两位外国高级研究员眼中的华大基因

原创 2017-07-17 姚斌

个人微信公众号:一只花蛤的价值投资

2017年7月15日





正当我读完《基因组革命:基因技术如何改变人类的未来》之际,华大基因在A股创业板上市了。我读过的中译本著作不少,但是很少有一部中译本著作在其中只对一家来自中国的公司做如此详细的介绍,可见华大基因在基因科技这个最前沿领域之地位。

这本书的作者是道恩·菲尔德和尼尔·戴维斯。道恩·菲尔德是牛津大学牛津电子研究中心高级研究员,并就职于英国自然环境研究委员会(NERC)的生态与水文研究中心。尼尔·戴维斯是加州大学伯克利分校冈普南太平洋研究站常务主任,“莫雷阿岛生物密码项目”的首席研究员,致力于测定非微生物物种的DNA序列。由两位高级研究员来介绍华大基因一件很有意思的事情。

■赫然名列“50大颠覆性公司”

基因组学现在已成为一门主流学科。美国麻省理工大学每年都会发布一份“50大颠覆性公司”的榜单。但是在2012年上榜的50家企业里,到了2013年只留下15家。榜单上有一家新贵就是华大基因。这是一家集产学研于一体的基因研究机构,因其测序的基因组数量比任何机构都多,而成为了世界级的基因服务提供商,一举登上2013年的“50大颠覆性公司”的榜单。

华大基因成立于1999年,总部位于深圳,员工约4000名。虽然和谷歌不能相比,但在基因企业中已经是数一数二了。2013年,其员工已经超过5000名,成为世界上最大的专注于基因组学业务的企业。华大基因的上榜标志着基因测序成为了一门大生意。

最初华大基因在把一家旧鞋厂简单翻新后就正式投入运营了。1999年,公司现任董事长汪建与杨焕明合作创立了华大基因。(杨焕明很不简单。他是中科院院士、华大基因主席和华大基因学院院长。被美国《科学的美国人》杂志誉为“2002年世界科学领袖”,此后他当选德国国家科学院外籍院士及美国科学院外籍院士。他主持完成的 “人类基因组计划—中国卷”使中国成为这一被称为“二十世纪登月计划”的宏伟项目的成员国。杨焕明教授及其团队所承担的人类基因组、水稻基因组以及家猪、家鸡、家蚕基因组等重大项目使我国的基因组研究得以跻身于世界前沿。)

■代表一个国家承担基因组测序

华大基因成立后不久,他们全力说服了人类基因组计划的领导层,让华大代表中国承担其中1%的测序工作,这使得中国成为唯一在该项目中承担重要任务的发展中国家。华大基因另一项大胆举措是从国家开发银行贷款15.8亿美元,购买128台当时最先进的亿明达测序仪。有了这些测序仪,中国在测序通量上立即超过了美国,提供占全球10%至20%的DNA数据。华大基因所领导的水稻和熊猫基因测序,都让中国倍感骄傲。

华大基因在2013年已经彻底完成了5万个人类基因组的测序,数量超过了任何其他一家机构。多亏了许多国际合作项目,该数字还在不断增长。比如说,华大基因与丹麦研究者合作,以3000位体重较重的和3000位体重较轻的人为研究对象,试图从基因组的角度揭开体重之谜。此外,华大基因还来自英国伦敦国王学院精神病学研究所的基因学家理查德·普洛明展开合作,为后来召集的2000位高智商人士进行基因组测序,以期发现决定智力的关键基因。这些研究对象的智商均值在160以上,高出平均水平四个标准差。

此后华大基因宣布,启动迄今为止规模最大的百万人类基因组计划,并在此基础上又推出百万动植物基因组计划和百万微生物基因组计划。但自项目公布以来,有关其进展的报道寥寥无几。时间会告诉我们,这种百万基因组测序计划的雄心壮志在现阶段是否可行。据估计,在《基因组革命》这本书写作时进行全基因组测序的人尚不足一万,有人预计到2020年这一人数将会达到数百万。这个测序颇为合理,甚至有些保守。

■三天绘制首个基因组草图

目前科学家们已经能够熟练进行基因组测序,并几乎到达可以实时测序的程度。而基因组测序能力提高的最大价值在于,可以快速掌握病原体爆发的原因,并能治愈他们所引发的疾病。2011年5月,德国北部地区发生了一系列严重的食物中毒事件,罪魁祸首是一种能分泌志质毒素的肠聚集性大肠埃希氏菌菌株0104:H4。这种疾病能导致出血性腹泻,严重会引起溶血性尿毒综合征,后者导致53人因肾衰竭而死亡。

华大基因仅在三天内就绘制出了该细菌的首个基因组草图,并随即公开的所有数据,该基因组草图刚从测序仪出炉,就进入了公共信息领域,通过推特对公众宣布。英国伯明翰大学的尼克·洛曼在24小时内完成了该基因组的首次组装,并通过他的博客和推特进行了发布,随之而来的是一大批对该基因组的进一步注释和组装。经DNA分析证实,该传染病暴发的地理起源是德国而非西班牙。DNA分析还显示,该病毒获得了一个额外的DNA片段,而正是该片段使其如此致命。在该传染病于同年8月结束后,华大基因数据开放型新期刊《亿科学》编辑斯科特·爱德蒙斯发布了一篇博文,总结了该传染事件的相关研究进展以及相关论文非同寻常的发表速度。

来自美国优势生物公司的贾斯汀·约翰逊将德国这场传染病,称为“推因组”(推特+基因组)事件。这个新名词创造了历史,因为从头到尾基因组学都将社交媒体利用到了极致。现在“推因组”一词已成为一个持久的象征,代表全球层面的基因数据共享,用于帮助那些有需要的人。“推因组”也获得了第一个数字对象标识符,可以在任意一个华大基因数据集中搜索到。

■破解大熊猫以竹为生之谜

作为中国国宝的大熊猫,其基因组测序工作就是由华大基因主持操作的,这是华大基因的旗舰项目。大熊猫拥有长达24亿个碱基对,略少于人类的30亿个。然而与人类不同的是,在完成大熊猫基因组测序项目之前,人们对其基因几乎一无所知。

为何这种爪牙锋利的“熊”要选择吃竹子为生?研究者们在大熊猫的基因组中发现了一处基因变异,可能是它关闭了负责品尝鲜味的基因,而该基因是某物种能够享受肉类、奶酪、肉汤、高汤,以及其他富含蛋白质食物的一个关键原因。研究者们还将大熊猫体内所有参与了消化过程的基因编成目录,将这些基因控制下的合成的消化酶与狗体内已知的酶逐一比较,以找出大熊猫所独有的基因。尽管大熊猫早就放弃了食肉习惯,但它们体内仍含有消化肉类的酶,因此它们偶尔也会捕食猎物。令人费解的是,大熊猫体内竟然不存在任何消化酶,能帮助它消化唯一主要的食物来源就是竹子。显而易见,大熊猫能活下来是它们肠道里存在某种能够分解竹纤维的东西。研究证实,尽管大熊猫体内的微生物组多样性出乎意料的低,但它肠道内存在充足的具有竹纤维消化功能的细菌。

华大基因已经为2%现存野生大熊猫进行了基因组测序,尽管这2%仅仅包括34只大熊猫,但该比例已经是被进行过“种群基因组研究”的所有物种中覆盖面最高的了。基因组数据证实,大熊猫出现于距今约500万到2000万年前的中新世。在距今300万年前,大熊猫曾经历过一次大规模的种群扩张。这一时期它们改变了饮食习惯,从食肉变成以竹为食。这种转变之所以发生,很有可能是由于大熊猫体内的微生物组发生了变化。正是在微生物组帮助下,大熊猫才能在一个新的栖息地安家落户。大熊猫的消化道非常短,这暗示了他们体内的微生物效力一定十分强大。华大基因的研究者们正尝试着分离出大熊猫体内能消化肚子的细菌,并希望这些细菌能有助于创造出珍贵的燃料。

※※※

地球上的生命共享一套生命密码,每个生物的DNA都是相互联系、彼此影响的。而这类DNA代表了一个单一的实体:生命密码。自继承了第一个基因组之后,地球的生命密码就在数十亿年间不断地多样化、持续性的发展着。它塑造了整个世界,人类也不例外。

基因组学目前主要还停留在“只读模式”,全世界的科学家包括华大基因的科学家都在忙于为各个基因组测序,以了解生命软件的工作机理。他们未来研究的重要目标将会是揭开生命密码中不同基因组内所含基因之间的关系。而华大基因在这个最前沿的研究过程中不断努力进取。

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精彩评论

吕刚 2017-07-17 08:30

垃圾公司一个

北天门耗子 2017-07-17 08:26

我坐看它能被炒到多贵,再看它什么时候从幻想回归现实

全球化视野 2017-07-17 07:54

兴业银行5倍pe,超低估值,业绩确定性增长,20年内兴业银行确定性还存在,这么难得的机遇不重仓,等机构拉上去就来不及加仓了。

全部评论

o飞天舞o 2017-09-08 09:11

华大确实很了不起。上次汪健上央视对话栏目,提到了上个世纪末,中国政府官方是不打算参加人类基因组计划的,幸好华大人坚持住了,不然,中国在这个领域又要落后一大截

飞翔11 2017-08-31 01:00

Ldf0130 2017-07-29 22:36

神马扁

watings 2017-07-29 18:05

没有生物学背景容易被欺骗没有常识!