，但也表现了孩子的才智。 然而对于我来说，这代表着更重要的东西， 基因技术终于普及到每个人了。" m! S! E# u* z  r' f
几年前， 一个拥有个人计算机的大学生， 他编写了一个程序， 一个现在拥有超过十亿用户的社交网络。 我们能够进入一个每个家庭都有一台个人基因机器的世界吗？
; R. I' a, k4 G+ v* D1 J我知道一些已经实现这个的家庭， 比如说，丹尼尔的家庭， 在他们芝加哥城郊家里的地下室里建立了一个基因实验室， 这不是一个拥有博士学位科学家的家庭， 这是一个普通的家庭。 他们只是喜欢花时间一起做一些有趣和有创造力的事情。 白天，布莱恩是一个私人企业的执行官， 晚上和周末，他和他七岁和九岁的孩子， 进行基因试验， 当成一个探索世界的方式。 上一次我给他们打电话的时候， 他们正在检验家里后院种植的产品。 他们正在检测他们挑选的西红柿， 挑出西红柿的外表皮和肉，放在检测管里， 和化学材料混合抽取基因， 然后用他们家里的基因复制器， 检测那些蕃茄的基因工程特征。6 v7 I9 }+ ^  \( m  I: \" a
对于丹尼尔的家庭来说， 个人基因机器就像是 21 世纪的化学套装， 我们中的大多数人都没有检测过厨房水槽内的基因条件。 或者在家里做亲子鉴定。* x% P9 {2 Y, b7 g& H9 w  T
但是我们一定已经到达了历史的转折点， 你们的每一个人都可以在厨房里接触基因。 你们可以复制，合成和分析基因 并从中取出有用的信息， 这些重大的改变 是时候要发生了。 这个颠覆性的技术 之前被选择性的禁锢， 终于能够普及到每一个人， 从农场主到学生。 想象一下， 当电话不再需要被插在墙上充电， 或者计算机不需要主机， 而且可以安置在家里或办公室。/ o/ P' d! \$ q) u' L9 j7 w1 g
个人基因革命的连锁反应可能很难预测， 但是有一件事情是肯定的： 革命不会倒退， 基因技术的传播已经比我们想象的要快。
% A' R. C" h; w# j& S9 Y1 @. h$ V- q所以如果你感到好奇， 现在就仔细的看看个人基因技术。 好奇，是存在我们基因中的。
3 m- R0 l' Z* ^- V▲本期讲者 Sebastian Kraves 先生毕业于哈佛大学，是一名神经生物学家，曾经就职于著名咨询公司 BCG，目前致力将个体化 DNA 测试技术带到全球的各个角落，服务全人群。* F( V4 e2 ?2 d( |: d6 E