BY 陸思嘉  博士:
單細胞測序是生命科學研究的極致所在
 

億康基因總經(jīng)理兼聯(lián)合創(chuàng)始人
MALBAC®發(fā)明人，共發(fā)表SCI首輪論文數(shù)十篇

    測序中國對話了生殖健康領域著名企業(yè)億康基因總經(jīng)理兼聯(lián)合創(chuàng)始人陸思嘉博士。陸思嘉博士是MALBAC®單細胞全基因組擴增技術的發(fā)明人，這一技術目前在輔助生殖、產(chǎn)前診斷、優(yōu)生優(yōu)育、腫瘤篩查等領域取得了重要進展并已成功投入臨床應用。在專訪中，陸思嘉暢談了他的跨界科研經(jīng)歷、他對生命的理解以及他對科學極致的追求。

「我是一個典型的跨界科學研究者」

    陸思嘉博士的本科就讀于復旦大學，其專業(yè)為物理與光學技術，從事激光系統(tǒng)、超快光學、顯微鏡等精準檢測相關領域的研究。在當時，正值二代測序技術剛剛起步，如何將光學的精準檢測運用到當時剛起步的二代測序中，成了陸博士前往哈佛求學的一個最大動力。
    畢業(yè)后，陸博士如愿來到哈佛大學，并師從國際知名化學家、美國科學院院士謝曉亮教授。進入哈佛后，正逢謝院士負責的單細胞擴增研究項目啟動，陸思嘉博士的研究領域從光學物理領域逐漸轉(zhuǎn)到了基因領域，并在長達5年的碩博生涯中開始了二代測序方面的研究。
    陸博士幽默地回應道，自己是一個典型的跨界科學研究者，暢游于物理、化學、超快光學、基因組學、遺傳學、胚胎學等領域之間。而基因組學和基因測序本身就是跨界的，不屬于任何傳統(tǒng)的研究方向。從化學反應的鑒別、光學的可視化到貫穿測序過程中的工程和算法支撐，都是基因測序必不可少的科技因素。
    對于自己的科研經(jīng)歷以及本世紀前二十年這一場基因測序技術的浪潮，陸思嘉博士也頗有感觸，“我覺得以后的科學進步，從NGS到基因組學，都將是一個多學科的交融過程�；�于這一點，我認為國內(nèi)的教育體制和產(chǎn)業(yè)體制都需要進一步改革，以適應新環(huán)境和新變化。國外的實驗室大多具有多學科融合的特點，例如我們組里面有工程、物理、化學、計算機等各種成員，但是國內(nèi)這種情況較為少見。中國的測序產(chǎn)業(yè)只有在教育體制、科研體制和產(chǎn)業(yè)體制發(fā)生變革后，才能加速登上新的臺階�！�
    此外，陸博士格外強調(diào)了“產(chǎn)學研”合作對科技成果轉(zhuǎn)化的重要性。他表示：“從中國的各行業(yè)發(fā)展上來看，‘產(chǎn)學研’的基礎并不是很好。在美國，很多高校的學生會接受企業(yè)的聯(lián)合培養(yǎng)，他們也會更加理解產(chǎn)業(yè)的特點和需求，產(chǎn)業(yè)界也會積極與高校的教授進行合作，共同進行研發(fā)，加速科技成果的轉(zhuǎn)化。國內(nèi)應該建立產(chǎn)學研各部門聯(lián)合培養(yǎng)學生、共同研發(fā)、共享科研成果的機制，共同推進高端人才的培養(yǎng)和產(chǎn)學研的協(xié)作，推進科研水平和臨床診療水平的提高�！�
    在其看來，企業(yè)應該與科研院所、醫(yī)療機構建立廣泛合作。企業(yè)可以利用自己的技術優(yōu)勢幫助科研院所或醫(yī)療機構建立技術平臺，將產(chǎn)品和服務提供給興趣和研究方向不同的研究者，最大效益地開發(fā)新技術的應用并推廣其價值。
 

「單細胞測序：探索生命的一扇窗」

    細胞是生物體最小的結構和功能的基本單元，其中的DNA攜帶了除其他體細胞突變外所有表征該生命體特點的信息；此外，細胞也是突變和遺傳的載體單元。因此，理解一個生物體，理解一個生命過程，最直接的手段就是研究單細胞層面上發(fā)生的事情。他認為，單細胞測序是當前生命科學研究的極致所在，相關研究對于胚胎發(fā)育、神經(jīng)發(fā)育等領域有決定性的推動作用。而單細胞或者少量細胞的測序的主要困難在于，測序的第一步需要先將樣本擴增，一旦復制中出現(xiàn)微小的錯誤，在接下來的指數(shù)復制過程中，錯誤會被不斷放大，最終導致我們無法區(qū)分這種錯誤是來自“副本”還是來自“母本”的。
    MALBAC®技術利用某種環(huán)狀結構將副本的復制鎖定，讓拷貝無法復制自己，所有的拷貝只能來自母本。歷時兩年，在無數(shù)次的失敗中不斷改進，成熟的MALBAC®技術最終被研究出來，與傳統(tǒng)技術比起來，準確性和覆蓋度都要好很多，對腫瘤細胞的DNA檢測覆蓋度高達93%，通常的技術手段只能做到50%~70%。據(jù)悉，陸思嘉博士已成功將該技術運用于了輔助生殖、腫瘤研究等領域，并推動了單細胞測序的研發(fā)和應用。
 

「從實驗室走向臨床，我所做的只是追求極致」

    從科研走向創(chuàng)業(yè)，將科研成果投入應用，是很多科學家的選擇。陸思嘉博士表示，最初的想法就是希望自己的成果能為人類健康事業(yè)的進步做出貢獻，而非僅僅停留于紙面的科學論文。MALBAC®的相關文章發(fā)表后，實驗室收到一名患者家屬來信，詢問其科研成果能否讓其罹患遺傳性多發(fā)性骨軟骨瘤遺傳病的家人得到健康的下一代。這個契機觸動了謝教授及其團隊，他們意識到自己的成果可以幫助中國廣大的遺傳病患病群體，該技術的落地或?qū)⒋蠓�改善下一代的健康狀況和生活水平。 
    “沒想到這么快就從實驗室走向臨床應用。我們早就預測這種技術可應用的空間很大，但具體用在哪些方面，我們并未多想。當時只是想追求科學上的極致。誰也沒有料到，MALBAC®技術這么快就能夠造�；颊�，”陸思嘉博士笑談道。
    2014年9月，全球首例MALBAC-PGD™健康寶寶出生，體重4030克，身長53厘米，隨后的臍血基因檢測再次證明，寶寶不攜帶遺傳性多發(fā)性骨軟骨瘤的致病位點。截至2017年，億康基因運用該項技術成功阻斷遺傳病150余種，已幫助2000多個家庭獲得健康的寶寶。 
 

「“已來”和“未來”是應該抓緊的“將來”」

    談及當前行業(yè)的突出問題，陸思嘉博士指出，中國基因行業(yè)的第一個問題在于大部分企業(yè)處在產(chǎn)業(yè)鏈的服務端，即提供測序服務階段。而實力強大的企業(yè)應該走到基因產(chǎn)業(yè)的最上游，即測序儀的研發(fā)和生產(chǎn)、測序新技術的開發(fā)等環(huán)節(jié)。從完整的、健康的產(chǎn)業(yè)鏈的角度上來說，如果中國企業(yè)對測序儀生產(chǎn)這樣上游環(huán)節(jié)沒有足夠的把控力，整個產(chǎn)業(yè)將置身于危險之中。因為整個國內(nèi)產(chǎn)業(yè)將受限于國外廠家，任何商業(yè)的問題都將對國內(nèi)的基因產(chǎn)業(yè)帶來無法彌補的損失。他強調(diào)，國家應該大力支持有實力的企業(yè)，并把這一部分產(chǎn)業(yè)的基礎打牢。
    第二點在于臨床應用，也就是整個產(chǎn)業(yè)鏈的最下游。他認為，除了NIPT以外，大部分臨床檢測都不敢自稱從技術到審批等全部環(huán)節(jié)都較為成熟；也有很多有價值的技術沒有落地，沒有在實際應用中體現(xiàn)科技的價值，更沒有為人類健康事業(yè)的前進發(fā)揮其應有的作用。
    面對目前國內(nèi)的基因行業(yè)上下游存在的問題，陸博士預言，未來國內(nèi)應該會出現(xiàn)有實力的測序儀生產(chǎn)商。目前國內(nèi)已有企業(yè)在相關領域取得初步成果，而未來誰將獨占鰲頭尚有待觀察；其次，將會涌現(xiàn)出很好的大數(shù)據(jù)企業(yè)，IT和互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展將會促成基因行業(yè)數(shù)據(jù)庫的建立，大數(shù)據(jù)推動科研和臨床的發(fā)展已經(jīng)成為新常態(tài)；最后，基因測序服務也將會進一步細分，并為病人提供病前、治療中和治療后全方位的、個體化的診療服務。
    過去、現(xiàn)在和可以預見的將來，這里是一片藍海。
                                                                   轉(zhuǎn)自——測序中國