【科学向未来】
作者：姜韶东（单位：中国科学院生物物理研究所）
如今，“精准医学”“肿瘤治疗的伴随诊断”“个体化医疗”等成为媒体热词，这预示医学正在进入一个大众基因检测与治疗的新时代。那么，基因检测到底是什么、能解决什么问题、是否可靠？
1.越来越低成本的基因检测技术：从30亿美元到1000美元
要谈“基因检测”，我们还是先聊聊“基因”。“基因”是生命科学中最核心的概念之一，它是遗传物质的载体，是一段段定位在细胞染色体上的核苷酸序列。现在我们已经知道，基因的序列和表达调控模式，决定了人们的生长发育和与遗传有关的健康状况。
西北大学国家微检测系统工程技术研究中心的基因实验室，技术人员正在认真核对医院送来的一个个检测样本（血液），提取DNA，进行基因突变检测。这里进行的大量工作就是进行个体化用药基因检测，为精准医疗提供高科技服务。光明图片/视觉中国
由此看来，掌握体内基因的信息，就如同掌握了人体生老病死的密码，破解这些密码就能够预测、诊断或解释我们所关心的健康问题。
已故著名华人生物学家吴瑞开创的“引物延伸法”为破解基因密码奠定了第一块基石，在此基础上，英国科学家桑格（F. Sanger）发展出了基因测序的“末端终止法”，并因此获得1980年的诺贝尔化学奖。桑格测序法的原理催生了第一代测序技术，成就了生命科学史上具有划时代意义的“人类基因组计划”，更将“基因”“测序”“遗传病筛查”等生物学术语带入了大众的视野。
2001年，人类基因组计划发表了包含30亿对核苷酸序列的人类基因组草图。这项必将彪炳史册的伟大科学工程由来自美国、英国、日本、法国、德国、中国的超过3000名科技人员，在16个测序中心、耗时13年完成，花费超过了30亿美元。
其时，人们还无法预见到基因测序技术发展会如此迅速——到2007年，应用第二代测序技术，第一个完整人类基因组序列图谱的诞生仅仅用了3个月，花费了150万美元。在第二代测序技术市场中，值得一提的是我国科技企业华大基因研制的BGISEQ系列测序仪近年也已陆续投放市场，这家发轫于承担1%人类基因组计划任务的公司目前已成为全球最大的基因组学研发机构。
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今天，新一代基因测序技术正在萌芽。基于“纳米级大小微孔设备”的单分子测序、基于“大规模平行标签”的直接判读测序等方法应运而生，已经能够实现以1000美元成本在一天内测完整个人类基因组的壮举。
除了基因测序，免疫组织化学（Immunohistochemistry，IHC）、荧光原位杂交（Fluorescencein situhybridisation，FISH）等也是临床常用的基因检测方法。
2.生物信息学：从数据中辨别信息，护卫健康
测序得到了大量的基因密码，但枯燥浩繁的数据并不能直接告诉人们身体健康的信息。于是，生物信息学应运而生——这是专门进行基因数据比对、拼接、丰度和关联性分析、建立计算模型的交叉学科。
生物信息学为基因科技的发展插上了翅膀。通过生物信息学分析，科学家鉴定了许多与高血压、哮喘、类风湿性关节炎、肺癌、前列腺癌等相关的基因位点，一定程度上解释了这些疾病的遗传和发病机制。特别是在某些与基因高度相关的遗传性疾病的鉴别上，比如唐氏综合症、地中海贫血等，取得了传统方法无法比拟的效果。
这些成果也很快进入临床。比如，通过生物信息学分析，分子生物学临床应用专家、香港中文大学卢煜明教授发展了一种无创产前胎儿基因检测方法，可以准确鉴别和度量母亲外周血中的胎儿DNA，既能避免羊膜腔穿刺对妊娠带来的可能损伤，也能及早发现并避免婴儿罹患唐氏综合症等严重遗传性疾病。
通过生物信息学分析，北京大学谢晓亮教授、汤富酬教授与北京大学第三医院乔杰教授合作，利用极体高通量测序结果，能够较为精确地推演出母源基因组信息，成功帮助有遗传疾病的夫妇获得健康宝宝。
而基因检测也能让疾病治疗更精准，比如乳腺癌的治疗。基于乳腺癌基因表达谱，科学家分析将乳腺癌分为管腔上皮A型（Luminal A）、管腔上皮B型（Luminal B）、HER2过表达型（ERBB2+）、基底样型（Basal-like）和正常乳腺样型（Normal breast-like）共5种亚型，每种基因亚型对应一定的发病机制、恶性化程度、化疗反应和预后等。患者通过基因检测确定基因亚型后，即可制定治疗方案——或单纯内分泌治疗，或内分泌治疗联合化疗，或内分泌治疗、化疗及抗HER2治疗联用，这种肿瘤伴随诊断的精准医疗思路提高了肿瘤治疗的靶向性，不花冤枉钱，同时也提高了治愈率。类似非小细胞肺癌患者EGFR基因突变的检测对于其靶向用药也具有重要意义。
3.基因检测产业：理性对待，积极发展
对于基因检测技术，大家也有很多担心。比如，从目前研究结果看，基因与疾病的发生是概率关系，那么，这种预测会不会给检测者带来不必要的心理负担？会不会有基因信息泄露的风险？会不会带来新的社会问题——如果以后入学、就业，甚至婚姻都加上基因“门槛”，必将引发基因歧视。
其实，对待任何技术进步，我们都应理性看待，基因检测技术也是如此。
从目前的科学发展看，我们对基因的认识还只是一小步，并不完全清楚。而且，越来越多的研究发现，基因与生物体性状并非是线性对应关系，而是网状的——一个基因可能引发不同性状，有些是好的，有些可能是不好的，因此很难用“好”与“不好”来判别基因。
而我们也必须要说明的是，对于生物体而言，先天遗传固然重要，但后天所处环境、生活方式等影响也会导致这人基因的变异或者会影响其基因的表达调控模式，进而影响个体的健康状况——没有什么命中注定的健康，也没有什么天赋不通过努力即可显现，健康需要培养良好的生活习惯，成功需要付出辛苦的汗水。
对于基因检测这一新技术，我们还要注意别上当受骗——一些不法分子和不良企业以基因检测为噱头，欺骗广大消费者，严重扰乱了基因检测产业的秩序，阻碍了其正常发展。笔者在这里提醒大家，如果有基因检测需要，请一定到有资质的医疗机构进行。
基因检测确实还存在种种问题，但因噎废食不是长久之计。这些阻碍基因检测产业健康发展的问题，有赖国家出台具体的监管规范细则，也有赖生物医学科技工作者向大众做好科普工作。生命科学的积累已经为基因检测奠定了基石，在这场呼啸而来的生命科技产业革命中，我们不应错失良机。
《光明日报》（ 2017年03月30日 13版）
