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中國科學(xué)院生物物理所研究院陳潤生院士在2018年全國功能基因組學(xué)高峰論壇上作報告

上個世紀(jì)七十年代，生物化學(xué)家 Frederick Sanger 完成了世界上第一次全基因組測序——噬菌體 phiX-174 由 5375 個堿基構(gòu)成的遺傳密碼就此出現(xiàn)在世人眼前，這也標(biāo)志著第一代 DNA 測序技術(shù)從此誕生。時至今日，DNA 測序已經(jīng)發(fā)展到了不需要 PCR 擴增、能夠一次性讀取上萬個堿基的第三代——它成為了推動當(dāng)代科學(xué)發(fā)展的重要力量，也發(fā)展成了生物技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)最熱門的一項產(chǎn)業(yè)。

隨著測序技術(shù)的發(fā)展和大數(shù)據(jù)分析手段的完善，學(xué)界和業(yè)界一方面能夠獲得海量遺傳信息用于學(xué)術(shù)研究和產(chǎn)業(yè)應(yīng)用，另一方面也面臨著新事物帶給他們的挑戰(zhàn)：爆發(fā)式增長的組學(xué)和大數(shù)據(jù)研究是否會顛覆生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的研究模式？如何保護和利用好我國龐大豐富的遺傳資源？飛速發(fā)展的測序行業(yè)，未來和機遇又在何方？

帶著這些問題，“科研圈”參加了由北京百邁客生物科技有限公司承辦的第五屆全國功能基因組學(xué)高峰論壇，并在會后對生物信息學(xué)家、中國科學(xué)院院士、中科院生物物理所研究員陳潤生進行了專訪，與他一起聊了聊大數(shù)據(jù)時代下，生物醫(yī)學(xué)研究者和從業(yè)者們所面臨的機遇和挑戰(zhàn)。

陳潤生院士接受記者采訪

記者：在大數(shù)據(jù)時代，精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)的發(fā)展會越來越快，整個醫(yī)療體系和醫(yī)學(xué)研究都將會面對重大變革，對于醫(yī)生和醫(yī)學(xué)研究人員來說，他們怎樣適應(yīng)這種變革、抓住新的機遇？

陳潤生：隨著近年來組學(xué)研究的發(fā)展，包括遺傳密碼破譯，一定會對生物醫(yī)學(xué)研究造成巨大的沖擊，而這個沖擊一定會促進學(xué)科發(fā)展，從而能更好地為疾病的診斷治療服務(wù)。在這種情況下，社會中的每個人都會面對這種變革，當(dāng)然也包括醫(yī)生。我認(rèn)為一方面，醫(yī)生當(dāng)然要適應(yīng)科學(xué)發(fā)展的新趨勢，增加自己對新領(lǐng)域的了解，提高自己在這方面的認(rèn)知，學(xué)習(xí)跟它相關(guān)的一些技術(shù)方法，這是必要的。

但是另外一方面，作為在大數(shù)據(jù)研究一線挖掘數(shù)據(jù)、獲取知識的從業(yè)人員，為使用者帶來更方便的使用體驗，比如給用戶提供更好的操作界面也是他們的責(zé)任?？梢暬且粋€把復(fù)雜的、抽象的東西展示在用戶面前的好辦法。所以業(yè)界對復(fù)雜大數(shù)據(jù)做出的可視化服務(wù)，都值得鼓勵和推薦。百邁客公司的云平臺就是一個商業(yè)化的例子。所以我相信在未來面對精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)等新事物的時候，在明確它會給社會帶來有利影響的前提下，大數(shù)據(jù)研究者們也應(yīng)當(dāng)為醫(yī)生、為社會大眾提供更友好的工具和界面，讓他們能夠理解和接受。只要大家共同努力，我相信新的事物會順利融入到各個方面，醫(yī)生們更好的能利用這個新事物為臨床服務(wù)。

記者：那大數(shù)據(jù)和精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)的發(fā)展，會不會讓醫(yī)生們失業(yè)呢？

陳潤生：醫(yī)療的發(fā)展和進步應(yīng)當(dāng)是大家共同努力完成的，醫(yī)生有他自己的工作范圍和技術(shù)，這不可能被一個簡單的命題或方法代替。

 IBM 的商業(yè)人工智能 Watson 計劃遇到了困難、遭到了批評，就是因為他把他的能力擴展到了技術(shù)沒有發(fā)展到位的地方去，這無法帶來有意義的使用效果，所以當(dāng)然就會受到多方面的批評。目前的大數(shù)據(jù)、精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)，包括人工智能的發(fā)展，它給人提供了更好的工具，但這個工具不是萬能的，我們不能讓它走向取代人類的極端。

記者：對于生命科學(xué)研究來說，大數(shù)據(jù)時代也改變研究人員的實驗方式：現(xiàn)在以數(shù)據(jù)挖掘為代表的干實驗比例顯著增加，而傳統(tǒng)的從生物樣本中獲取材料進行檢驗分析的濕實驗的主導(dǎo)地位似乎受到了“威脅”。我們應(yīng)該如何看待干實驗和濕實驗在科研活動中的重要性？在青年人才培養(yǎng)方面，該如何順應(yīng)時代做出調(diào)整呢？

陳潤生：干實驗和濕實驗歷來在科學(xué)發(fā)展中都是相輔相成的。生物醫(yī)學(xué)研究的常見模式，是把大量濕實驗總結(jié)提升，用“干”的形式把它固定下來?？赡茉谝欢螘r間里，干實驗比重會比濕實驗的比重高，而在另外一些情況下則相反，但這并不是本質(zhì)問題。兩者都是科研過程中被需要的方法，這才是重要的。

每個時期科學(xué)都在發(fā)展，新的學(xué)科不斷出現(xiàn)，舊的學(xué)科在融合，所以交叉融合創(chuàng)新永遠是學(xué)科發(fā)展的方向。因此需要每一個人去重視科學(xué)發(fā)展自身的規(guī)律，它是一個永恒的命題。所以年輕人當(dāng)前一定要適應(yīng)學(xué)科交叉、發(fā)展和創(chuàng)新的態(tài)勢，在這樣的態(tài)勢下提高自己。不要總是追求靜態(tài)的東西，基礎(chǔ)會打得厚一點牢一點，這對將來從事頂尖的工作和研究，當(dāng)然是更有利的。金字塔只有底層打得好，塔尖才能弄得高。所以交叉融合創(chuàng)新是任何一個年輕人都應(yīng)當(dāng)考慮的問題，

記者：現(xiàn)在與國際同行的交流與合作是個司空見慣的事情。但是人類遺傳資源數(shù)據(jù)是個比較敏感的話題，我們應(yīng)該如何應(yīng)對由此帶來的數(shù)據(jù)安全問題？

陳潤生：對于遺傳資源的認(rèn)識和保護，隨著科學(xué)的發(fā)展，其內(nèi)涵也應(yīng)當(dāng)有所變化。過去我們比較注意的主要是那些濕的資源，比如說血樣、種子等等。但是隨著組學(xué)的發(fā)展，由那些濕的資源派生出來的組學(xué)大數(shù)據(jù)這類干的遺傳資源越來越多。因此數(shù)據(jù)的地位越來越重要，舉個例子，如果整個基因組都是可以合成的，那么生物樣本就不必要了，有數(shù)據(jù)就能把這個資源握在手中。所以隨著生物醫(yī)學(xué)大數(shù)據(jù)的發(fā)展，遺傳資源的含義也在逐漸的向干數(shù)據(jù)遷移。在這種情況下，我們保護范圍和保護的政策法規(guī)也應(yīng)當(dāng)有適應(yīng)性的變化。

如果我們每個人的遺傳信息都以完全保密的形式存在，可能不利于某些疾病的診斷治療。但是如果沒有任何約束和限制，將來會可能會造成遺傳資源的丟失。這就要求我們既要保護每個人的知情權(quán)，包括在疾病和醫(yī)療情況下對于組學(xué)數(shù)據(jù)測量的需求；又要保護整個國家、民族、地區(qū)的資源不流失，這兩者之間如何做到恰如其分，做到更科學(xué)更客觀，需要仔細考慮。據(jù)我所知，目前我們國家在這方面的立法可能還有待完善。目前整個大環(huán)境中各種組學(xué)數(shù)據(jù)快速增加，什么樣的資源保護方案才是客觀的、可行的，是一個刻不容緩、亟待解決的問題。

記者：目前，第三代測序技術(shù)飛速發(fā)展，它擁有更低廉的成本，也引領(lǐng)著整個行業(yè)的革新，Nanopore，Pacific Bioscience 等公司就是其中的代表。對基因測序行業(yè)以后的發(fā)展，您怎么看？

陳潤生：測序技術(shù)發(fā)展非?？?。從上世紀(jì) 90 年代到現(xiàn)在，測序能力提高了幾百萬倍，這推動了社會對整個組學(xué)研究進展的認(rèn)知，它也會對生物醫(yī)學(xué)研究產(chǎn)生巨大推動作用。所以以后依然會被人們所關(guān)注。

目前最新的三代測序技術(shù)，擁有一些大家明顯可以感覺到的巨大優(yōu)勢，比如讀長通?？梢赃_到百萬數(shù)量級。這讓過去在二代測序中出現(xiàn)的一些組裝拼問題能夠得到根本的解決。但是三代測序依然存在缺點，比如它的測序錯誤率高，有些時候可以達到 15%，這在一個需要精確使用基因序列的場景中——例如疾病診斷——顯然是不能滿足使用者的需求的。因為很多情況下某一個點突變就能導(dǎo)致腫瘤的發(fā)生，15% 的錯誤率造成的后果可想而知。所以三代測序技術(shù)還有發(fā)展的空間，它既有明顯的優(yōu)點，也有明顯的缺點。同時，它促使組學(xué)研究產(chǎn)生了極大的進步，所以仍然會獲得廣泛的關(guān)注，擁有廣闊的發(fā)展前景。

此外，通過測序獲取的海量數(shù)據(jù)如何進行挖掘和解析，也是測序行業(yè)發(fā)展的一個重要方面。比如我們需要發(fā)展好的平臺、工具和方法，然后從大數(shù)據(jù)中獲得跟疾病、健康相關(guān)的知識，這可能會成為未來組學(xué)研究的重要一環(huán)。

參考資料

【1】微信公眾號“科研圈”（ID：keyanquan），陳潤生院士專訪：大數(shù)據(jù)時代下，生物醫(yī)學(xué)從業(yè)者面臨的機遇和挑戰(zhàn)