“今天,我们正在学习上帝创造生命的语言。” 2000年6月,比尔·克林顿总统在白宫草坪上发表了这番讲话,以表彰首个人类基因组的解码。在很大程度上,遗传学家克雷格·文特及其同事开发的快速DNA测序技术激励了研究界,使其以快于原先预期的速度完成了该项目。然而,11年多过去了,基因测序技术未能兑现其彻底改变预防医学的承诺,文特对此感到不满。
最初的想法是,基因测序的成本会变得非常低廉——大约1000美元——普通人可以负担得起对其个人基因组进行测序,然后他们的家庭医生可以用它来诊断他们患病的倾向。成本已经降至约4000美元,但更大的问题是,结果通常充满错误。“如果[这项技术]要达到真正影响医学的水平,就像我一直设想的那样,它必须变得更加准确。”
为了推动开发人员前进,文特——与X大奖基金会和医疗保健公司Medco Health Systems一起——为这一成就设立了奖金:1000万美元奖励给第一个能够达到文特称之为“医疗级”准确性标准的团队。任务是对100位百岁老人的基因组进行测序,提供一个基线,以便与其他基因组进行比较。文特通过电话与大众科学讨论了该奖项以及他对新技术的期望。摘录如下:
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大众科学:这个奖项的想法是如何产生的?
文特:这个奖项最初是文特研究所提供的50万美元奖金,部分原因是我对第一个人类基因组版本进行了测序之后。所有的分析师和评论员都说基因组测序已经死了,不再有用了——人类基因组已经被测序了。为了改变这种态度,我们设立了一个奖项,以鼓励新技术的发展,将[成本]降低到每个基因组1000美元或更低。
X大奖的拉里·佩奇和彼得·迪亚曼蒂斯联系了我,询问我们是否有兴趣将文特奖与X大奖合并。我们这样做了,并将奖金提高到1000万美元,这笔钱数目可观。
为什么需要设立奖项?
这项技术正在迅速变化,这是一件好事。但目前还没有任何技术能够达到我们设定的标准。如果基因组测序要产生真正的医疗影响,它需要达到[更高的]诊断质量水平。我们离这个目标还很远。因此,本次公告是一整套新的指导方针和标准。我们还正在与FDA合作,努力使我们的标准成为他们的测序标准。Medco作为主要赞助商的加入表明,主要的医疗企业开始认识到这项技术未来的医疗影响。
所以想法是给这项技术一点额外的推动力?
这有助于推动技术进步。成本正在下降,但尚未发生实质性变化的是完整性和准确性。你现在可以购买任何两家公司的机器,如果我们使用两种不同的技术对基因组进行测序,我们会得到两个不同的答案。这对诊断测序不利。每种技术都有其固有的误差。如果[这项技术]要达到真正影响医学的水平,就像我一直设想的那样,它必须变得更加准确。
像23andMe这样的公司不是已经在做诊断测序了吗?
他们没有做真正的测序,他们只是测量了基因组的一小部分。所以我们试图推动事情发展,真正测量整个人类基因组并准确地完成它。
为什么你需要整个基因组才能做出良好的诊断?
十年前,[BRCA1基因]被认为是乳腺癌的预测基因。医生会告诉女性,如果她们有这个基因,她们有99%的可能性会患上乳腺癌。事实证明这不是真的。他们从特殊人群的基因研究中推断到一般人群。但人们还有其他基因和其他特征可以保护他们免受乳腺癌的侵害。
我们仍处于遗传学的早期阶段。我是第一个对自己的整个基因组进行测序的人之一,但我们仍然无法从我的基因组中了解关于我的太多信息。我们需要明确的表型以进行比较。
为什么你要指定参赛者对百岁老人进行测序?
这些人是长寿的迈克尔·乔丹吗?他们已经赢得了那场比赛。我们想看看他们是否有共同的独特之处——如果你的基因容易患上癌症,可以保护你免受癌症侵害的健康基因。
你会在不一定了解你所比较内容的情况下将基因组与百岁老人进行匹配?
仅仅查看[普通人]的100个基因组不会得到确定的答案。百岁老人比大多数人更有趣,因为它强调了健康方面而不是疾病方面。这正是我们想要强调的,如果我们想活到一百多岁,什么能让我们战胜疾病并活得更久。
如果这里有如此多的希望,为什么不是每个人都在尽最大努力研究这个问题?为什么我们需要一个奖项?
好吧,现在在这个领域投入了数亿美元。技术方面非常神奇。在十年内,从30亿美元的联邦项目到你可以打电话给几家公司以4000美元的价格对你的基因组进行测序——这是一个相当大的变化,对吧?但这对于使其普遍适用于大量人群来说仍然可能高出几个数量级。我们需要获得大量数据才能使[基因组]信息有意义。
人们专注于技术和廉价,但他们并没有那么专注于准确性,部分原因是还没有这方面的需求,所以他们对百分之一或二或三的错误率感到满意。如果你有兴趣被诊断,你不会对这种错误感到满意。
当我们获得一个准确的测序仪时会发生什么——那意味着什么?
我们正在定义标准。这个奖项将成为所有公司和所有技术的声明的真相血清。如果没有独立的测试,就无法区分这些声明,而且有些声明相当离谱。希望会有一个或几个赢家出现。对于在自己车库里工作的人来说,[1000万美元的奖金]是一个强大的激励。
你认为这项技术在某个人的车库里吗?
它不在我见过的任何生产机器中。但有很多新技术正在涌现。我不认为任何[目前的]机器都能赢得这场比赛。
我知道在车库里可以做到。我昨天和几个家伙谈过话,他们开发了一种以前没人想过的激进新技术,他们用相当简单的预算把它组合起来。我们在这个领域还处于早期阶段。生物学是一个年轻的领域。
为什么这项技术现在可以实现而不是在10年前,当你在塞雷拉工作时?
看看过去 10 年发生了什么变化。 1999 年,在塞雷拉,我们有一台巨大的计算机,占据了整个房间,每秒可以执行一万五千亿次[运算]。现在,你可以买一张小卡片插入你的台式电脑,将其变成一台太赫兹计算机。[计算在]基因组测序中非常重要,事实上它是这个过程中至关重要的隐藏部分,而仅仅这一项就发生了变化,遵循了摩尔定律。今天刚起步的人比 10 或 15 年前起步的人拥有更多的信息基础。