20年前,“人类基因组计划”绘制完成人类基因组完成图。中国作为唯一参与的发展中国家,承担了约1%区域的测序任务,这部分也被称为人类基因组计划“中国卷”。
如今,这1%的助推力日益凸显。6月26日,“中国卷”绘制完成20年后,当年作为主要参与者的华大集团在深圳建起集纳多学科人才的“华大时空中心”,并通过10年努力使中国成为全球第二个掌握生物经济时代核心工具——临床级高通量测序仪的国家,支持国内外科研机构进一步共同破译生命密码。
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从跟跑到领跑,华大在人类基因领域研究的历程,也是中国走向科技自立自强的缩影。
跟跑,也要跑得快
华大集团真正进入生命科学的“时间条”,可以追溯至1990年的人类基因组计划。彼时,美国启动人类基因组计划,希望联合英、日、法、德等国,用15年完成人体23对染色体30亿个碱基对的测序任务,绘制出4张图:遗传图、物理图、序列图、转录图。
1993年12月,我国国家自然科学基金委员会批准实施“八五”重大项目“中华民族基因组中若干位点基因结构的研究”,基因组进一步进入中国科学家的视野。1999年9月1日,人类基因组第五次战略讨论会在伦敦召开,正式接受中国加入人类基因组计划。根据分工,美国承担53.7%的测序任务,而中国承担约1%。同月,北京华大基因研究中心在北京顺义区空港工业区的一幢小楼里成立。
时任北京华大基因研究中心执行主任、现任华大集团董事长汪建回忆,当时都知道基因组计划山高水深,肯定是件伟大的事情,在历史的长河中,有中国的名字,挺好的。
跟跑开始了。除国家自然基金委、科技部等支持外,参与支持人类基因计划的中国组成员于军、杨焕明、汪建等人自己筹资买回10多台国外测序仪和软件系统,并从科研院所和高校招募到100余位工作人员。
不到一年,中国科学家就绘制出了人类基因组计划“中国卷”草图。
时任中科院主要负责人表示,这向全世界证明:我国虽然是发展中国家,但有一批杰出的科学家,站在国家科学事业的高度,不畏艰难,顽强拼搏,联合攻关,完全有能力跻身于国际生命科学前沿。
跑得速度越来越快。2001年6月26日,人类基因组研究项目负责人弗朗西斯·柯林斯宣布人类基因组序列草图绘制工作完成,比原计划提前4年。
“是把一个梦变成了现实。”华大集团CEO尹烨说,当初“圈下”1%的中国科学家和现在的华大核心管理团队都处于40多岁的年纪,“我一直问自己这个问题,下一代到底能不能比肩,甚至超越上一代?”
答案是肯定的。
面向世界科技前沿、面向经济主战场、面向国家重大需求、面向人民生命健康,当年的1%为后来的基因组学研究打下了坚实基础。
领跑,从有了“自己的枪”开始
2007年,看到技术迭代巨大前景的汪建等人决定离开北京,南下深圳。华大与深圳市达成3-5年不问GDP,不问税收,只问科研产出的约定。
然而到了2012年前后,中国科学家在人类基因组领域的科研工作遇到瓶颈。汪建解释:“仪器和配套试剂耗材在人家手里,价格居高不下,我们没法做。”
一个当初看似不可思议、后来被誉为先见之明的决定发生在2013年。那时,华大被全球最大测序仪公司“卡脖子”,不得不另辟蹊径,开始做自己的测序仪。
汪建告诉华大的年轻人,过去大家做了那么多“生命天书”破译工作,用的是别人的测序仪,是“扛洋枪”。只有创造出国产的高通量测序仪,有了自己的“枪”,才能真正打破“卡脖子”的局面。
“这是我们需要跨过的一道非常重要的坎儿。”华大智造高级副总裁倪鸣从2013年起一直参与测序技术的研发,“测序是较难攻克的技术,从生化到硬件到算法,技术开发跨度之大,需要多学科协同攻关,所有的底层核心技术都要自己开发”。
300多人从零件开始,构建了一个新的技术体系。2014年,最初的原理样机搭建成功。2015年,第一款国产测序仪发布,但离当时的世界领先水平仍有一定差距。后来,工程细节不断优化,仪器的一些指标能够追平世界先进水平。
“可以说,测序仪核心部件已经实现了自主化。”倪鸣介绍,如今,华大智造研发的最新款测序仪与全球同类产品相比,相同的通量下,测序速度最快;相同的测序精度下,通量最高,成本最低。“这一工具目前已实现全球引领。”
在华大集团董事、执行副总裁梅永红看来,华大在基因组领域底层技术的突破,除了对整个行业产生影响以外,也为健康中国战略提供支持,它的意义远远超过华大本身。
梅永红曾任科技部政策法规与体制改革司司长,他表示:“科学不是一个人、一代人能够完成的,它是一个不断接续的过程,是一场永无止境的长跑。在这个过程中,怎样能让更多的知识、技术、人才汇集起来,聚沙成塔,对科学发展至关重要。”
在一个共同的大目标下接力长跑
人类基因组“中国卷”的消息直接影响了当时还是中学生的金鑫选择走生物科学研究道路。如今,他已是华大生命科学研究院群体基因组学领域首席科学家。
2009年,金鑫作为华大与华南理工大学联合创办的创新班首届学生来到华大。彼时的华大坐落在深圳一处工业园区,办公楼由鞋厂改造而成,员工没有单独的办公室,包括高管在内的所有人都坐在开放的工位上。
在华大,员工平均年龄约为31岁,年轻研究者将80%的精力集中在大目标下的研究领域,20%可以用来“天马行空”。
2019年,华大生命科学研究院时空工具主任科学家廖莎用这20%创造出了“无限的可能”。
时空组学技术的想法被同事陈奥最初提出时,廖莎手头还在忙其他的研究,只用这20%来探索新技术。未知吸引着廖莎不断挑战,而后她全身心投入,成为时空组学项目的研发负责人。
时空组学被业内评价为“超广角百亿像素生命照相机”,能够实现器官和生命全景分子细胞图谱的绘制。
在廖莎看来,研究生命发展全周期从0到1的过程是个“黑匣子”,有许多未知的路线。在黑暗中摸索时,她也常常遇到崩溃时刻,深夜睡不着觉,在脑海里复盘技术问题,“你需要度过这些黑暗时期,相信肯定能抵达1,并且这个1,未来能承载无数个0”。
“华大没有绝对的权威,任何人都可以对某个技术方向或者某个科学问题提出质疑,这里允许充分的争辩、讨论,不以资历、学术地位论短长。”梅永红说。
每个科研项目在立项前都要通过华大伦理委员会的评审,其成员除了医生、律师等专业人士外,还有普通市民,附近的打印店老板也会来听每月两次的项目讨论会。
“我们不是为了说出去炫技,而是真正瞄准切实的广泛的民生需求。”倪鸣表示。不管是肿瘤筛查、出生缺陷筛查,还是传染病防治等,基因科技越来越多地应用在老百姓身边。
时代呼唤民营企业家谱写新的创业史。在华大基因首席执行官赵立见看来,让前沿科技真正服务于民生需求需要破除技术、教育、经济、伦理法律存在的壁垒,加强科技创新和研发,同时建立健全的伦理准则和法律法规,保护公众隐私。
汪建认为,新时代的大国创新,最主要的是要有正确的战略目标,“如果说物质科学已经是以大科学为主导,生命科学的大科学才刚刚起步”。
中青报·中青网记者 张艺 见习记者 尹希宁 来源:中国青年报
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