本世纪初,《Science》借创刊125周年时机,挑选了125个挑战全球科学界的重要基础问题。其中涉及生命科学的问题占比最高,约为46%。个中逻辑不言自明:尽管人类约已在地球上存在200万年,但对生命文明的认知,仍是极其有限的刻度。 事实上,通向生命科学的前沿探索,本就向无坦途,唯有忧患。新冠疫情对于人类的大考,是最新注脚。这也在很大程度上,主导着人们认知范式的延伸——过去数年,在众所周知的事件牵引下,我们的注意力持续聚焦在IT(信息技术)领域的光刻机上;倏忽之间,在突如其来的全人类劫难面前,BT(生物技术)领域的基因测序仪,已经成为另一个并行的前沿焦点。广义上看,光刻机与基因测序仪,在科技树的序列上拥有类似的格局。一个基于硅基,一个基于碳基,是迄今求解人类文明“从哪里来,到哪里去”命题的两枚关键钥匙:前者是对外改造物理世界的精尖设备;后者是对内解锁生命科学的核心工具。相较光刻机受制于人的知难而进,在基因测序仪领域,从“人类基因组计划的1%”开始,历经20载,中国已经打破国外垄断,实现对这一工具的自主可控,是目前“唯二”的掌握全产业链(技术、装备、市场应用等)的国家。正是20年“唯二”的隐忍破局之旅,使得我们基于国产平台,第一时间破译新冠病毒全基因组序列、破译国内首例变异毒株,以及成为全球新冠检测试剂与相关设备最大的供给者。尽管疫情侵扰还在持续,但一个基本常识在于,基于基因测序仪核心技术与医药学科的共振支撑,我们已经打破因对病毒先天无知而带来的空前恐惧,固有波折,但治理基石已经稳固。以上谨是基因测序仪之于生命科学重大现实价值的一则近景。广域看去,它正从从最初的一项大国工程,渗透进入全民医疗健康管理领域每个神经末梢,并持续牵引基础科学不断演进。以此为序,在更广袤视野下审读中国基因测序产业及关键参与者的真实现状,意义紧迫且深远。4月13日,《Nature》刊载了生命科学领域一项最新重要成果:由中国科研机构主导,多国科研团队共同参与下,成功绘制了全球首个非人灵长类动物全细胞图谱——猕猴全细胞图谱。这一科研成果的意义在于,猕猴与人的基因相似度高达93%,猕猴全细胞图谱的绘制完成,将为探究生命进化和人类疾病机制、缩短药物研发周期提供一张“高清地图”。这张“地图”的绘制过程里,各国研究人员对猕猴的45个组织或器官的约114万个细胞进行单细胞测序分析,整个测序过程,基于一家中国公司——华大智造自主开发的单细胞建库和测序平台。以史为鉴,这项中国科研机构牵头主导的科研工作,如果没有我国生命科技核心工具的突破与进步,工作量之大,涉及成本之高,是不可能完成的任务:1990年,号称生命科学领域的“登月计划”——人类基因组计划启动,旨在测定组成人类染色体的30亿个碱基对的核苷酸序列,从而绘制人类基因组图谱。当时,没人能准确测算人类基因组到底需要花多少钱才能测完,于是按1美元一对碱基的预算,决定总预算30亿美元。来自美、英、法、德、日和中国六国的2000多名科学家共同参与这一浩大工程,历时13年完成这一伟大计划。猕猴全细胞图谱的成本虽然没有公布,但根据媒体报道,华大智造的超高通量T10基因测序机型,结合基于浸没式测序技术的超高通量超低成本的测序系统,能够实现200美元的全基因组测序成本,可以推知,在中国基因测序仪“鲶鱼力量”下,基因测序技术服务成本已经降至平民级水平。经济学的一个基本常识是,单位成本是阻碍先进技术普及的最大绊脚石。一个接一个的案例可以证明,在基因测序领域,我们已经扫清了这个障碍。正是伴随着如是技术进步及关键工具的普及,全球基因组学在本世纪前30年,相继完成了三度进化:特别是从全球新冠疫情蔓延开始,世界范围内的舆论声音,愈加关注基因组学研发进度;事实上如我们所知,它确实在全球抗疫过程中如病毒溯源、疫苗研发等发挥了关键作用。抗击疫情之外,这一领域并行而来的节点式事件还包括——2020年诺贝尔化学奖(CRISPR/Cas9基因编辑技术)的授予,这让世界开始意识到人类已经临近“基因时代”的大门。仅就今年以来,这一进程还在加速:除却前述猕猴全细胞图谱,今年3月《Nature》刊登的另一篇关于再生医学的重要科研成果显示,由中外包括深圳华大生命科学研究院、英国剑桥大学、吉林大学,以及孟加拉国拉杰沙希大学等多个研究团队共同参与,通过使用中国生命科技公司华大智造自主研发的高通量单细胞测序仪器得到诱导全能干细胞(8CLC),这一发现可能为器官再生铺平道路。
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