标题：于军：从人类基因组计划到精准医疗

随着“精准医疗”一词的大热，“基因检测”、“基因测序”也成了十足的热词儿！目前，我国在基因组研究的中下游，处于国际发展的前列，对于产业上游如测序仪的发展相对滞后，因此“国产测序仪”也成为大家关注的焦点。近日，就相关话题，测序中国独家采访了中科院基因组所研究员、中科紫鑫专家顾问团主席于军教授。

从二十几年前启动的“人类基因组计划”到现在的“精准医学”，它们不仅仅都是划时代的大科学计划，而且每年都要增加两亿美元的预算来推动。那么启动这些计划的科学初衷和内涵、组织形式、实施环节和基本目的是什么呢？

我认为至少包含三方面的内容：第一是要进行新学科和相关基础设施（Infrastructure）的建设。所以NIH在人类基因组计划的讨论阶段就成立了国家生物技术信息中心（NCBI）和国家基因组研究中心（所）（NHGRI），可见，这个计划最基本的内涵之一就是建立新学科（基因组学与生物信息学）和学科所必需的研究实体。这也是为什么我当年要回国建立华大基因研究中心和北京基因组研究所的原因。尽管达到前辈生物信息学家们的通力支持，生物信息研究所一直没有建立起来，一直是个遗憾。 第二个方面就是要有一个科学计划。确定和完成一个计划就像要盖一栋楼，需要有设计、预算和实施步骤，还要有头有尾。当时NIH就是计划在十年多的时间里，花费30亿美元，把人类基因组测完。第三个方面就是要有关键技术的突破。譬如，我们最需要的技术和设备是什么？如何号召企业来投资？实施“人类基因组计划”的关键技术就是DNA测序。测序的规模化是由于自动化的引进和很多关键技术的突破，比如放弃克隆DNA的中间环节。NIH的预算中有至少有10%左右的经费投资在各种各样测序和相关技术的研发上面。

“人类基因组计划”从策划到完成经历了30多年的时间，不仅完成当初的基本使命，也为未来铺垫了更宽阔的发展空间。这个未来就是“精准医学”。同样的道理，需要的研究单元就是基础医学（如基因组和分子生物学）与临床医学信息的融合中心、基础研究的应用转化中心。所产生的新学科就是转化医学、精准医学等学科。研究计划就是测定十万、百万人的基因组，将受益的病人（尤其是罕见疾病）人群拓展到所有人，就是所谓的个体化。所谓的常见疾病，说穿了就是所有人、每个人。那么要开发和创新的技术是哪些呢？显然有DNA和RNA测序技术、单细胞和单分子的种种检测和研究技术。第三代和第四代测序技术其实就是单分子测序技术。在美国，NIH从2008年就开始鼓励单分子测序技术的研发。企业界也在精准医学技术研发上大量投入，制药企业也在向生物药物研发倾斜。

其实，很多技术的研发和成果都是“呼唤”出来的，关键是在通过学界和政府资助部门的沟通，获得实际的资金支持，机制不在，沟通不畅，只能是坐失良机。比如，当时我们测人类基因组用的是第一代测序仪，要把DNA片段克隆到细菌里面，然后进行扩增、提纯等劳动密集型操作。第二代测序仪的发明，首先是放弃了第一代测序所依赖的操作平台，即96孔板， 以及克隆基因组DNA片段。第三代、第四代或者说“终极一代”测序仪的共同特征是不需要扩增的DNA，在单分子水平测序。不经过cDNA的RNA测序（直接法）也是下一个要突破的技术。再往后的十年、二十年要产生和能产生的序列其实会更多，尤其是人类基因的变化，这些基因的变化的相当一部分会疾病有关，可以用于基因检测和分子诊断。基因序列测定是一个永无止境的技术，我们现在的测序仪和现在手里掌握的技术还只是万里长征的第一步。我三年前曾对一个企业家说过，如果有人给我3亿人民币，我一定会再三、五年内把能与Illumina竞争的高通量测序仪做出来，而且做得更好（技术参数），而且有我们自己的知识产权。现在这句话还有效，可惜目前还没有“伯乐”出现。

国产测序仪降低成本是关键

目前第一代测序仪还有市场，在一些方面还有应用。那么，我们为什么还要研发第二代测序仪呢？因为测序技术不仅仅用于生物医学科研方面，还要能应用。现在市面上的测序仪，如Illumina公司的一些机型主要是用于人类基因组的重测序，提高了基因组测序的速度。这些仪器测任何物种的基因组，其实都是产生一个草图，将来有更好的机器时，这些物种都是要重测的。但是人类基因组不一样，我们不断重测序的目的是要找到变异的部分。

我们推出BIGIS测序仪希望能为中国和第三世界国家服务。如果用市面上现有的仪器，这些国家是没有足够的经济支持把每一个人的基因组全测了。当然，美国是没问题的，美国人均医疗花销是1万美元/年，如果一个人活到70岁，就有70万美元的医疗费用。从这70万美元里拿出来1000美元测序个人的基因组，从费用角度是没问题的。而对于中国人来讲，中国人均医疗费用是365美元/年，即使测序成本降至七八百美元，中国人积攒两年的费用才能测一个全基因组。中国还不算是医疗费用最少的国家，大概排在倒数的30%左右，排在中国之后的那些国家怎么办？他们的民众也会生病，也需要检测基因变异，也要用靶向治疗，也需要有一款低成本的测序仪器。测序成本如果能低至1000元人民币，就能满足我国以及第三世界国家的需求，这就是我们设计国产测序仪的初衷，集中力量办好一件事情。

BIGIS读长范围在200-1000bp，读长与运行的时间有关，运行时间越长读得越长，这种设计方便大家调整，很容易控制。仪器以及试剂盒的销售是交给第三方来运作，而不是由中科紫鑫直接售卖仪器，采用这样的销售方式也是为了资金回笼较快，我们好利用这些资金生产研发新的机器。BIGIS将主要应用在医院、质监部门、农业、微生物等领域，定价大概是100万人民币以下，而且我们所有的试剂都是国产的。

来源:测序中国